Un instrument mai precis pentru evaluarea toxicității arsenicului
Experții în sănătate publică estimează că peste 200 de milioane de oameni din întreaga lume sunt expuși la arsenic prin intermediul apei potabile contaminate.
Deși cercetătorii știu că expunerea pe termen lung la arsenic este asociată cu un risc crescut de boli cronice, cum ar fi cancerul și bolile cardiovasculare, nu a existat o metodă fiabilă de a urmări aceste expuneri și de a înțelege pe deplin efectele asupra organismului și mecanismele din spatele lor.
Un nou studiu condus de cercetători de la Universitatea din Chicago abordează această provocare, oferind o lumină asupra modului în care arsenicul își lasă amprenta asupra ADN-ului uman și propunând un nou instrument pentru evaluarea expunerii. În revista International Journal of Epidemiology, cercetătorii descriu un biomarker robust bazat pe metilarea ADN-ului, asociat cu expunerea la arsenic, care poate prezice riscul de toxicitate și poate servi ca model pentru dezvoltarea altor biomarkeri epigenetici pentru a ajuta la urmărirea – și, potențial, atenuarea – efectelor asupra sănătății ale toxinelor de mediu.
Cercetătorii au analizat probe de sânge de la peste 1.100 de adulți din Bangladesh, unde contaminarea cu arsenic a apei din fântâni reprezintă o provocare gravă și persistentă pentru sănătatea publică. Folosind arii avansate de metilare a ADN-ului, echipa a scanat peste 700.000 de site-uri din genom, căutând modele care să coreleze cu nivelurile de arsenic măsurate în urina participanților.
„Aceasta a fost o avansare semnificativă în scală și rezoluție. Dimensiunea mare a eșantionului nostru și gama largă de niveluri de expunere ne-au permis să identificăm mai multe site-uri în epigenom asociate cu expunerea la arsenic decât orice alt studiu anterior efectuat pe adulți”, a declarat James Li, PhD, autor principal al studiului și student MD/PhD la Universitatea din Chicago.
Echipa a descoperit 1.177 de site-uri din genom care erau semnificativ asociate cu expunerea la arsenic, majoritatea dintre ele nefiind identificate anterior. Mergând mai departe, au folosit o abordare analitică numită randomizare mendeliană pentru a evalua dacă expunerea la arsenic afectează cauzal metilarea ADN-ului la aceste site-uri din epigenom, mai degrabă decât a arăta doar o corelație. Această analiză statistică este importantă deoarece nu există o modalitate etică de a studia ceva potențial dăunător precum expunerea la arsenic într-un trial randomizat clasic.
„Randomizarea mendeliană ne-a ajutat să eliminăm alte variabile, permițându-ne să spunem nu doar că arsenicul și metilarea ADN-ului sunt asociate, ci că modul în care corpul cuiva metabolizează arsenicul probabil că provoacă aceste schimbări în metilarea ADN-ului”, a adăugat Brandon Pierce, PhD, autor senior și președinte incoming al Departamentului de Științe ale Sănătății Publice la UChicago.
Cercetătorii au început apoi să distileze constatările lor din întreaga genomi în semnătura măsurabilă a metilării ADN-ului care ar putea estima expunerea individuală la arsenic dintr-o probă de sânge. Folosind 255 dintre site-urile identificate, aceștia au putut prezice cu precizie nivelurile de arsenic din urină, leziunile cutanate arsenicale – semne vizibile clinic ale modului în care arsenicul otrăvește organismul – și mortalitatea generală.
„Arsenicul are o jumătate de viață relativ scurtă în organism după ce cineva bea apă contaminată, astfel că nivelurile de expunere măsurate în probele de urină pot fi supuse fluctuațiilor”, a explicat Li. „Schimbările de metilare ADN-ului se consideră a fi mai stabile, așa că construirea unui biomarker ne permite să capturăm mai multe informații despre efectele biologice în timp.”
Acest biomarker s-a dovedit a fi predictiv chiar și în afara coortei originale din Bangladesh. Când a fost testat într-o populație complet diferită din Statele Unite, unde expunerile generale la arsenic sunt mult mai scăzute, acesta a reușit totuși să estimeze expunerea la arsenic, deși cu precizie redusă. Până în prezent, s-a dovedit a fi cel mai performant marker epigenetic pentru expunerea la un singur toxin, inclusiv cele dezvoltate pentru consumul de alcool și expunerea la plumb.
„Am fost surprins de cât de bine a funcționat predictorul, chiar și într-o populație complet diferită cu expuneri mult mai scăzute”, a spus Pierce. „Aceasta ne dă speranța că biomarkerii epigenetici reprezintă o direcție promițătoare pentru estimarea expunerii istorice la substanțe chimice de mediu.”
Numeroasele site-uri din genom identificate de cercetători ca fiind cele mai strâns asociate cu expunerea la arsenic s-au potrivit foarte bine cu site-uri care au fost anterior legate de condiții cronice, cum ar fi bolile de inimă, diabetul de tip 2 și diverse tipuri de cancer, aliniindu-se cu efectele asupra sănătății cunoscute asociate cu expunerea la arsenic.
„Deși nu dovedește în mod definit că metilarea ADN-ului cauzează direct aceste efecte asupra sănătății, arătăm dovezi foarte puternice că aceste schimbări epigenetice pot ajuta la explicarea legăturii dintre arsenic și condițiile de sănătate asociate”, a declarat Li.
Pierce a adăugat: „Este un memento important că expunerile de mediu chiar „ajung sub pielea ta”, lăsând o amprentă asupra ta prin schimbări în modul în care funcționează genomul tău.”
