Traducción de Rebeca Custódio publicada en septiembre 2024 | Texto original en portugués
Todos los días estamos expuestos a diferentes compuestos químicos que pueden afectar a nuestra salud. La preocupación es mayor cuando estos materiales pueden atravesar la barrera placentaria y llegar al embrión, ya que, debido a su fragilidad, los efectos pueden provocar graves problemas o la interrupción espontánea del embarazo.
El cadmio (Cd) y el ácido perfluorooctanoico (PFOA) son dos componentes que ya se sabe que son tóxicos y están presentes en nuestra vida diaria que son capaces de atravesar la placenta. Los resultados de un estudio realizado en la Universidad Federal de Paraná (UFPR) mostraron que la exposición a estos componentes provoca graves impactos en el desarrollo embrionario de pollos, utilizados para simular las condiciones de contaminación en humanos.
La investigadora Melyssa Kmecick, que realizó el estudio en el Programa de Postgrado en Biología Celular y Molecular de la UFPR, revela que los resultados comprobaron que los dos contaminantes causan malformaciones y aumentan la mortalidad embrionaria. Los problemas más comunes de los embriones fueron el cierre defectuoso o incorrecto del tubo neural, que ponían en peligro el desarrollo del cerebro y la médula espinal, lo que puede ser mortal según el tipo y el alcance de la lesión.
Kmecick explica que la similitud entre embriones humanos y de pollo en esta etapa de desarrollo, y el hecho de que las dosis probadas sean similares a las cantidades a las que estamos expuestos diariamente, indican que los componentes también son potencialmente tóxicos para los humanos. Los resultados fueron publicados en la tesis doctoral de la investigadora, titulada “Embriotoxicidade induzida pelo ácido perfluorooctanóico e cádmio em Gallus gallus” [Embriotoxicidad inducida por ácido perfluorooctanoico y cadmio en Gallus gallus].
En los seres humanos, los problemas para cerrar el tubo neural pueden provocar casos de mortalidad embrionaria, así como anencefalia y espina bífida. Se estima que alrededor de 300.000 bebés nacen con este tipo de problema en todo el mundo y que una gran parte de ellos muere antes de cumplir los cuatro años de edad. En Brasil, estudios indican que 1,6 de cada mil bebés nacidos vivos padecen la afección, que es una de las principales causas de discapacidad motriz infantil en el país.
El estudio detectó otros problemas en el desarrollo embrionario y en importantes procesos celulares debido a la exposición a contaminantes. Entre ellos figuran el control de la muerte celular, la dinámica del citoesqueleto (responsable de dar forma y soporte a la célula), la adhesión celular (unión con otras células) y otras interacciones con otras células y componentes extracelulares.
La profesora Claudia, supervisora de la investigación y coordinadora del Laboratorio de Embriotoxicología de la UFPR, donde se realizó el estudio, destaca que el trabajo aporta más información sobre los efectos de los contaminantes ambientales durante el desarrollo embrionario. También cree que el estudio es una fuente para seguir reflexionando sobre el uso de componentes químicos: “Con nuestra investigación intentamos aportar datos que puedan orientar o ayudar en una revisión de la legislación actual”, destaca.
Los resultados destacaron los impactos en el desarrollo de la médula espinal y el cerebro.
El trabajo se centró en la morfología de los embriones, especialmente el tubo neural, a partir del cual se desarrolla el sistema nervioso. La preocupación por esta estructura se remonta a la maestría de Kmecick, en el campo de la Biología Celular y Molecular:
“Esta fue la estructura que sufrió los cambios más significativos, destacando el tejido nervioso como el blanco de la acción de estos contaminantes en el desarrollo. Esto se observó en el análisis de montaje total, que es una técnica en la que preparamos pequeños embriones enteros con una tinción para que se resalten las estructuras del cuerpo del embrión, como el cerebro, los ojos, las oídos, las extremidades y la cola. Así que, observando cuidadosamente el material preparado de este modo , fue posible ver qué malformaciones son capaces de causar los contaminantes y en qué estructuras», dijo Kmecick.
La investigadora explica que en una segunda fase el estudio buscó comprender qué cambios microscópicos internos al cuerpo del embrión estarían involucrados en estas malformaciones del tubo neural, que es el principal foco de la investigación.
El estudio siguió al embrión en huevos fecundados donados al laboratorio. El desarrollo embrionario comienza dentro de la propia gallina, pero se detiene cuando esta pone el huevo. El proceso solo se reanuda cuando llega a una temperatura aproximada de 37 ºC, que puede alcanzarse cuando el ave incuba el huevo o mediante una incubadora.
Fue durante el proceso de pausa del desarrollo que los embriones quedaron expuestos a contaminantes, aún en el inicio de la etapa de formación, llamada blástula. En el ser humano, esta fase se produce durante la primera semana de embarazo. De esta manera, se pudo realizar la investigación en una etapa en la que el embrión es más sensible a la acción de agentes externos.
Según la profesora Claudia Ortolani-Machado, el uso de huevos de gallina para experimentos científicos es una práctica antigua, utilizada desde los estudios de anatomía en la época de Aristóteles: «Es un modelo que ostenta el récord de longevidad. Muchos conceptos y nombres de estructuras embrionarias provienen del trabajo realizado en este modelo”, afirma.
También señala que se utilizan otros modelos vertebrados, como los roedores, anfibios y peces, que ayudan a investigar los efectos sobre la anatomía y la fisiología de los organismos.La profesora también destaca que el uso de huevos de gallina presenta algunas ventajas en relación a otros modelos, como la facilidad de obtención, manipulación y monitoreo, la ausencia de necesidad de nutrientes externos para su formación y el desarrollo en un corto período de tiempo (21 días).
Cuando los huevos llegaron al laboratorio, fueron pesados y solo se seleccionaron aquellos con la cáscara completamente intacta. Posteriormente, se introdujo una aguja en la cámara de aire del huevo (la parte más ancha de la cáscara) con los contaminantes elegidos y se incubaron los huevos a 37ºC.Se hizo una pequeña ventana en la lateral de la cáscara para poder observar los embriones durante su desarrollo, además de comprobar la llamada determinación de viabilidad, un dato utilizado para evaluar la interferencia de los contaminantes en la mortalidad embrionaria.
Los embriones vivos se conservaron en una solución fijadora para mantener las características lo más parecidas posible a la situación de embrión vivo. A continuación, el material pasó por una resina fijadora y luego se cortó en láminas finas, llamadas secciones histológicas. Por último, estos cortes se tiñeron y se observaron al microscopio óptico para ver la morfología general del tejido y las células.
A pesar de los impresionantes resultados, no se alcanzaron todos los objetivos iniciales. Uno de ellos era comprender cómo los contaminantes interferían en los componentes de las células durante el proceso de desarrollo para causar las malformaciones.Sin embargo, no fue posible realizar los experimentos necesarios para llegar a un resultado.
Los componentes tóxicos analizados son habituales en la vida cotidiana
Los componentes investigados se eligieron porque son capaces de atravesar la barrera placentaria y llegar al embrión, además de estar en contacto constante con los seres humanos. También se tuvo en cuenta la falta de datos sobre los compuestos y sus efectos durante el desarrollo embrionario, como señala Ortolani-Machado:
«La existencia de datos poblacionales divergentes y no concluyentes sobre la exposición a estas sustancias durante el desarrollo prenatal, embrionario y fetal, y la aparición de efectos adversos sobre el desarrollo, como la muerte embrionaria y la aparición de malformaciones, también fueron factores importantes en la elección.»
El ácido perfluorooctanoico (PFOA) se considera un contaminante emergente porque, aunque se utiliza desde la década de 1950, la preocupación por sus efectos es reciente. Sus moléculas son hidrófobas y lipofóbicas, lo que significa que repelen el agua y los aceites.Además, es un compuesto resistente a la degradación química y física, lo que lo hace muy atractivo para la producción de polímeros para revestimientos, como los antiadherentes de sartenes y envases de alimentos industrializados; impermeabilizantes para tejidos y alfombras; y revestimientos antiestáticos para componentes eléctricos y electrónicos.
El PFOA puede encontrarse incluso en el polvo doméstico, ya que está contenido en productos para el hogar que liberan el contaminante en pequeñas cantidades. Esta contaminación puede llegar a los alimentos y extenderse al medio ambiente, provocando problemas de salud.
Su producción llegó a ser prohibida por el Convenio de Estocolmo, celebrado en 2001 con el objetivo de proteger la salud humana y el medio ambiente de los efectos de los contaminantes orgánicos permanentes. Más de 180 países participan en el tratado, Brasil entre ellos. A pesar de la prohibición, en 2019, una actualización del texto del convenio flexibilizó el uso del PFOA en situaciones en las que otros sustitutos no fueran eficaces.
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El cadmio (Cd), por su parte, es un metal pesado que se encuentra en bajas cantidades en la naturaleza. Sin embargo, algunos fenómenos naturales, así como la interferencia humana en el medio ambiente -a través de la minería, por ejemplo- pueden propagar este contaminante. Su uso es variado (producción de baterías, pigmentos, pinturas, soldaduras, fertilizantes fosfatados y componentes electrónicos) y los residuos industriales que quedan tras su uso pueden contaminar gravemente el agua, el suelo y el aire si no se eliminan correctamente.
La exposición humana a ambos contaminantes puede darse mediante el consumo de alimentos y agua contaminados, así como por la inhalación de polvo doméstico que contiene residuos. Los efectos de ambos contaminantes en el organismo son muy perjudiciales para la salud. Entre los efectos tóxicos causados por el PFOA se destacan los daños al hígado, al sistema inmunitario, al sistema nervioso, la desregulación de la función hormonal normal y la toxicidad reproductiva. El Cd, en cambio, está más implicado en distintos tipos de cáncer y provoca daños en los riñones y el hígado.