Expunerea la poluanți din reciclarea deșeurilor electronice și riscul de hipertensiune la copii

Creșterea rapidă a industriei electronice a generat o acumulare masivă de deșeuri electronice (e-waste), cu impact semnificativ asupra mediului și sănătății publice. Procesele de incinerare și reciclare informală eliberează în mediu compuși organici volatili (VOCs) și metaloizi toxici, substanțe asociate cu efecte cardiovasculare și metabolice dovedite. În zonele afectate de reciclare, prevalența hipertensiunii arteriale la adulți poate depăși 70%, iar datele recente indică valori crescute și în rândul copiilor expuși, mult peste media națională.
Studiul realizat de Institutul de Științe ale Mediului din China de Sud a investigat legătura dintre expunerea la VOCs și metaloizi și creșterea tensiunii arteriale la copii din zonele de reciclare a deșeurilor electronice, utilizând o abordare complexă bazată pe metabolomică urinară și modele predictive de învățare automată.

Context științific

Deși factorii clasici de risc pentru hipertensiune sunt bine cunoscuți, aceștia nu explică complet creșterea globală a prevalenței bolii. Tot mai multe dovezi sugerează că expunerea la toxine de mediu – inclusiv compuși organici volatili și metale grele – poate influența funcția vasculară și homeostazia tensiunii arteriale. Aceste substanțe pot induce stres oxidativ, disfuncție endotelială și activare simpatică, modificând echilibrul hormonal și vascular chiar din copilărie.

Cu toate acestea, studiile anterioare s-au concentrat pe un număr limitat de compuși (de exemplu plumb, cadmiu, benzen), fără a evalua efectele cumulative ale expunerii simultane la multiple toxine, așa cum se întâmplă în mediul complex al reciclării deșeurilor electronice. În plus, mecanismele moleculare prin care aceste expuneri influențează tensiunea arterială la copii au rămas neclare.

Despre studiu

În cadrul acestui studiu, cercetătorii au analizat 426 de copii dintr-o zonă afectată de reciclarea e-waste, cu vârste între 1 și 16 ani, rezidenți permanenți și fără tratament antihipertensiv. Au fost măsurate:

• 18 metaloizi urinari (inclusiv cobalt, nichel, seleniu, staniu, galiu, arsenic și plumb);
• 15 metaboliți urinari ai compușilor organici volatili (precum acid mandelic, acid muconic și TTCA – metabolit al disulfurei de carbon);
• 180 metaboliți urinari endogeni analizați prin spectrometrie de masă de înaltă rezoluție.

Tensiunea arterială a fost măsurată conform ghidurilor American Academy of Pediatrics (2017), definind hipertensiunea ca valori ale presiunii sistolice sau diastolice ≥ percentila 95, ajustate pentru vârstă, sex și înălțime.

Rezultate

Expunerea la poluanți și valorile tensionale

Copiii examinați au prezentat o prevalență a hipertensiunii de 12,7%, de patru ori mai mare decât media națională raportată. Nivelurile urinare de VOCs și metaloizi au fost semnificativ mai mari comparativ cu populațiile de referință din China, Maroc și Franța.

Analiza statistică a evidențiat o asociere între creșterea tensiunii arteriale și metaboliții:

• acid mandelic (MA) – metabolit al stirenului;
• acid muconic (MU) – metabolit al benzenului;
• TTCA și ATCA – derivați ai disulfurei de carbon și cianurii;
• metale precum Co, Ga, Se și Sn.

Analiza componentelor principale (PCA) a arătat că combinația acestor substanțe (PC2) se corelează semnificativ cu creșterea tensiunii sistolice și diastolice, indicând efecte sinergice ale expunerii multiple.

Mecanisme metabolice identificate

Metabolomica urinară a identificat modificări sistemice ale metabolismului aminoacizilor, acizilor grași și steroizilor. Dintre cele 180 de metaboliți analizați, cercetătorii au izolat 13 asociați simultan cu expunerea la poluanți și valorile crescute ale tensiunii arteriale. Doi dintre aceștia s-au dovedit a fi deosebit de relevanți:

• N-fenilacetil-L-glutamină (PAGln) – un produs derivat al microbiotei intestinale, asociat cu reglarea presiunii arteriale și metabolismul fenilalaninei;
• acid pyroglutamic – intermediar al ciclului γ-glutamil, implicat în metabolismul glutamatului și stresul oxidativ endotelial.

Aceste rezultate sugerează că microbiota intestinală și deregularea ciclurilor metabolice ale aminoacizilor pot media efectele poluanților asupra tensiunii arteriale la copii.

Modelul predictiv de risc hipertensiv

Pentru a evalua potențialul clinic al descoperirilor, cercetătorii au construit un model de învățare automată bazat pe metabolomica urinară, folosind opt algoritmi. Modelul Random Forest a oferit cea mai bună performanță, cu:

• acuratețe de 83%;
• aria de sub curbă = 0,85 (discriminare excelentă între copiii cu risc și cei sănătoși);
• principalii predictori: androsteron glucuronid și PAGln.

Identificarea acestor metaboliți relevă posibile căi hormonale și microbiene implicate în dezvoltarea precoce a hipertensiunii. Modelul oferă o metodă neinvazivă pentru screeningul copiilor cu risc crescut, înainte de apariția simptomelor clinice.

Interpretare și implicații

Rezultatele sugerează că, deși reglementările privind reciclarea deșeurilor electronice au devenit mai stricte, copiii din aceste zone rămân expuși la niveluri ridicate de poluanți cardiovasculari. Expunerea combinată la VOCs și metaloizi a fost asociată cu perturbări metabolice multiple, în special:

• deregularea microbiotei intestinale și producerea crescută de PAGln;
• alterarea ciclului γ-glutamil și stres oxidativ vascular;
• modificări în metabolismul steroizilor androgenici.

Aceste mecanisme converg către o dereglare sistemică a funcției vasculare și o predispoziție la hipertensiune precoce, cu posibile efecte pe termen lung asupra riscului cardiovascular și metabolic.

Concluzii

Copiii din zonele de reciclare a deșeurilor electronice prezintă o expunere internă ridicată la VOCs și metaloizi și o prevalență crescută a hipertensiunii. Analiza metabolomică a identificat metaboliți-cheie precum PAGln, acid pyroglutamic și androsteron glucuronid, implicați în reglarea tensiunii arteriale prin căi microbiene, oxidative și hormonale.

Modelul predictiv bazat pe acești metaboliți a atins o acuratețe de 83%, oferind un potențial instrument pentru detectarea timpurie a riscului de hipertensiune la copii. Rezultatele subliniază necesitatea reducerii expunerii la poluanți industriali și integrarea biomarkerilor metabolici în monitorizarea sănătății populațiilor vulnerabile.