La exposición a sustancias químicas artificiales influye en los genes que controlan el envejecimiento, el sistema inmunológico y el metabolismo

La exposición a sustancias químicas artificiales influye en los genes que controlan el envejecimiento, el sistema inmunológico y el metabolismo
La mayoría de los genes del cuerpo humano pueden verse alterados por sustancias químicas artificiales.
Göran Andersson / Getty Images

Hoy en día, los seres humanos están expuestos a miles de productos químicos artificiales. Sin embargo, los efectos sobre la salud de las personas aún no se comprenden completamente.

En 2020 se alcanzó el número de productos químicos registrados 167 millones. Todos los días la gente está expuesta a ellos a través de alimentos, agua, aire contaminado, medicamentos, cosméticos y otras sustancias artificiales. Menos que El 1% de estos productos químicos se analizaron para determinar su toxicidad., y los que se probaron demuestran la capacidad de interrumpir casi todos los procesos biológicos de nuestro cuerpo. ¿Podemos inferir cómo las exposiciones acumulativas moldean nuestra salud?

Soy un toxicólogo ambiental estudiar los efectos de las sustancias químicas artificiales en nuestra salud. Decidí desarrollar un enfoque computacional comparar objetivamente la sensibilidad de todos los genes a todas las sustancias químicas e identificar los procesos biológicos más vulnerables.

Enfoque imparcial

Para nuestro estudio, mis colegas de investigación y yo utilizamos datos del Base de datos toxicogenómica comparativa. La Base de datos toxicogenómica comparativa recopila información de miles de estudios publicados sobre cómo las sustancias químicas cambian la actividad de los genes. Los genes son secciones de ADN que codifican proteínas que realizan una amplia gama de funciones en las células, desde la construcción de tejidos hasta la metabolización de nutrientes. Cuando las sustancias químicas afectan a los genes, se produce un aumento o una disminución de la producción de proteínas.


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Los métodos modernos de biología molecular pueden detectar cambios en la actividad de todos los genes del genoma en respuesta a una agresión química. Desarrollé un enfoque que superpone listas de genes alterados de diferentes estudios para calcular cuántas veces se vio afectado cada gen. Los números resultantes reflejan la sensibilidad de los genes a las sustancias químicas en general.

Utilizando 2,169 estudios en ratones, ratas, seres humanos y sus células, mi grupo de investigación clasificó la sensibilidad de 17,338 genes a las exposiciones químicas. Estos estudios probaron el impacto de 1,239 productos químicos diversos que van desde medicamentos recetados hasta contaminantes ambientales.

En el siguiente paso, realizamos pruebas para asegurarnos de que esta muestra de más de 1,000 productos químicos era lo suficientemente grande como para representar de manera confiable todas las clases de productos químicos artificiales a los que las personas están expuestas. Para hacerlo, medimos la sensibilidad de los genes para la mitad de esta lista y luego para otra para probar si incluso un número menor de sustancias químicas puede identificar genes sensibles de manera confiable. Los resultados fueron alentadores: los valores de la sensibilidad genética fueron casi idénticos en los dos ensayos.

El sistema de defensa celular responde a los productos químicos.

Nuestras células no están completamente indefensas cuando se exponen a agresiones químicas. De hecho, ellos Poseer estrategias para lidiar con el estrés y los daños inducidos por sustancias químicas.. Nuestros datos confirman que estas salvaguardas se activan en respuesta a exposiciones.

Esta línea de defensa incluye enzimas que eliminan los químicos tóxicos, alivian el estrés oxidativo (la acumulación de radicales reactivos en las células), reparan el ADN y las proteínas dañados e identifican las células altamente dañadas para desencadenar su muerte y evitar que se vuelvan cancerosas.

¿Podría la exposición a sustancias químicas artificiales aumentar las tasas de obesidad en todo el mundo?¿Podría la exposición a sustancias químicas artificiales aumentar las tasas de obesidad en todo el mundo? Imágenes de Chutima Sonma / EyeEm / Getty

El metabolismo de lípidos y carbohidratos es vulnerable

Sorprendentemente, encontramos que las redes moleculares involucradas en la regulación del metabolismo celular son más sensibles a las exposiciones químicas. Uno de ellos es Señalización PPAR. Los PPAR son un grupo de proteínas que regulan el equilibrio energético y el metabolismo de los lípidos y la glucosa.

Los aumentos o caídas en la actividad de los PPAR contribuyen a obesidad, síndrome metabólico, diabetes y enfermedad del hígado graso. La habilidad de algunos químicos del medio ambiente que afecta a los PPAR se demostró anteriormente. Sin embargo, no esperábamos ver sensibilidad de los PPAR a una gama muy amplia de compuestos.

También descubrimos que los genes involucrados en el desarrollo de las células beta pancreáticas, que secretan insulina y juegan un papel clave en el metabolismo de la glucosa, son suprimidos por la mayoría de las sustancias químicas de nuestra lista. La disfunción de las células beta produce diabetes. Por lo tanto, las exposiciones químicas acumuladas pueden ser un factor de riesgo significativo para la diabetes.

Hoy en día, una epidemia de enfermedad metabólica es un problema importante de salud pública. La prevalencia de la obesidad casi se triplicó entre 1975 y 2016. Aproximadamente El 40% de los estadounidenses desarrollará diabetes tipo 2 durante sus vidas y 33% -88% tienen hígado graso. La conexión entre exposiciones y enfermedades metabólicas se demostró antes para algunos productos químicos con propiedades disruptivas endocrinas.. Sin embargo, el papel de una gama más amplia de productos químicos artificiales en esta epidemia no se reconocía antes, pero puede ser significativo.

Crecimiento, envejecimiento y sistema inmunológico

Dos hormonas involucradas en el crecimiento, la hormona del crecimiento (GH) y el factor de crecimiento similar a la insulina (IGF1), también se ven afectadas por la exposición a sustancias químicas.

IGF1 es una hormona secretado principalmente por el hígado. Es reconocido como un importante regulador de crecimiento corporal. Además, múltiples experimentos con ratones muestran que la señalización disminuida de GH-IGF1 da como resultado una vida útil más larga. Esta vía también determina si las células usar energía para construir nuevas moléculas que el cuerpo necesita, o si descomponen las moléculas existentes para liberar energía para que la utilice el organismo. La capacidad de los productos químicos para afectar este regulador central del crecimiento y el envejecimiento es un hallazgo novedoso. Aún no se han descubierto qué problemas de salud pueden deberse a la sensibilidad de GH-IGF1.

Nuestro análisis indica que los genes que controlan la respuesta inmunitaria también son muy sensibles a las sustancias químicas.

Dos resultados principales de un sistema inmunológico disfuncional son la alergia y la autoinmunidad. La prevalencia de ambas condiciones sigue tendencias ascendentes. Las alergias alimentarias aumentaron de 3.4% a 5.1% entre 1997 y 2011 entre los niños en los EE. UU. Las alergias cutáneas aumentaron de 7.4% a 12.5% durante el mismo período. Otro estudio mostró un Aumento del 5% en el marcador sanguíneo de enfermedades autoinmunes en los estadounidenses durante el período 1988-2012.

Todas las vías moleculares son sensibles a los productos químicos.

En general, descubrimos que casi todas las vías conocidas pueden verse afectadas por sustancias químicas. Ese hallazgo tiene implicaciones significativas para la toxicología reguladora.

Con un número cada vez mayor de productos químicos artificiales, la sociedad necesita desarrollarse métodos rápidos y rentables de las pruebas de toxicidad.

Una pregunta importante que permanece sin respuesta es qué vías deben ser cubiertas por las pruebas para garantizar que los reguladores no aprueben sustancias químicas que dañen o interrumpan los circuitos moleculares críticos. Nuestros datos sugieren que necesitamos desarrollar pruebas que cubran todas las vías moleculares conocidas sin excepción.

Nuestro estudio describe nuevas prioridades para la investigación toxicológica, incluido el papel de las exposiciones químicas para la salud metabólica, el sistema inmunológico, el desarrollo y el envejecimiento.La conversación

Sobre la autora

Alexander Suvorov, profesor asistente, Universidad de Massachusetts Amherst

Este artículo se republica de La conversación bajo una licencia Creative Commons. Leer el articulo original.

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