Οι επιστήμονες αποκαλύπτουν πώς οι ρύποι επηρεάζουν την πρώιμη εμβρυϊκή ανάπτυξη

Οι χημικές ουσίες που βρίσκονται για παράδειγμα στον καπνό των τσιγάρων και τα εργοστάσια και οι μονάδες αποτέφρωσης μπορούν να επηρεάσουν τα κρίσιμα αρχικά στάδια της ανάπτυξης εμβρύων, σύμφωνα με νέα έρευνα του Ινστιτούτου Francis Crick.

Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο Stem Cell Reports, διερεύνησε τις επιπτώσεις των χημικών ουσιών που ενεργοποιούν τον υποδοχέα αρυλ-υδρογονανθράκων σε βλαστοκύτταρα και έμβρυα ποντικών. Αυτός ο υποδοχέας κανονικά ενεργοποιείται και απενεργοποιείται με φυσικές διεργασίες στο σώμα, αλλά οι αρυλ-υδρογονάνθρακες που παράγονται από ατελή καύση ή βιομηχανικές διεργασίες μπορούν να τον διατηρήσουν ενεργοποιημένο. Όταν οι έγκυοι ποντικοί εκτέθηκαν σε τέτοιους συνθετικούς αρυλ-υδρογονάνθρακες, η ανάπτυξη των εμβρύων τους επηρεάστηκε σε πολύ πρώιμα στάδια.

Προβλήματα στην ανάπτυξη του εμβρύου, οδηγούν συνήθως σε αποβολή ή θνησιμότητα, ενώ έχει αποδειχθεί προηγουμένως ότι τα έμβρυα που αναπτύσσονται μετά την έκθεση σε αρυλ-υδρογονάνθρακες έχουν συχνά αναπτυξιακά προβλήματα συμπεριλαμβανομένης της αποφλοίωσης του ουρανίσκου. Μέχρι τώρα, ωστόσο, ο μοριακός μηχανισμός με τον οποίο επηρεάζουν την ανάπτυξη αυτών των χημικών δεν ήταν γνωστός.

Έμβρυο 6 εβδομάδων

Η νέα μελέτη έχει πλέον αποκαλύψει ότι οι αρυλ-υδρογονάνθρακες επηρεάζουν το θεμελιώδες δίκτυο που ορίζει στα κύτταρα, τι τύπος κυττάρου θα γίνουν, κατά τη διάρκεια της ανάπτυξη του εμβρύου.

"Τα κύτταρα στο πρώιμο έμβρυο ξεκινούν όλα ως «παντοδύναμα» κύτταρα, που σημαίνει ότι μπορούν να γίνουν οποιοσδήποτε κυτταρικός τύπος στο σώμα ή στον πλακούντα”, εξηγεί ο Δρ. Μανώλης Γιαλιτάκης του Ινστιτούτου Francis Crick, πρώτος συγγραφέας της μελέτης. "Η πρώτη επιλογή που κάνει ένα κύτταρο είναι αν θα γίνει εμβρυϊκό βλαστοκύτταρο ή κυτταρικός τύπος που τελικά θα αποτελέσει μέρος του πλακούντα. Τα εμβρυϊκά βλαστικά κύτταρα στη συνέχεια αντιμετωπίζουν την επιλογή του κατά πόσο θα γίνουν κύτταρα που θα σχηματίσουν τον λεκιθικό ασκό ή εκείνα που δημιουργούν το έμβρυο.

"Αναλύοντας τα εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα και τα έμβρυα σε διαφορετικά στάδια ανάπτυξης, διαπιστώσαμε ότι οι αρυλ-υδρογονάνθρακες επηρεάζουν και τις δύο αυτές θεμελιώδεις αποφάσεις. Αυτό, όπως και άλλες διαταραχές, οδήγησε σε ουσιαστική αναλογία των εμβρύων που αποτυγχάνουν να αναπτυχθούν εντελώς, υπογραμμίζοντας τον κρίσιμο χαρακτήρα αυτών των πρώιμων αποφάσεων διαφοροποίησης. Η ανάπτυξη εμβρύων είναι απίστευτα πολύπλοκη, επομένως το χρονοδιάγραμμα κάθε απόφασης κυττάρων είναι καθοριστικής σημασίας για την επιτυχή ανάπτυξη. Εντοπίσαμε ένα ευρύ φάσμα πρωτεϊνών που αλληλεπιδρούν με τον υποδοχέα αρυλ-υδρογονανθράκων, το οποίο μας επέτρεψε να χαρτογραφήσουμε τις διαφορετικές διεργασίες που επηρεάζονται όταν είναι ανώμαλα ενεργοποιημένος".

Ο υποδοχέας αρυλ-υδρογονανθράκων (AhR) διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην ανθρώπινη υγεία. Οι αρυλ-υδρογονάνθρακες βρίσκονται φυσικά στο περιβάλλον σε χαμηλά επίπεδα. Ωστόσο, υπάρχουν πολλές πηγές συνθετικών αρυλ-υδρογονανθράκων, όπως οι διοξίνες που δεν μεταβολίζονται και μπορούν να παραμείνουν στο ανθρώπινο σώμα για μεγάλο χρονικό διάστημα προκαλώντας σοβαρές βλάβες.

"Είναι εντυπωσιακό να δούμε πόσο αυτά τα χημικά μπορούν να αλλάξουν την ανάπτυξη εμβρύων", λέει ο Δρ. Γιαλιτάκης. "Επειδή βρίσκονται στον καπνό του τσιγάρου, αυτό θα μπορούσε να βοηθήσει να εξηγήσει πώς το κάπνισμα μπορεί να οδηγήσει σε γενετικές ανωμαλίες και χαμηλότερα ποσοστά γονιμότητας. Καθώς αυτά τα χημικά μπορούν να παραμείνουν στο σώμα για μεγάλο χρονικό διάστημα, οι καπνιστές που θέλουν να κάνουν παιδιά πρέπει να εξετάσουν το ενδεχόμενο διακοπής αρκετούς μήνες πριν προσπαθήσουν να συλλάβουν".

Η Δρ Brigitta Stockinger, ανώτερος συγγραφέας του συγγράμματος του Ινστιτούτου Francis Crick, λέει: «Γνωρίζουμε ήδη ότι το AhR λειτουργεί ως ζωτικό κέντρο ελέγχου για να διατηρήσει την ανοσολογική μας άμυνα, ιδιαίτερα στα έντερα, τους πνεύμονες και το δέρμα. Αυτή η τελευταία μελέτη βασίζεται στις γνώσεις μας και δείχνει ότι η έκθεση των βλαστοκυττάρων στην ενεργοποίηση του AhR, ιδιαίτερα εάν είναι παρατεταμένη και μη φυσιολογική, παίζει αρνητικό ρόλο στις πρώτες ημέρες ανάπτυξης του εμβρύου. Εξετάζουμε τώρα τις συνέπειες της παροδικής ενεργοποίησης AhR από φυσιολογικά προσδέματα σε σύγκριση με την παρατεταμένη ενεργοποίηση από χημικές ουσίες που είναι δύσκολο να μεταβολιστούν».