La contaminación del aire y el estrés alteran el desarrollo cerebral y el comportamiento social en ratones machos

La oceanógrafa naval Carina Block tuvo el presentimiento de que los gases de escape de los aviones a los que ella y sus compañeras marineras estaban expuestas regularmente, combinados con el estrés laboral inevitable, estaban provocando resultados adversos para la salud de sus hijos. Un nuevo estudio en ratones respalda la sospecha de Block, y encontró que la contaminación del aire junto con la inseguridad de la vivienda durante el embarazo conduce a un comportamiento social similar al autismo y cerebros conectados de manera diferente en los cachorros machos, pero no en las hembras. El sistema inmunológico parece tener la culpa.

«Estaba embarazada, estresada y trabajaba cerca de aviones», recordó Block. «Pasé junto a los gases de escape del combustible de los aviones todos los días. Y mi hijo terminó desarrollando un trastorno del neurodesarrollo, hidrocefalia».

La hija de Block ahora está prosperando, al igual que Block, quien ahora es la Dra. Block después de obtener su doctorado en la Universidad de Duke en los laboratorios de la profesora de psicología y neurociencia Staci Bilbo, Ph.D. y el profesor de biología celular Cagla Eroglu, Ph.D. Sin embargo, la nueva publicación de Block del 2 de agosto^{Dakota del Norte} edición de Informes de celda proporciona evidencia convincente de que si ella hubiera estado gestando un hijo, él podría haber nacido con autismo.

La contaminación del aire, como los gases de escape emitidos por los motores diesel en los camiones, está relacionada con mayores tasas de trastornos del desarrollo neurológico, como esquizofrenia y autismo. Tiempo 99% de las personas en todo el mundo vivir en ciudades con aire insalubre, sólo uno de cada 44 niños es diagnosticado con autismo (y cuatro veces más niños que niñas).

¿Por qué no todos desarrollan autismo entonces?

«Las toxinas ambientales son peores para algunas personas que para otras y siempre son las poblaciones más vulnerables las que se ven afectadas», dijo Bilbo. En el caso del autismo y la contaminación del aire, Bilbo cree que el eslabón perdido es el estrés materno derivado de la pobreza y la inseguridad de la vivienda.

«No es que la gente rica no esté estresada», dijo Bilbo. «Pero es diferente cuando tienes que preocuparte por dónde vas a vivir y si estás seguro en tu casa».

mientras haya datos convincentes en humanos apoyando la afirmación de Bilbo, es imposible (y poco ético) probar directamente estas ideas en mujeres embarazadas para descubrir el mecanismo biológico por el cual la contaminación del aire y el estrés pueden conspirar para reconfigurar los cerebros de los niños en desarrollo.

Para llenar este vacío, Block y su equipo expusieron ratones preñados a las malas condiciones de vivienda y calidad del aire que muchas personas soportan todos los días y observaron cómo les iba a sus crías.

Como representante de la contaminación del aire, las madres de ratones estuvieron expuestas a partículas de escape de diésel, el contaminante invisible pero pernicioso que arrojan regularmente los semirremolques y la maquinaria de construcción. Hacia el final de su embarazo, las mamás ratones enfrentaron otro factor estresante: vivienda insuficiente. A los ratones preñados se les asignaron menos materiales de construcción de lo habitual para construir sus nidos para sus cachorros.

A pesar de todo esto, las mamás estresadas seguían siendo madres estelares: cuidaban y cuidaban a sus cachorros tanto como aquellas que se salvaron de los factores estresantes prenatales. Pero mientras sus hijas crecieron como se esperaba, sus hijos malinterpretaron las señales sociales a lo largo de la vida. Cuando eran adolescentes, los varones nacidos por el estrés y las madres expuestas al smog preferían pasar el rato con un pato de goma amarillo en lugar de un ratón cercano (los ratones generalmente prefieren la compañía de uno de los suyos en lugar de un juguete de baño).

A continuación, Block y su equipo hicieron lo que haría cualquier neurocientífico con experiencia: observaron si los cerebros se habían reconectado desde el principio, lo que llevó a adolescentes varones más tímidos. Específicamente, el equipo de investigación se preguntó si los cerebros masculinos no obtuvieron el refinamiento necesario al principio del desarrollo.

Al principio de la vida, todos los animales nacen con una sobreabundancia de conexiones de células cerebrales, llamadas sinapsis, que deben reducirse a medida que crecemos. Las sinapsis que conducen a tareas exitosas, como levantar un vaso, se mantienen y fortalecen, mientras que las conexiones que conducen a intentos fallidos se eliminan.

Las madres estresadas que habían inhalado vapores de diesel dieron lugar a varones que, cuando eran pequeños, se perdieron el afeitado de sinapsis programado en la corteza cingulada anterior (ACC), una región del cerebro importante para percibir y producir señales sociales. La sobreabundancia de sinapsis de los hombres en esta región parecía explicar sus tímidas tendencias sociales cuando eran adolescentes, pero dejaba abierta la pregunta de cómo un doble golpe de smog y estrés durante la gestación detiene el desarrollo típico del cerebro.

Para responder a esa pregunta, Block y su equipo observaron el sistema inmunitario, específicamente las células inmunitarias del cerebro llamadas microglía.

Además de monitorear bacterias y virus, la microglía también está alerta ante sinapsis débiles o muertas, que absorben fácilmente para ayudar a ordenar el cerebro. Block razonó que si hay más sinapsis de lo normal, tal vez no haya tantas microglías en los cerebros de los hombres afectados.

Para su sorpresa, Block descubrió que los varones adolescentes de madres estresadas tenían tantas microglías en el ACC como sus compañeros de madres no estresadas. Sin embargo, el smog y el estrés de la vivienda hacen que la microglía tenga menos proteína que estimula su apetito por las sinapsis, lo que probablemente explica el crecimiento excesivo observado.

En la edad adulta, todo se volteó. Los machos de madres expuestas al smog y al estrés ahora tenían menos sinapsis en su ACC y eran más sociables que sus compañeros no expuestos. Esta tendencia atípica a ser más extrovertidos en lugar de reservados reflejó el comportamiento y la actividad cerebral de los ratones con genes relacionados con el autismo descritos recientemente por el colaborador y coautor de Block, el profesor de neurobiología y psiquiatra de Duke Kafui Dzirasa, MD, Ph.D.

A menudo se supone erróneamente que las personas con autismo son menos sociables, pero Block compartió que «si conoces a una persona con autismo, entonces conoces a una persona con autismo».

Dzirasa agrega que muchos de sus pacientes con autismo fallarían en las pruebas de laboratorio estándar que se usan para diagnosticar ratones, que esencialmente encasilla a los roedores como autistas si tienen menos inclinación a socializar. En cambio, Dzirasa y Block dicen que para las personas con autismo, es más una mala interpretación de las señales y convenciones sociales que ser intrínsecamente introvertidos.

Block y Bilbo sugieren que este trabajo proporciona un mecanismo claro en ratones que puede explicar por qué los altos niveles de contaminación del aire aumenta la probabilidad de que un niño desarrolle autismo sólo si nacen en un barrio pobre. También podría conducir a medicamentos para ayudar a prevenir que la microglía sea manipulada por factores estresantes ambientales, ya que el escape del diésel y el estrés de la vivienda desencadenan una respuesta inmune similar cuando las mujeres embarazadas contraen gripe.

Por ahora, Bilbo y su equipo esperan que esta evidencia inequívoca sobre el impacto del estrés y la contaminación del aire durante el embarazo impulse a los legisladores a promover legislación que apoye iniciativas de aire limpio y servicios sociales, como viviendas públicas mejoradas y ampliadas.

«No se pueden ignorar los hallazgos mecánicos de este estudio», dijo Bilbo. «Esto está pasando, y así es como».