Mere er ikke altid bedre
13 november 2020
Dosis-respons er mangfoldig
Vor krop og celler reagerer på forskellig måde på de kemiske stoffer vi kommer i berøring med. Vor krops reaktion (respons) på forskellige koncentrationer (doser) betegnes dosis-respons. Små variationer i stoffers opbygning kan være afgørende for kroppens reaktion på stofferne. For flere stofgrupper ved man, at de kan være problematiske, men teoretisk set er det ikke muligt at forudsige hvordan celler eller organismer vil reagere på et kemisk stof.
Efterhånden som lave doser af kemiske stoffers bliver undersøgt videnskabeligt, viser flere og flere ellers velkendte stoffer at have uventede effekter ved lave doser. Siden begyndelsen af 1990erne har det været klart, at man ikke teoretisk – ud fra en generel dosis-respons formel – kan forudsige cellers respons på lave koncentrationer af et stof.
I dagligdagen oplever vi jævnligt, at der er en lineær sammenhæng mellem dosis og effekt: Dobbelt så meget sukker smager dobbelt så sødt. Sådan er det med de stoffer og inden for de doser, vi normalt anvender. Grafen til højre viser 0-4 teskefuld sukker i kaffen. Det er den lineære dosis-respons som vi kender bedst og som vi i det daglige liv ofte tager for givet
Fra dagligdagen kender vi også til aftagende effekt på større dosis. Dobbelt dosis af sukker i kaffen bliver ikke ved med at give dobbelt effekt. Når tungens sansning af sødt er helt fyldt, kan en ekstra dosis ikke sanses. Kroppens forhold til en række vitaminer og mineraler fungerer på samme måde. Grafen til højre viser oplevelsen af sødt ved 1-14 teskefulde sukker i kaffen.
Mange stoffer har først en målbar effekt over en vis tærskelværdi som man kender fra f.eks. alkohol. Under tærskelværdien sker der ingen forgiftning – hvis man drikker ½ genstand i timen, har det ingen effekt, men hvis man drikker 2 genstande i timen, så overskrider man leverens tærskelværdi for løbende at nedbryde alkohol, hvorefter alkohol løbende ophobes i blodet, og man bliver beruset.
En del stoffer, der anvendes som medicin, hæmmer processer i kroppen, således at højere doser hæmmer processen mere, men dog kun inden for visse rammer. Ved stigende dosis aftager den hæmmende virkning for til sidst at forsvinde. Velkendte eksempler er statiner, som sænker blodets indhold af kolesterol, og lægemidler der hæmmer mavens produktion af mavesyre.
En del stoffer og herunder flere hormoner har en klokkeformet dosis-respons kurve. Ud over, at stofferne ofte er aktive ved meget lave doser, er de også kun aktive inden for et ”vindue”, således at de har en hormonlignende eller hormonforstyrrende effekt over en vis koncentration, og derefter taber effekt ved højere koncentrationer. Flere hormoner og flere proteiner der testes til kræftbehandling har denne type dosis-respons (Reynolds, 2010; Diamond, 2004).
En del stoffer har en U-formet virkningskurve, således at stoffet virker stimulerende ved lav dosis, men med faldene effekt ved lidt højere doser, for så igen at virke stimulerende ved endnu højere doser. Flere stoffer med U-formet dosis-respons kurve er hormonforstyrrende, eller fremmer eller hæmmer kræft. (Almstrup et al., 2002; Davis & Svendsgaard 1990 og Vadenberg et al., 2012).
Levende organismer – inklusive mennesker – er ekstremt komplekse, og de ”uventede” typer af giftvirkning, som ikke er lineære kan f.eks. skyldes samspil hvor et kemisk stof både kan påvirke sensorer på eller i cellerne, immunreaktioner, enzymer i leveren mv.,
Derudover kan stoffers giftvirkninger på mennesker være bestemt af individuelle og ofte nedarvede genetiske forskelle. For tungmetaller som kviksølv og kobber kendes både individuelle forskelle og sammenhænge, som ikke er lineære (Andreoli & Sprovieri, 2017; O’Doherty et al., 2019).
I videnskabelig forskning forudsættes organismers reaktioner på kemiske stoffer ofte at være lineære, således at forskere leder efter lineære sammenhænge uden egentligt at vide om det er relevant. Også i myndigheders risikovurdering af stoffer ser man ofte bort fra ikke lineære sammenhænge. Samlet betyder det at forskere og myndigheder ofte ser bort fra stoffers giftvirkning ud fra et rationale om, at når en tydelig giftvirkning ved lave doser ikke blev fundet ved højere doser – ja så kan man blot se bort fra disse resultater.
I EU’s risikovurderinger af pesticider, GMO mv. ser man ofte bort fra de konkrete målinger eller forsøg, der ikke opfylder et krav om lineær og stigende giftvirkning ved højere doser.
Ikke mindst danske forskere som Almstrup, Grandjean, Skakkebæk og Svendsgaard har været med til at sætte fokus på ikke lineær dosis respons og toksiske effekter ved lave og ekstremt lave doser. De samme forskere er generelt ikke imponeret over myndighedernes evne eller vilje til at tage denne nye viden alvorlig (Grandjean 2019, Hill et al 2018, Davis og Svendsgaard 1990); – det er Vitalrådet heller ikke.
Klaus Sall
cand scient i biologi
Referencer og til videre læsning
Almstrup K; Fernández MF; Petersen JH; Olea N; Skakkebaek NE and Leffers H. (2002). Dual effects of phytoestrogens result in u-shaped dose-response curves. Environ Health Perspect. 2002 August; 110(8): 743–748. LINK
Andreoli, V., Sprovieri, F., (2017). Genetic Aspects of Susceptibility to Mercury Toxicity: An Overview. Int J Environ Res Public Health 14. LINK
Davis JM og Svendsgaard DJ. 1990 U-shaped dose-response curves: their occurrence and implications for risk assessment. J Toxicol Environ Health. 1990 Jun;30(2):71-83. LINK
Diamond, D. M. 2004. Enhancement of Cognitive and Electrophysiological Measures of Hippocampal Functioning in Rats by a Low, But Not High, Dose of Dehydroepiandrosterone Sulfate (DHEAS). Nonlin. Biol. Toxicol. Med. 2004 Oct.; 2(4): 371–377. LINK
Grandjean, P., Abdennebi-Najar, L., Barouki, R., Cranor, C. F., Etzel, R. A., Gee, D., Heindel, J. J., Hougaard, K. S., Hunt, P., Nawrot, T. S., Prins, G. S., Ritz, B., Soffritti, M., Sunyer, J., & Weihe, P. (2019). Time scales of developmental toxicity impacting on research and needs for intervention. Basic & Clinical Pharmacology & Toxicology, 125(Suppl. 3), 70-80. LINK
Hill C. E., Myers J. P., Vandenberg L. N. (2018). Nonmonotonic dose-response curves occur in dose ranges that are relevant to regulatory decision-making. Dose Res. 16, 155932581879828. 1559325818798282–82. LINK
Lagarde, F., Beausoleil, C., Belcher, S. M., Belzunces, L. P., Emond, C., Guerbet, M., & Rousselle, C. (2015). Non-monotonic dose-response relationships and endocrine disruptors: a qualitative method of assessment. Environmental health 14, 13 (2015), LINK
Montévil M, Acevedo N, Schaeberle CM, Bharadwaj M, Fenton SE, and Ana M. Soto AM. 2020. A Combined Morphometric and Statistical Approach to Assess Nonmonotonicity in the Developing Mammary Gland of Rats in the CLARITY-BPA Study. Environ Health Perspect. 2020 May; 128(5):57001. LINK
Reynolds, Andrew R. 2010. Potential Relevance of Bell-Shaped and U-Shaped Dose-Responses for the Therapeutic Targeting of Angiogenesis in Cancer. Dose Response. 2010; 8(3): 253–284. LINK
O’Doherty, C., Keenan, J., Horgan, K., Murphy, R., O’Sullivan, F., Clynes, M., 2019. Copper-induced non-monotonic dose response in Caco-2 cells. In Vitro Cell.Dev.Biol.-Animal 55, 221–225. LINK
Vandenberg et al. 2012. Hormones and Endocrine-Disrupting Chemicals: Low-Dose Effects and Nonmonotonic Dose Responses. Endocrine Reviews March 14, 2012 er.2011-1050 LINK
Zoeller RT, Brown TR, Doan LL, Gore AC, Skakkebaek NE, Soto AM, Woodruff TJ, Vom Saal FS. Endocrine-disrupting chemicals and public health protection: a statement of principles from The Endocrine Society. Endocrinology 2012; 153:4097 – 110; LINK