A maioria dos genes do corpo humano pode ser interrompida por produtos químicos sintéticos. Göran Andersson / Getty Images
Hoje, os humanos estão expostos a milhares de produtos químicos feitos pelo homem. No entanto, os efeitos na saúde das pessoas ainda não são totalmente compreendidos.
Em 2020, o número de produtos químicos registrados atingiu 167 milhões. Todos os dias, as pessoas são expostas a eles por meio de alimentos, água, ar contaminado, medicamentos, cosméticos e outras substâncias artificiais. Menor que 1% desses produtos químicos foram testados para toxicidade, e aqueles que foram testados demonstram capacidade de interromper quase todos os processos biológicos em nosso corpo. Podemos inferir como as exposições cumulativas moldam nossa saúde?
Eu sou um toxicologista ambiental estudar os efeitos dos produtos químicos produzidos pelo homem em nossa saúde. Eu decidi desenvolver uma abordagem computacional comparar objetivamente a sensibilidade de todos os genes a todos os produtos químicos e identificar os processos biológicos mais vulneráveis.
Abordagem imparcial
Para nosso estudo, meus colegas de pesquisa e eu usamos dados do Banco de dados toxicogenômico comparativo. O Comparative Toxicogenomic Database coleta informações de milhares de estudos publicados sobre como os produtos químicos alteram a atividade dos genes. Genes são seções de DNA que codificam proteínas que desempenham uma ampla gama de funções nas células, desde a construção de tecidos até a metabolização de nutrientes. Quando os produtos químicos afetam os genes, isso resulta em aumento ou diminuição da produção de proteínas.
Os métodos modernos de biologia molecular podem detectar mudanças na atividade de todos os genes do genoma em resposta a um insulto químico. Desenvolvi uma abordagem que sobrepõe listas de genes alterados de diferentes estudos para calcular quantas vezes cada gene foi afetado. Os números resultantes refletem a sensibilidade dos genes a produtos químicos em geral.
Usando 2,169 estudos em camundongos, ratos, humanos e suas células, meu grupo de pesquisa classificou a sensibilidade de 17,338 genes a exposições químicas. Esses estudos testaram o impacto de 1,239 produtos químicos diversos, desde medicamentos prescritos até poluentes ambientais.
Na próxima etapa, executamos testes para garantir que essa amostra de mais de 1,000 produtos químicos fosse grande o suficiente para representar de forma confiável todas as classes de produtos químicos sintéticos aos quais as pessoas estão expostas. Para fazer isso, medimos a sensibilidade dos genes para uma metade dessa lista e depois para outra para testar se mesmo um número menor de produtos químicos pode identificar genes sensíveis de maneira confiável. Os resultados foram encorajadores - os valores da sensibilidade dos genes foram quase idênticos nos dois ensaios.
Sistema de defesa celular responde a produtos químicos
Nossas células não ficam completamente indefesas quando expostas a agressões químicas. Na verdade, eles possuem estratégias para lidar com o estresse e danos induzidos por produtos químicos. Nossos dados confirmam que essas salvaguardas tornam-se ativas em resposta às exposições.
Essa linha de defesa inclui enzimas que eliminam produtos químicos tóxicos, aliviam o estresse oxidativo (o acúmulo de radicais reativos nas células), reparam DNA e proteínas danificados e identificam células altamente danificadas para desencadear sua morte e evitar que se tornem cancerosas.
A exposição a produtos químicos produzidos pelo homem está aumentando as taxas de obesidade em todo o mundo? Chutima Sonma / EyeEm / Getty Images
O metabolismo de lipídios e carboidratos é vulnerável
Surpreendentemente, descobrimos que as redes moleculares envolvidas na regulação do metabolismo celular são mais sensíveis a exposições químicas. Um deles é Sinalização PPAR. PPARs são um grupo de proteínas que regulam o balanço energético e o metabolismo de lipídios e glicose.
Aumentos ou quedas na atividade de PPARs contribuem para obesidade, síndrome metabólica, diabetes e doença hepática gordurosa. A habilidade de alguns produtos químicos ambientais para afetar PPARs foi mostrado antes. No entanto, não esperávamos ver sensibilidade dos PPARs a uma gama muito ampla de compostos.
Também descobrimos que os genes envolvidos no desenvolvimento das células beta pancreáticas, que secretam insulina e desempenham um papel fundamental no metabolismo da glicose, são suprimidos pela maioria dos produtos químicos de nossa lista. A disfunção das células beta resulta em diabetes. Assim, as exposições cumulativas a produtos químicos podem ser um fator de risco significativo para diabetes.
Hoje, uma epidemia de doenças metabólicas é um grande problema de saúde pública. A prevalência de a obesidade quase triplicou entre 1975 e 2016. Aproximadamente 40% dos americanos desenvolverão diabetes tipo 2 durante suas vidas e 33% -88% têm fígado gorduroso. A conexão entre exposições e doenças metabólicas foi mostrada antes para alguns produtos químicos com propriedades desreguladoras endócrinas. No entanto, o papel de uma ampla gama de produtos químicos produzidos pelo homem nesta epidemia não foi reconhecido antes, mas pode ser significativo.
Crescimento, envelhecimento e sistema imunológico
Dois hormônios envolvidos no crescimento - hormônio do crescimento (GH) e fator de crescimento semelhante à insulina (IGF1) - também são afetados pela exposição a produtos químicos.
IGF1 é um hormônio secretado principalmente pelo fígado. É reconhecido como um importante regulador de crescimento corporal. Além disso, vários experimentos com camundongos mostram que a sinalização de GH-IGF1 diminuiu resulta em maior vida útil. Esta via também determina se as células irão use energia para construir novas moléculas de que o corpo necessita, ou se eles vão quebrar as moléculas existentes para liberar energia para o organismo usar. A capacidade dos produtos químicos de afetar esse regulador central de crescimento e envelhecimento é uma descoberta nova. Quais podem ser os problemas de saúde devido à sensibilidade do GH-IGF1 ainda não foi descoberto.
Nossa análise indica que os genes que controlam a resposta imunológica também são altamente sensíveis a produtos químicos.
Dois resultados principais de um sistema imunológico disfuncional são alergia e autoimunidade. A prevalência para ambas as condições segue tendências crescentes. Alergias alimentares aumentaram de 3.4% a 5.1% entre 1997 e 2011 entre crianças nos EUA As alergias de pele aumentaram de 7.4% a 12.5% no mesmo período. Outro estudo mostrou um Aumento de 5% no marcador sanguíneo de doença autoimune em americanos durante o período 1988-2012.
Todas as vias moleculares são sensíveis a produtos químicos
No geral, descobrimos que quase todas as vias conhecidas podem ser afetadas por produtos químicos. Essa descoberta tem implicações significativas para a toxicologia regulatória.
Com o número cada vez maior de produtos químicos sintéticos, a sociedade precisa se desenvolver métodos rápidos e econômicos de testes de toxicidade.
Uma questão importante que permanece sem resposta é quais caminhos devem ser cobertos por testes para garantir que os reguladores não aprovem produtos químicos que prejudicam ou interrompem circuitos moleculares críticos. Nossos dados sugerem que precisamos desenvolver testes que cobrem todas as vias moleculares conhecidas, sem exceção.
Nosso estudo descreve novas prioridades para a pesquisa toxicológica, incluindo o papel das exposições químicas para a saúde metabólica, sistema imunológico, desenvolvimento e envelhecimento.
Sobre o autor
Alexander Suvorov, professor assistente, Universidade de Massachusetts Amherst
Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.
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