Expunerea la particule fine (PM2.5) și riscul de naștere prematură (studiu metabolomic)

Un studiu amplu publicat în Environmental Science & Technology a investigat legătura moleculară dintre expunerea la poluarea atmosferică cu particule fine (PM2.5) și riscul de naștere prematură și naștere precoce în rândul femeilor afro-americane, utilizând analiza metabolomică de înaltă rezoluție. Cercetarea a fost realizată în cadrul cohortei Atlanta African American Maternal-Child și oferă primele dovezi directe privind rolul perturbărilor metabolice în medierea efectelor PM2.5 asupra duratei sarcinii.
Expunerea prenatală la PM2.5 este asociată cu numeroase efecte adverse asupra sarcinii, dintre care nașterea prematură (<37 săptămâni) și nașterea precoce (37–39 săptămâni) sunt cele mai frecvente și periculoase. Nașterea prematură reprezintă principala cauză de mortalitate infantilă la nivel global. Comunitățile afro-americane din SUA sunt afectate disproporționat de aceste rezultate adverse, atât prin expunerea crescută la poluare, cât și prin inegalități sistemice în sănătatea materno-infantilă. În ciuda acestor realități, puține studii au investigat mecanismele moleculare prin care PM2.5 afectează sarcina în această populație.

Despre studiul actual

Cercetătorii au analizat 330 de participante din cohorta Atlanta AA Maternal-Child, înscrise între 2014 și 2018, care au furnizat probe de sânge în săptămânile 6–17 de sarcină. Expunerea la PM2.5 a fost estimată folosind un model sofisticat de dispersie a poluanților, calculată pentru patru intervale-cheie:

• Un an înainte de concepție
• Primul trimestru
• O lună și o săptămână înainte de recoltarea probelor

S-au utilizat tehnici de metabolomică de înaltă rezoluție (HR-LCMS) pentru a analiza ~22.000 de trăsături metabolice și s-au aplicat două metode statistice avansate:

• Analiza „meet-in-the-middle” (MITM), care identifică metaboliții comuni între expunere și rezultat
• Analiza de mediere de înaltă dimensiune (HDMA), care estimează impactul indirect al metaboliților asupra relației PM2.5–naștere prematură

Rezultate

1. Caracteristicile cohortelor

• 20% dintre participante au avut nașteri premature, iar 16% nașteri precoce
• Femeile cu nașteri premature aveau mai frecvent un IMC mai scăzut, erau multipare și au raportat consum de tutun sau marijuana mai des decât cele cu nașteri la termen

2. Metaboliți asociați cu expunerea la PM2.5 Au fost identificați mai mulți metaboliți endogeni asociați cu expunerea pe termen lung și scurt:

• Carnitina, adenozina, ATP, acetilcisteina – asociați cu expunerea dinainte de concepție
• Cortexolona și lysoPE(20:3) – asociați cu expunerea din săptămâna și luna anterioare recoltării

3. Metaboliți asociați cu riscul de naștere prematură și precoce

• 20 de metaboliți, în special aminoacizi esențiali (prolina, leucina, tirosina etc.), au fost asociați cu nașterea precoce
• 3 metaboliți au fost asociați cu riscul de naștere prematură

4. Mediere metabolică: cortexolona și lysoPE(20:3)

• Cortexolona, precursor al cortizolului, a fost identificată ca mediator semnificativ al legăturii dintre PM2.5 (în săptămâna de dinaintea recoltării) și riscul de naștere prematură și precoce
• LysoPE(20:3), un fosfolipid bioactiv, a mediat asocierea dintre expunerea la PM2.5 și riscul crescut de naștere prematură

5. Căi metabolice implicate Două căi metabolice au fost identificate ca medieri biologice relevante:

• Biosinteza fenilalaninei, tirozinei și triptofanului – implicată în procese de inflamație și stres oxidativ
• Digestia și absorbția proteinelor – potențial afectată de PM2.5 prin dezechilibre ale aminoacizilor

Aceste căi sunt relevante biologic pentru dezvoltarea fetală, semnalizarea hormonală și funcția placentară, oferind o explicație plauzibilă pentru asocierea dintre poluare și nașterile timpurii.

Concluzii

Acest studiu este primul care utilizează o abordare metabolomică integrată pentru a elucida mecanismele biologice prin care expunerea la PM2.5 contribuie la riscul de naștere prematură și precoce în rândul femeilor afro-americane.

Puncte cheie:

• Cortexolona și lysoPE(20:3) sunt biomarkeri potențiali care pot media efectele PM2.5 asupra nașterilor timpurii
• Căile metabolice ale aminoacizilor aromatici și digestia proteinelor sunt implicate în aceste procese
• Metaboliți precum carnitina și ATP indică un impact potențial asupra metabolismului energetic matern

Implicarea clinică: Aceste descoperiri pot contribui la dezvoltarea unor teste metabolomice predictive pentru riscul de naștere prematură în populații vulnerabile și ar putea susține politici de sănătate publică pentru reducerea expunerii la PM2.5 în timpul sarcinii.

Recomandări pentru viitor:

• Validarea acestor rezultate în cohorte independente
• Investigarea longitudinală a metabolomului în toate trimestrele sarcinii
• Explorarea efectului combinat al altor poluanți atmosferici

Acest studiu oferă dovezi inovatoare privind legătura dintre poluarea aerului, metabolismul matern și riscurile neonatale, într-o populație insuficient reprezentată, cu implicații importante pentru sănătatea perinatală și echitatea în sănătate.