Expunerea prenatală la insecticide comune este asociată cu modificări cerebrale și abilități motorii slabe la copii

Un studiu amplu desfășurat pe parcursul a două decenii de cercetători de la Columbia Center for Children’s Environmental Health a evidențiat legături semnificative între expunerea prenatală la insecticidul Chlorpyrifos (CPF) și modificări structurale, metabolice și funcționale în creierul copiilor cu vârste între 6 și 14 ani. Studiul a utilizat metode avansate de imagistică cerebrală pentru a analiza aceste efecte și a corelat datele obținute cu performanțele motorii și cognitive ale participanților.
Chlorpyrifos este un organofosfat utilizat extensiv în agricultură. Deși a fost interzis în uzul rezidențial în Statele Unite în 2001, expunerea prenatală rămâne semnificativă, în special în zonele urbane cu utilizare anterioară intensă. Studii anterioare pe animale au arătat că acest compus poate afecta dezvoltarea neuronală, inducând stres oxidativ, inflamație neuroglială, disfuncții mitocondriale și tulburări de mielinizare. În populația umană, expunerea prenatală a fost asociată cu greutate scăzută la naștere, reflexe anormale, simptome de autism, tulburări de atenție și scăderea IQ-ului.

Despre studiu

Studiul de față este unul longitudinal și prospectiv, incluzând 270 de copii recrutați dintre 727 de gravide monitorizate între 1998 și 2006 în Manhattan de Nord. CPF a fost măsurat în sângele matern și în cordonul ombilical la naștere. Participanții au fost supuși evaluărilor psihometrice și imagistice (MRI, DTI, ASL, MRSI) între 6 și 14 ani. Analizele au fost ajustate pentru vârstă, sex, rasă/etnie, educația maternă, dificultăți materiale și stresul de mediu din gospodărie.

Expunerea la CPF

Majoritatea expunerii provenea din utilizarea insecticidelor în locuințe înainte de interzicerea CPF. Nivelurile au fost cuantificate prin cromatografie de masă, iar valorile lipsă au fost imputate pe baza regresiilor între sângele matern și cel fetal.

Metodologia imagistică

• RMN anatomic: măsurarea grosimii corticale și a volumului local de substanță albă.
• DTI: măsurarea anizotropiei fracționare (FA) și coeficientului mediu de difuzie (ADC).
• ASL: determinarea fluxului sanguin cerebral regional (rCBF).
• MRSI: concentrații de metaboliți cerebrali, precum N-acetil-aspartatul (NAA).

Rezultate

Modificări structurale cerebrale

• Grosimea corticală a fost crescută în regiunile frontale (inclusiv cortexul orbitofrontal și cingulat anterior), temporale și posterioare (parahipocamp, fusiform, cuneus), iar scăzută în regiunea parietală superioară.
• Volumul local al substanței albe a fost redus în regiunile similare celor cu îngroșare corticală, sugerând o posibilă deplasare a frontierei dintre substanța albă și cea cenușie.

Modificări microstructurale (DTI)

• CPF s-a asociat cu creșteri ale FA și scăderi ale ADC în capsula internă, sugerând mielinizare excesivă sau densitate crescută de fibre axonale.

Scăderea metabolismului cerebral (ASL)

• CPF s-a asociat cu reducerea fluxului sanguin cerebral regional în aproape toate regiunile analizate, indicând o reducere globală a metabolismului neuronal.

Densitatea neuronală (MRSI)

• Concentrațiile NAA, marker al neuronilor sănătoși, au fost mai scăzute în substanța albă profundă și cortexul insular.
• Când s-au normalizat valorile la creatină, s-a observat o creștere a Glx în cortexul cingulat anterior.

Performanțe motorii

• Valorile CPF au fost semnificativ asociate cu scăderea vitezei de mișcare fină și afectarea programării motorii, mai ales la mâna nedominantă.

Analize suplimentare

Rezultatele au fost robuste la includerea expunerii la poluanți aerieni (PAH, PM2,5), vârstei materne sau utilizării valorilor transformate statistic. Nici sexul, nici vârsta copilului nu au moderat efectele CPF. Analizele de conectomică (DTI și rs-fMRI) nu au evidențiat asocieri semnificative.

Interpretare

Expunerea prenatală la CPF a fost asociată cu modificări corticale și ale substanței albe, mielinizare excesivă în capsula internă, reducerea metabolismului cerebral și scăderea performanței motorii. Aceste modificări sugerează o combinație de inflamație prenatală, stres oxidativ și disfuncție mitocondrială. Modelul patogenetic propus implică afectarea preoligodendrocitelor, mielinizare anormală, tulburări de maturare axonală și corticală, toate contribuind la modificările structurale și funcționale observate.

Concluzii

Studiul oferă dovezi convingătoare că expunerea prenatală la Chlorpyrifos produce modificări cerebrale pe termen lung, chiar și la doze subtoxice, cu impact asupra structurii, metabolismului și funcționării cerebrale. Reducerea expunerii la CPF și substanțe similare în perioada prenatală este esențială pentru protejarea dezvoltării neurocognitive a copiilor. De asemenea, rezultatele subliniază valoarea neuroimagisticii ca instrument sensibil în detectarea efectelor neurotoxice precoce.