Nieuw onderzoek laat zien hoe en waar wolfraam zich ophoopt in botten van muizen die via drinkwater aan het element zijn blootgesteld. De bevindingen, door een team van chemici en biologen aan de McGill University, zou de twijfel kunnen vergroten over de eens zo universele veronderstelling dat wolfraam weinig of geen gezondheidsrisico vormt voor de algemene menselijke bevolking.

Met het hoogste smeltpunt van alle metalen, De opmerkelijk hoge dichtheid en hardheid van wolfraam maken het een gewaardeerd ingrediënt in een reeks industriële, militaire en medische toepassingen. Gebruikt in snijgereedschappen, munitie, medische hulpmiddelen en zelfs sommige medicijnen, wolfraam is onderdeel geworden van ons dagelijks leven.

Hoewel veel regelgevende instanties limieten hebben gesteld aan de blootstelling aan wolfraamstof in de lucht - voornamelijk om werknemers te beschermen die het metaal delven en verwerken - zijn er zeer weinig officieel verplichte limieten voor in water oplosbare wolfraamverbindingen, waaraan een bredere dwarsdoorsnede van de gemeenschap het risico loopt te worden blootgesteld.

De kwestie kwam op de voorgrond in de vroege jaren 2000 toen wetenschappers een mogelijk verband onderzochten tussen een cluster van gevallen van kinderleukemie in Fallon, Nevada, en hoge niveaus van wolfraam in het grondwater waaruit de stad zijn bevoorrading putte. De zaak was voor de Amerikaanse Centers for Disease Control and Prevention aanleiding om wolfraam te nomineren voor toxicologische en carcinogenese-onderzoeken.

Gemengde resultaten van eerdere toxiciteitsonderzoeken

Daten, onderzoek naar de toxiciteit van wolfraam en de mogelijke rol als kankerverwekkende stof heeft gemengde resultaten opgeleverd. Sommige onderzoeken hebben aangetoond dat andere gemeenschappen die werden blootgesteld aan wolfraamniveaus die vergelijkbaar zijn met die in Fallon, niet werden getroffen door een hoger dan normale incidentie van kanker - een bevinding die wolfraam leek vrij te pleiten. Maar later onderzoek heeft aangetoond dat bij proefpersonen die zijn blootgesteld aan zowel wolfraam als kobalt, wolfraam lijkt de toxiciteit van de andere stof te vergroten. Deze bevindingen wezen op de noodzaak om beter te begrijpen hoe wolfraam zich ophoopt in het lichaam en in welke vorm, en in hoeverre het lichaam in staat is wolfraam te elimineren na blootstelling.

De studie van het McGill-team over blootstelling aan wolfraam bij muizen, gepubliceerd in Communicatiechemie, gebruikte krachtige röntgenspectroscopietechnieken om antwoorden op deze vragen te vinden. De resultaten roepen een aantal zorgen op.

Hoewel eerder is aangetoond dat wolfraam zich ophoopt in bot, de McGill-onderzoekers ontdekten dat het element zich niet uniform over de botten ophoopte; liever, het was geconcentreerd in bepaalde hotspots.

"We vonden dat wolfraam, ooit gedacht dat het niet giftig en inert was, accumuleert inderdaad heterogeen in bot, " zei Cassidy VanderSchee, hoofdauteur van de studie en promovendus bij de afdeling Scheikunde van McGill. "Niet alleen dat, we ontdekten dat het zich ophoopte in een chemisch andere vorm dan waarin het werd toegediend, wat bevestigde dat wolfraam chemisch actief is in het lichaam."

Accumulatie in botweefsels

De studie toonde aan dat bij muizen die werden blootgesteld aan hoge niveaus van wolfraam via drinkwater, het element hoopte zich op in specifieke regio's - beenmerg en poreus (of 'poreus') botweefsel - tot een graad die 10 keer groter was dan het achtergrondniveau. De afzetting van wolfraam in poreus bot suggereert dat het element wordt opgenomen tijdens botgroei en hermodellering, dat aangeeft dat jonge, groeiende individuen zijn bijzonder vatbaar.

De onderzoekers ontdekten ook dat wolfraam werd vastgehouden in de harde buitenlaag van het bot - de cortex - zelfs nadat de muizen gedurende een periode van acht weken na de eerste blootstelling wolfraamvrij water hadden gekregen. Omdat het lichaam niet in staat is wolfraam uit dit weefsel te verwijderen, het bot wordt effectief een bron van chronische blootstelling.

Nog zorgwekkender was de bevinding dat wolfraam in het lichaam van vorm veranderde. De resultaten toonden aan dat het element zich ophoopte in een vorm die leek op fosfowolframaat, een bekende chemische katalysator met een aanzienlijk potentieel om in te grijpen in de biologische processen die plaatsvinden in beenmerg en poreus bot, waaronder de vorming van immuuncellen en botgroei.

"We geloven dat veel van de biologische effecten van wolfraam die we hebben onderzocht, terug te voeren zijn op veranderingen in het bot, " zegt Koren Mann, universitair hoofddocent oncologie bij McGill en een co-auteur van de studie. "Dit omvat de effecten op het immuunsysteem, stamcellen, en kanker."

"Terwijl er nog steeds onderzoek wordt gedaan naar de gezondheidsrisico's van menselijke blootstelling aan wolfraam, onze studie biedt belangrijke inzichten in hoe het element zich ophoopt in het lichaam - bevindingen die cruciaal zijn voor het ontwikkelen van effectieve therapieën om het te verwijderen, ", zegt McGill scheikundeprofessor en senior auteur Scott Bohle.