Studiul MIT dezvăluie vulnerabilitatea crescută a copiilor la chimicale cancerigene din apă
Un nou studiu realizat de MIT sugerează că un compus chimic cancerigen, prezent în unele medicamente și în apa potabilă contaminată de activități industriale, ar putea reprezenta un risc mult mai mare pentru copii decât pentru adulți.
În experimentele efectuate pe șoareci, cercetătorii au descoperit că animalele tinere expuse la apă care conține acest compus, numit NDMA, au dezvoltat un număr semnificativ mai mare de daune ADN și cancer comparativ cu șoarecii mai în vârstă care au primit aceeași expunere.
Aceste rezultate ar putea clarifica constatări anterioare care au legat expunerea prenatală la NDMA de o incidență mai mare a cancerului pediatric în rândul persoanelor care locuiesc în apropierea unui sit contaminat din Wilmington, Massachusetts. Studiul subliniază de asemenea importanța cercetării modului în care potențialii carcinogeni afectează oamenii în diferite etape ale vieții.
„Sperăm cu adevărat ca grupurile care efectuează teste de siguranță să-și schimbe paradigma și să înceapă să studieze animalele tinere, astfel încât să putem identifica carcinogeni potențiali înainte ca oamenii să fie expuși”, afirmă Bevin Engelward, profesor la MIT în inginerie biologică. „Ca soluție pentru cancer, prevenția cancerului este clar mult mai bună decât tratamentul cancerului, așa că sperăm să putem detecta substanțele chimice periculoase înainte ca oamenii să fie expuși, prevenind astfel riscurile extinse de cancer.”
Lindsay Volk, postdoctorand la MIT, este autorul principal al studiului, publicat în Nature Communications. Engelward este autorul senior.
NDMA (N-Nitrosodimethylamine) se formează ca un produs secundar al diferitelor procese industriale. De asemenea, este prezent în fumul de țigară și în carnea procesată. În ultimii ani, acesta a fost detectat în anumite versiuni ale medicamentelor valsartan, ranitidină și metformin. În anii ’90, NDMA a fost găsit în apa potabilă din Wilmington, Massachusetts, din cauza poluării de la site-ul Olin Chemical.
Un raport din 2021 al Departamentului de Sănătate din Massachusetts a sugerat o legătură între acea contaminare și numărul crescut de cazuri de cancer pediatric în zona respectivă. Între 1990 și 2000, 22 de copii din Wilmington au fost diagnosticați cu cancer. Sondele afectate au fost închise în 2003.
În acel an, Engelward și colegii săi au publicat cercetări explicând cum NDMA poate declanșa cancer la nivel molecular. În acest studiu recent, echipa s-a concentrat pe înțelegerea motivului pentru care indivizii mai tineri par a fi mai vulnerabili decât adulții.
Cum NDMA afectează ADN-ul și duce la cancer
Majoritatea studiilor despre carcinogeni se bazează pe șoareci adulți, de obicei cu vârste de cel puțin 4 până la 6 săptămâni. În acest studiu, cercetătorii au comparat două grupuri: șoareci juvenili de 3 săptămâni și șoareci adulți de 6 luni. Ambele grupuri au băut apă conținând niveluri scăzute de NDMA, aproximativ cinci părți pe milion, pe parcursul unei perioade de două săptămâni.
Odată ajuns în organism, NDMA este procesat de o enzimă hepatică numită CYP2E1. Acest proces generează subproduse dăunătoare care se atașează de unități chimice mici, cunoscute sub numele de grupuri metil, de ADN. Aceste modificări formează leziuni numite adducts.
Când oamenii de știință au examinat țesutul hepatic, au descoperit că atât șoarecii tineri, cât și cei adulți au dezvoltat niveluri similare ale acestor adducts ADN inițiale. Diferența a apărut în modul în care celulele au reacționat ulterior. La șoarecii tineri, daunele au dus la acumularea de rupturi ADN cu două fire, care apar atunci când celulele încearcă să repare adducts. Aceste rupturi pot introduce mutații care, în cele din urmă, duc la cancer hepatic.
În contrast, șoarecii adulți nu au prezentat aproape deloc rupturi cu două fire și au avut mult mai puține mutații. Ficatul lor nu a dezvoltat, de asemenea, boli severe sau tumori, în ciuda faptului că aveau niveluri similare de daune ADN inițiale.
„Modificările structurale inițiale ale ADN-ului au avut consecințe foarte diferite în funcție de vârstă”, afirmă Engelward. „Rupturile cu două fire au fost observate exclusiv la tineri.”
Cresterea rapidă a celulelor crește riscul în rândul tinerilor
Analizele suplimentare au arătat că factorul cheie din spatele acestei diferențe este viteza cu care celulele se divid. La ficatul tinerilor, celulele cresc și se divid activ, ceea ce crește șansele ca daunele ADN să se transforme în mutații permanente. Celulele hepatice adulte se divid mult mai rar, având mai mult timp pentru a repara daunele înainte de a deveni dăunătoare.
„Aceasta subliniază problema generală pe care încercăm să o evidențiem în articol”, spune Volk. „În studiile toxicologice, de multe ori standardul este de a folosi șoareci complet crescuți. În acel moment, celulele lor încetinesc deja diviziunea, așa că, dacă testăm efectele dăunătoare ale NDMA pe șoareci adulți, atunci pur și simplu pierdem cum de vulnerabile sunt anumite grupuri, cum ar fi animalele tinere.”
Deși ficatul a arătat cele mai puternice efecte, un număr mic de șoareci au dezvoltat, de asemenea, alte tipuri de cancer, inclusiv cancer pulmonar și limfom.
Risc pentru adulți în funcție de sănătate și activitatea celulară
Pentru a facilita observarea mutațiilor, multe dintre experimente au folosit șoareci care nu aveau două sisteme cheie de reparare a ADN-ului. Această abordare accelerează formarea mutațiilor și reduce numărul de animale necesare pentru studiu.
Cu toate acestea, chiar și la șoarecii cu reparare normală a ADN-ului, animalele tinere au experimentat încă rupturi ADN cu două fire induse de NDMA, o regenerare rapidă a celulelor și mutații extinse care nu au fost observate la adulți. Acest lucru se întâmplă deoarece celulele care se divid rapid întâlnesc daune ADN mai repede decât pot fi reparate.
Cercetătorii au descoperit, de asemenea, că creșterea diviziunii celulare la șoarecii adulți a schimbat rezultatul. Când adulții au fost tratați cu hormon tiroidian, care stimulează creșterea celulelor hepatice, celulele lor au început să acumuleze mutații la rate similare cu cele observate la juvenili.
„Cu siguranță nu vrem să spunem că adulții sunt complet rezistenți la NDMA”, afirmă Volk. „Totul influențează susceptibilitatea la un carcinogen, fie că este vorba de genetică, vârstă, dietă și așa mai departe. La adulți, dacă au o infecție virală, sau o dietă bogată în grăsimi, sau consum excesiv de alcool, aceasta poate influența proliferarea în ficat și, potențial, îi poate face susceptibili la NDMA.”
Echipa
