Un estudio sobre peces cebra investiga cómo la exposición a PFAS afecta el desarrollo cerebral

Debido a sus propiedades especiales (resistencia al calor, repelencia al agua y a la grasa y alta durabilidad), los PFAS se utilizan en muchos productos de uso diario (por ejemplo, cosméticos, ropa de exterior y utensilios de cocina revestidos). Pero son precisamente estas propiedades las que los hacen tan problemáticos.

«Como algunos PFAS son químicamente estables, se acumulan en el medio ambiente y entran en nuestro organismo a través del aire, el agua potable y los alimentos», explica la toxicóloga de la UFZ, profesora doctora Tamara Tal. Incluso con un consumo prudente, es casi imposible evitar este grupo de sustancias, que se produce desde los años 50 y que hoy en día incluye miles de compuestos diferentes.

«Hay una gran necesidad de investigación, especialmente cuando se trata de desarrollar sistemas de prueba rápidos, confiables y rentables para evaluar los riesgos de la exposición a PFAS», dice Tal. Hasta ahora, las consecuencias ambientales y para la salud han sido difíciles de evaluar.

En su estudio actual, los investigadores investigaron cómo la exposición a PFAS afecta el desarrollo cerebral. Para ello, utilizaron el modelo del pez cebra, que se utiliza con frecuencia en la investigación toxicológica. publicado En el diario Perspectivas de salud ambiental.

Una ventaja de este modelo es que aproximadamente el 70% de los genes encontrados en el pez cebra (Danio rerio) también se encuentran en los humanos. Por lo tanto, es probable que los hallazgos del modelo del pez cebra se puedan transferir a los humanos. En sus experimentos, los investigadores expusieron al pez cebra a dos sustancias del grupo de los PFAS (PFOS y PFHxS), que tienen una estructura similar.

Luego, los investigadores utilizaron métodos de biología molecular y bioinformática para investigar qué genes en los cerebros de las larvas de peces expuestas a PFAS estaban alterados en comparación con los peces de control, que no estuvieron expuestos.

«En el pez cebra expuesto a PFAS, el grupo de genes del receptor activado por el proliferador de peroxisomas (ppar), que también está presente en una forma ligeramente modificada en los seres humanos, fue particularmente activo», afirma Sebastian Gutsfeld, estudiante de doctorado en la UFZ y primer autor del estudio. «Los estudios de toxicidad han demostrado que esto es así como resultado de la exposición a PFAS, aunque en el hígado. Ahora hemos podido demostrarlo también en el cerebro».

Pero, ¿qué consecuencias tiene una actividad alterada de los genes ppar desencadenada por la exposición a PFAS para el desarrollo cerebral y el comportamiento de las larvas de pez cebra? Los investigadores investigaron esto en estudios posteriores utilizando el modelo de pez cebra. Utilizaron el método CRISPR/Cas9, también conocido como tijeras genéticas.

«Con las tijeras genéticas pudimos cortar selectivamente genes ppar individuales o múltiples y evitar que funcionaran normalmente», explica Gutsfeld. «Queríamos descubrir qué genes ppar están directamente relacionados con un cambio en el comportamiento de las larvas provocado por la exposición a PFAS».

Se ha demostrado directamente el mecanismo subyacente. A diferencia de los peces cebra genéticamente inalterados, los peces knockdown en los que se utilizaron las tijeras genéticas no deberían mostrar ningún cambio de comportamiento después de la exposición a los PFAS.

Los dos puntos finales del comportamiento

En una serie de experimentos, los investigadores expusieron continuamente a los peces cebra a PFOS o PFHxS durante su fase de desarrollo temprana, entre el primer y el cuarto día, y en otra serie de experimentos solo el quinto día. El quinto día, los investigadores observaron el comportamiento de natación. Para ello, utilizaron dos criterios de valoración conductuales diferentes.

En un punto final, se midió la actividad de natación durante una fase de oscuridad prolongada. Los peces expuestos a PFAS nadaron más que los peces no expuestos a PFAS, ya sea que estuvieran expuestos continuamente a PFAS durante el desarrollo cerebral o poco antes de la prueba de comportamiento. Curiosamente, la hiperactividad solo estaba presente cuando la sustancia química estaba presente. Cuando los investigadores eliminaron el PFOS o el PFHxS, la hiperactividad disminuyó. En el segundo punto final, se midió la respuesta de sobresalto después de un estímulo oscuro.

«En los peces cebra expuestos a PFOS durante cuatro días, observamos un comportamiento de natación hiperactivo en respuesta al estímulo», afirma Gutsfeld. Por el contrario, los peces cebra expuestos únicamente a PFOS o PFHxS el quinto día no mostraron una respuesta de sobresalto hiperactiva.

Basándose en estas respuestas, los investigadores concluyen que la exposición al PFOS está asociada a consecuencias anormales, en particular durante las fases sensibles del desarrollo del cerebro. Utilizando peces cebra inactivados, los investigadores identificaron dos genes del grupo ppar que median en el comportamiento desencadenado por el PFOS.

«Como estos genes también están presentes en los seres humanos, es posible que los PFAS tengan efectos correspondientes en ellos», concluye Tal. Los científicos que trabajan con Tal quieren investigar los efectos neuroactivos de otros PFAS en futuros proyectos de investigación y ampliar el método para que pueda utilizarse en última instancia para evaluar el riesgo de las sustancias químicas en el medio ambiente, incluidas las PFAS.