Interacțiunea dintre Bisfenol A și Acidul Retinoic potențează efectele neurotoxice în stadiile timpurii ale dezvoltării creierului

Un studiu realizat în Japonia de cercetători de la Universitatea Ritsumeikan, publicat în Environmental Health Perspectives, a investigat efectele coexpunerii la Bisfenol A (BPA) și acid retinoic (RA) asupra expresiei genelor implicate în dezvoltarea neuronală, folosind celule stem pluripotente induse umane (iPSC) și embrioni de pește-zebră. Cercetarea oferă o nouă perspectivă asupra modului în care chimicalele din mediu pot amplifica procese biologice esențiale prin interferență cu semnalizarea acidului retinoic.
BPA este unul dintre cei mai utilizați disruptori endocrini, fiind prezent în numeroase produse de uz zilnic (recipientele de plastic, ambalajele alimentare, hârtia termică). Studii anterioare au demonstrat că BPA poate afecta funcțiile hormonale, reproducerea și sistemul nervos. Acidul retinoic, un derivat al vitaminei A, joacă un rol esențial în dezvoltarea embrionară, inclusiv în formarea axei antero-posterioare și a sistemului nervos central. Disruptorii endocrini, precum BPA, pot interfera nu doar cu receptorii hormonali clasici, ci și cu semnalizarea acidului retinoic, afectând procese fundamentale de dezvoltare.

În contextul în care acidul retinoic și activitatea sa asemănătoare au fost detectate în surse de apă potabilă, cercetătorii au investigat potențialul coexpunerii la BPA și acid retinoic de a amplifica semnalizarea acidului retinoic, ceea ce ar putea duce la anomalii de dezvoltare.

Despre studiul actual

Model experimental

Studiul a combinat experimente in vitro pe celule iPSC umane și in vivo pe embrioni de pește-zebră (Danio rerio), un model standard în toxicologia dezvoltării. Cercetătorii au analizat modul în care coexpunerea la concentrații relevante de acid retinoic (7,5–12,5 nM) și BPA (2 nM–20 μM) afectează expresia genelor HOX, morfologia creierului, formarea neuronilor și dezvoltarea cartilajului craniofacial.

Protocol experimental

• Celule iPSC au fost tratate timp de 3 zile cu acid retinoic și BPA, individual și în combinație. Expresia genelor a fost evaluată prin RT-qPCR și microarray, cu accent pe genele HOX și genele asociate cu dezvoltarea creierului.
• Embrioni de pește-zebră au fost expuși la aceleași substanțe, iar efectele asupra expresiei genelor, morfogenezei cerebrale, formării celulelor neuronale și cartilajului craniofacial au fost analizate prin tehnici de hibridizare in situ, imunohistochimie, și colorare cu Alcian blue.
• Simulări matematice au fost utilizate pentru a modela gradientul acidului retinoic și modul în care BPA poate modifica distribuția semnalului acidului retinoic în embrion.

Rezultate

Efecte asupra expresiei genelor în iPSC

• Coexpunerea la acid retinoic (100 nM) și BPA (20 μM) a determinat o expresie semnificativ crescută (p<0,05) a genelor HOXA1, HOXA2, HOXB1, HOXB2 și HOXB4, în comparație cu acid retinoic singur.
• Creșterea expresiei genelor a fost dependentă de doză și echivalentă cu expunerea la concentrații de 5 ori mai mari de acid retinoic (500 nM).
• OTX2, marker al regiunii anterioare a creierului, a fost suprimat în prezența BPA, sugerând posteriorizarea axei antero-posterioare.

Implicarea receptorilor acidului retinoic

• Antagoniștii receptorilor acidului retinoic, în special pentru subtipurile RARα și RARγ, au blocat expresia genelor HOX.
• Antagoniștii receptorilor estrogenici nu au avut niciun efect, indicând că efectele BPA nu sunt mediate prin receptorii estrogenici, ci prin perturbarea directă a semnalizării acidului retinoic.

Confirmare in vivo în pește-zebră

• Coexpunerea la BPA și acid retinoic a determinat o creștere a anomaliilor embrionare (curburi ale cozii, edeme pericardice) comparabilă cu concentrații mai mari de acid retinoic singur.
• Expresia genelor hoxb1a și hoxb5a a fost deplasată spre anterior, confirmând rostralizarea expresiei genelor RA-dependente în sistemul nervos central.
• Mauthner cells, neuroni mari ai trunchiului cerebral, au prezentat duplicare anormală la embrioni coexpuși la BPA și RA, ceea ce ar putea afecta reflexele de evitare.

Efecte asupra cartilajului craniofacial

BPA a potențat efectele teratogene ale acidului retinoic asupra cartilajului facial: reducerea lungimii osului trabecular și a arcului occipital, creșterea unghiurilor între structurile osoase. Anomaliile au fost dependente de doză și au fost observate la concentrații de BPA chiar și de 2 nM.

Validare prin model matematic

Simularea distribuției gradientului acidului retinoic a arătat că BPA produce o deplasare a semnalului RA spre regiuni mai anterioare, corelând cu rezultatele histologice. Acest efect a fost asociat cu inhibarea expresiei genei CYP26A1, responsabilă de degradarea RA, ceea ce susține ipoteza de disreglare a homeostaziei RA.

Transcriptom comparativ iPSC–pește-zebră

Analiza transcriptomică a identificat o suprapunere semnificativă între genele dereglate în iPSC și embrioni, în special în clusterele asociate cu:

• patterning antero-posterior
• dezvoltarea sistemului nervos
• dezvoltarea craniofacială și scheletică

Concluzii

Acest studiu oferă dovezi solide că coexpunerea la BPA și RA potențează semnalizarea acidului retinoic în mod dependent de receptorii RA, determinând expresia aberantă a genelor HOX și modificări semnificative în dezvoltarea creierului și a capului. Efectele sunt replicabile atât în modelul celular uman, cât și în modelul animal.

Implicarea practică a acestor rezultate este majoră: chiar și niveluri scăzute de BPA, considerate anterior inofensive, pot deveni periculoase în prezența altor compuși endogeni sau exogeni, cum este acidul retinoic. Având în vedere că atât BPA cât și RA pot coexista în mediu sau în organism, este necesară reconsiderarea evaluării riscurilor chimice în contextul coexpunerii sinergice.

Perspective viitoare Studiul deschide direcții importante de cercetare: Investigarea altor disruptori endocrini care pot potența semnalizarea acidului retinoic Studii asupra impactului combinat al BPA cu compuși endogeni implicați în metabolismul acidului retinoic Evaluarea efectelor asupra comportamentului și neurodezvoltării postnatale în modele mamifere Aplicarea modelelor iPSC pentru screening toxicologic predictiv În concluzie, acest studiu oferă o demonstrație experimentală riguroasă a modului în care interacțiunea între factori chimici și căi de semnalizare endogene poate contribui la apariția tulburărilor de dezvoltare și aduce un avertisment clar asupra riscului subevaluat al expunerilor multiple la substanțe din mediul înconjurător.