Las sustancias alquílicas perfluoradas y polifluoradas (PFAS) se ganan el apodo de “química perpetua” al persistir en el agua, el suelo e incluso en el cerebro humano.
Esta capacidad única de cruzar la barrera hematoencefálica y acumularse en el tejido cerebral hace que las PFAS sean motivo de especial preocupación, pero los mecanismos subyacentes a su neurotoxicidad requieren más estudios.
Con ese fin, un nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad de Buffalo ha identificado 11 genes que son la clave para comprender la respuesta del cerebro a una amplia gama de sustancias químicas que se encuentran comúnmente en los objetos cotidianos.
Se descubrió que estos genes, que están involucrados en procesos importantes para la salud neurológica, se ven afectados constantemente por la exposición a PFAS, ya sea sobreexpresados o disminuidos, independientemente del tipo de compuestos de PFAS examinados. Por ejemplo, todos los compuestos provocaron que un gen clave para la supervivencia de las células neuronales se subexpresara y que otro gen relacionado con la muerte de las células neuronales se sobreexpresara.
“Nuestros hallazgos sugieren que estos genes pueden ser marcadores futuros para detectar y monitorear la neurotoxicidad inducida por PFAS”, dijo el coautor principal G. Akin Attila-Gokuman, Ph.D., Profesora Distinguida Dra. Marjorie E. Winkler en el Departamento de Química. Dentro de la Facultad de Artes y Ciencias de la UB.
Aún así, el estudio, publicado en la edición del 18 de diciembre de ACS Neurociencia QuímicaSe encontraron cientos de genes más cuya expresión cambió en diferentes direcciones según los compuestos probados. Además, no hubo correlación entre el nivel en el que se acumula PFAS en una célula y el grado en que provoca la expresión genética diferencial.
En conjunto, esto sugiere que estructuras moleculares distintas dentro de cada tipo de PFAS inducen cambios en la expresión genética.
“Las PFAS, a pesar de compartir ciertas propiedades químicas, vienen en una variedad de formas y tamaños, lo que resulta en variaciones en sus efectos biológicos. Por lo tanto, se desconoce la respuesta de nuestro propio organismo a los diferentes tipos de PFAS. El conocimiento es en gran medida biomédico”, dice el estudio. . La coautora correspondiente, Diana Agha, PhD, profesora distinguida de SUNY y catedrática Henry M. Woodburn del Departamento de Química, y directora del Instituto RENEW de la UB.
“Dependiendo de la longitud de su cadena o del grupo principal, los PFAS pueden tener efectos muy diferentes en las células”, añadió Atilla-Gokcumen. “No deberíamos verlos como una gran clase de compuestos, sino realmente como compuestos que debemos investigar individualmente”.
Otros autores incluyen a Omar Gokyouman, Ph.D., profesor del Departamento de Ciencias Biológicas; Este estudio fue apoyado por la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA).
Fluctuaciones en la expresión genética.
Los PFAS no son tóxicos inmediatamente. Estamos expuestos a ellos prácticamente todos los días, incluso a través del agua potable y de los envases de alimentos, y no nos damos cuenta.
“Por lo tanto, los investigadores deben buscar puntos de evaluación más arriba en los procesos celulares, en lugar de determinar si una célula vive o muere”, dice Atilla-Gokcumen.
El equipo decidió centrarse en cómo las PFAS afectan la expresión genética de células similares a las neuronales, así como cómo las PFAS afectan a los lípidos, que son moléculas que se unen a las células, entre otras funciones importantes. La exposición a varios PFAS durante 24 h produjo cambios modestos pero distintos en los lípidos, y más de 700 genes se expresaron diferencialmente.
De los seis tipos de PFAS analizados, el ácido perfluorooctanoico (PFOA), que alguna vez se usó comúnmente en sartenes antiadherentes y recientemente fue considerado peligroso por la EPA, fue, con diferencia, el más común. A pesar de su pequeño aumento, el PFOA cambió la expresión de casi 600 genes; ningún otro compuesto cambió más de 147. Específicamente, el PFOA redujo la expresión de genes implicados en el crecimiento sináptico y la función neuronal.
En total, los seis compuestos indujeron cambios en las vías biológicas implicadas en la señalización de la hipoxia, el estrés oxidativo, la síntesis de proteínas y el metabolismo de los aminoácidos, todos los cuales son importantes para la función y el desarrollo neuronal.
Se encontró que once genes se expresaban de manera similar, más o menos, en los seis compuestos. Uno de los genes que se reguló constantemente a la baja fue el factor neurotrófico derivado de los astrocitos mesencefálicos, que es importante para la supervivencia de las células neuronales y se ha demostrado que revierte los síntomas de enfermedades neurodegenerativas en ratones. Uno de los genes que estuvo constantemente regulado positivamente fue la proteína que interactúa con la tiorredoxina, que se ha relacionado con la muerte de las células neuronales.
“Cada uno de estos 11 genes exhibió una regulación consistente en todos los PFAS que probamos. Esta respuesta consistente sugiere que pueden servir como marcadores prometedores para evaluar la exposición a PFAS”. ” dice Atilla-Gokcumen.
Identificar las opciones menos peores
Por más dañinos que puedan ser los PFAS, la realidad es que aún no se han encontrado buenas alternativas.
Los compuestos se pueden adaptar a aplicaciones como el envasado de alimentos, pero es posible que sea necesario mantener a largo plazo su eficacia en la extinción de incendios y en la fabricación de semiconductores, por ejemplo.
Por eso son importantes estudios como éste, afirma Atilla-Gokcumen. Las diferentes respuestas de la mayoría de los genes a diferentes compuestos, así como la falta de correlación entre el grado de exposición a los PFAS en las células y el grado de los cambios en la expresión genética que causan, indican cuán único es cada uno de estos compuestos.
“Si entendemos por qué algunas PFAS son más dañinas que otras, podemos priorizar la eliminación de los peores infractores mientras buscamos alternativas más seguras. Por ejemplo, buscando alternativas como las PFAS de cadena corta, lo son porque son menos persistentes y se acumulan en los sistemas biológicos. Sin embargo, su menor persistencia puede tener un costo de efectividad en ciertas aplicaciones, y existen preocupaciones sobre los posibles efectos en la salud, por lo que se necesita más investigación para garantizar que Las alternativas son realmente seguras y eficaces para aplicaciones específicas”, explica Atilla-Gokcumen. “Esta investigación es un gran paso hacia el logro de ese objetivo”.
