Ny forskning visar hur och var volfram ansamlas i ben hos möss som exponeras för grundämnet genom dricksvatten. Resultaten, av ett team av kemister och biologer vid McGill University, skulle kunna öka tvivel om det en gång så universella antagandet att volfram utgör liten eller ingen hälsorisk för den allmänna mänskliga befolkningen.

Med den högsta smältpunkten av någon metall, volframs anmärkningsvärt höga densitet och hårdhet gör det till en uppskattad ingrediens i en rad industriella, militära och medicinska tillämpningar. Används i skärande verktyg, ammunition, medicinsk utrustning och till och med vissa mediciner, volfram har blivit en del av vårt dagliga liv.

Medan många tillsynsmyndigheter har satt gränser för exponering för luftburet volframdamm – främst för att skydda arbetare som bryter och bearbetar metallen – finns det väldigt få officiellt obligatoriska gränser för vattenlösliga volframföreningar, som ett bredare tvärsnitt av samhället riskerar att exponeras för.

Frågan blev framträdande i början av 2000-talet när forskare undersökte en möjlig koppling mellan ett kluster av barnleukemifall i Fallon, Nevada, och höga halter av volfram i grundvattnet från vilket staden hämtade sin tillgång. Fallet föranledde US Centers for Disease Control and Prevention att nominera volfram för toxikologi- och karcinogenesstudier.

Blandade resultat från tidigare toxicitetsstudier

Hittills, forskning om volframs toxicitet och möjliga roll som cancerframkallande har gett blandade resultat. Vissa studier har visat att andra samhällen som exponerats för volframnivåer jämförbara med de i Fallon inte påverkades av en högre incidens av cancer än normalt – ett fynd som verkade frigöra volfram. Men efterföljande forskning har visat att hos försökspersoner som exponerats för både volfram och kobolt, volfram verkar öka toxiciteten hos det andra ämnet. Dessa fynd pekade på ett behov av att bättre förstå hur volfram ackumuleras i kroppen och i vilken form, och i vilken utsträckning kroppen är kapabel att eliminera volfram efter exponering.

McGill-teamets studie om volframexponering hos möss, publicerad i Communications Chemistry, använde kraftfulla röntgenspektroskopitekniker för att hitta svar på dessa frågor. Resultaten väcker ett antal farhågor.

Medan volfram tidigare har visats ansamlas i ben, McGill-forskarna fann att elementet inte ackumulerades jämnt över benen; snarare, den var koncentrerad till vissa hot spots.

"Vi hittade att volfram, en gång troddes vara giftfri och inert, ackumuleras faktiskt heterogent i ben, " sa Cassidy VanderSchee, huvudförfattare till studien och doktorand vid Institutionen för kemi vid McGill. "Inte bara det, vi fann att den ackumulerades i en kemiskt annorlunda form än den i vilken den administrerades, som bekräftade att volfram är kemiskt aktivt i kroppen."

Ansamling i benvävnad

Studien visade att hos möss som exponerades för höga halter av volfram genom dricksvatten, grundämnet ackumulerats i specifika regioner – benmärg och porös (eller "sponglös") benvävnad – i en grad som är 10 gånger högre än bakgrundsnivåerna. Avsättningen av volfram i spongiöst ben tyder på att elementet inkorporeras under bentillväxt och ombyggnad, vilket tyder på att unga, växande individer är särskilt mottagliga.

Forskarna fann också att volfram hölls kvar i benets hårda yttre lager - cortex - även efter att mössen fick volframfritt vatten under en period av åtta veckor efter den första exponeringen. Med kroppen oförmögen att rensa volfram från denna vävnad, benet blir effektivt en källa till kronisk exponering.

Av ännu större oro var upptäckten att volfram ändrade form i kroppen. Resultaten visade att grundämnet ackumulerades i en form som liknade fosfovolframat, en känd kemisk katalysator med betydande potential att ingripa i de biologiska processer som sker i benmärg och spongiöst ben – immuncellsbildning och bentillväxt bland dem.

"Vi tror att många av de biologiska effekterna av volfram som vi har undersökt kommer att spåras tillbaka till förändringar i benet, säger Koren Mann, docent i onkologi vid McGill och medförfattare till studien. "Detta inkluderar effekterna på immunsystemet, stamceller, och cancer."

"Medan forskningen fortsätter om hälsoriskerna med människors exponering för volfram, vår studie ger viktiga insikter om hur elementet ackumuleras i kroppen – fynd som är avgörande för att utveckla effektiva terapier för att ta bort det, " säger McGill kemiprofessor och senior författare Scott Bohle.