As substâncias alquílicas per e polifluoradas (PFAS) ganham o apelido de “químicas para sempre” por persistirem na água, no solo e até no cérebro humano.
Esta capacidade única de atravessar a barreira hematoencefálica e acumular-se no tecido cerebral torna o PFAS particularmente preocupante, mas o mecanismo subjacente à sua neurotoxicidade precisa de ser mais estudado.
Para esse fim, um novo estudo realizado por pesquisadores da Universidade de Buffalo identificou 11 genes que podem conter a chave para a compreensão da resposta do cérebro a esses produtos químicos generalizados comumente encontrados em itens de uso diário.
Descobriu-se que estes genes, alguns envolvidos em processos vitais para a saúde neuronal, são consistentemente afetados pela exposição ao PFAS, expressando-se mais ou menos, independentemente do tipo de compostos PFAS testados. Por exemplo, todos os compostos fizeram com que um gene chave para a sobrevivência das células neuronais expressasse menos, e outro gene ligado à morte das células neuronais expressasse mais.
“Nossas descobertas indicam que esses genes podem ser marcadores para detectar e monitorar a neurotoxicidade induzida por PFAS no futuro”, diz o co-autor principal G. Ekin Atilla-Gokcumen, PhD, Dr. Marjorie E. Winkler Distinguished Professor no Departamento de Química , dentro da Faculdade de Artes e Ciências da UB.
Ainda assim, o estudo, publicado na edição de 18 de dezembro da Neurociência Química ACSencontraram centenas de genes cuja expressão mudou em direções diferentes com base no composto testado. Além disso, não houve correlação entre o nível em que o PFAS se acumula numa célula e a extensão em que provoca expressão genética diferencial.
Tomados em conjunto, isto sugere que estruturas moleculares distintas dentro de cada tipo de PFAS provocam mudanças na expressão genética.
“Os PFAS, apesar de compartilharem certas características químicas, apresentam diferentes formas e tamanhos, levando à variabilidade em seus efeitos biológicos. Assim, o conhecimento de como nossa própria biologia reage aos diferentes tipos de PFAS é de grande relevância biomédica”, diz outro do estudo. co-autora, Diana Aga, PhD, Distinguished Professor SUNY e Henry M. Woodburn Chair no Departamento de Química, e diretora do UB RENEW Institute.
“Dependendo do comprimento da cadeia ou grupo principal, o PFAS pode ter efeitos muito diferentes nas células”, acrescenta Atilla-Gokcumen. “Não deveríamos vê-los como uma grande classe de compostos, mas sim como compostos que precisamos investigar individualmente”.
Outros autores incluem Omer Gokcumen, PhD, professor do Departamento de Ciências Biológicas. O estudo foi apoiado pela Agência de Proteção Ambiental dos EUA (EPA).
Altos e baixos da expressão genética
Os PFAS não são imediatamente tóxicos. Estamos expostos a eles praticamente todos os dias, inclusive através de água potável e embalagens de alimentos, e não percebemos.
“Portanto, os investigadores precisam de encontrar pontos de avaliação mais a montante no processo celular do que apenas se uma célula vive ou morre”, diz Atilla-Gokcumen.
A equipe decidiu se concentrar em como o PFAS afeta a expressão gênica de células do tipo neuronal, bem como como o PFAS afeta os lipídios, moléculas que ajudam a formar a membrana celular, entre outras funções importantes. A exposição a diferentes PFAS durante 24 horas resultou em alterações modestas mas distintas nos lípidos e em mais de 700 genes para se expressarem de forma diferente.
Dos seis tipos de PFAS testados, o ácido perfluorooctanóico (PFOA) – outrora comumente usado em panelas antiaderentes e recentemente considerado perigoso pela EPA – foi de longe o mais impactante. Apesar da sua pequena absorção, o PFOA alterou a expressão de quase 600 genes – nenhum outro composto alterou mais de 147. Especificamente, o PFOA diminuiu a expressão de genes envolvidos no crescimento sináptico e na função neural.
Ao todo, os seis compostos causaram alterações nas vias biológicas envolvidas na sinalização de hipóxia, estresse oxidativo, síntese protéica e metabolismo de aminoácidos, todos cruciais para a função e desenvolvimento neuronal.
Descobriu-se que onze dos genes expressam da mesma maneira, mais ou menos, para todos os seis compostos. Um dos genes que foi consistentemente regulado negativamente foi o fator neurotrófico derivado de astrócitos mesencefálicos, que é importante para a sobrevivência das células neuronais e demonstrou reverter os sintomas de doenças neurodegenerativas em ratos. Um dos genes consistentemente regulados positivamente foi a proteína que interage com a tiorredoxina, que tem sido associada à morte celular neuronal.
“Cada um desses 11 genes exibiu regulação consistente em todos os PFAS que testamos. Esta resposta uniforme sugere que eles podem servir como marcadores promissores para avaliar a exposição aos PFAS, mas são necessárias mais pesquisas para saber como esses genes respondem a outros tipos de PFAS.” Atilla-Gokcumen diz.
Identificando as opções menos piores
Por mais prejudicial que o PFAS possa ser, a realidade é que ainda não foram encontrados bons substitutos.
Os compostos talvez possam ser substituídos em aplicações como embalagens de alimentos, mas a sua eficácia no combate a incêndios e na fabricação de semicondutores, por exemplo, pode precisar continuar a longo prazo.
É por isso que estudos como este são cruciais, diz Atilla-Gokcumen. A reacção variada que a maioria dos genes teve a diferentes compostos, bem como a falta de correlação entre a absorção de PFAS pelas células e a extensão da expressão da alteração genética que causam, sublinha o quão único é cada um destes compostos.
“Se entendermos por que alguns PFAS são mais prejudiciais do que outros, podemos priorizar a eliminação gradual dos piores infratores e, ao mesmo tempo, procurar substitutos mais seguros. Por exemplo, alternativas como os PFAS de cadeia curta estão sendo exploradas, pois tendem a persistir menos no ambiente e acumular menos em sistemas biológicos No entanto, a sua persistência reduzida pode custar a eficácia em certas aplicações, e existem preocupações sobre potenciais efeitos desconhecidos para a saúde que requerem mais investigação para garantir que estes substitutos sejam genuinamente mais seguros e eficazes. aplicações específicas”, explica Atilla-Gokcumen. “Esta pesquisa é um passo importante para alcançar esse objetivo.”
