Cientistas identificam pistas genéticas que ligam a poluição do ar à neurodegeneração

Cientistas identificam pistas genéticas que ligam a poluição do ar à neurodegeneração

Uma nova investigação mostra que o ar tóxico pode remodelar a atividade genética no cérebro, potencialmente preparando o terreno para a doença de Alzheimer e de Parkinson e sublinhando a necessidade de uma deteção precoce e de uma proteção mais forte para os trabalhadores em risco.

Artigo publicado em artigo recente na RevistaEuciênciaPesquisadores na Itália investigaram como a poluição do ar contribui para doenças neurodegenerativas (DNs) por meio de modificações epigenéticas. Ela levantou o potencial do uso de marcadores epigenéticos para detectar alterações precoces desencadeadas pela poluição atmosférica, particularmente em grupos de alto risco. Enfatizaram a necessidade de mais pesquisas para orientar estratégias de saúde ocupacional e preventiva.

fundo

Jovens adultos em cidades poluídas apresentam alterações cerebrais alarmantes. Marcadores de histonas reduzidos (H3K9me2/ME3) e sinais aumentados de danos ao DNA foram encontrados em seu tecido cerebral, refletindo a patologia de Alzheimer décadas antes da idade típica do diagnóstico.

As NDs são condições de longo prazo que envolvem a perda de células nervosas no cérebro ou no sistema nervoso, levando a problemas significativos de memória, pensamento, humor e função física. A doença de Alzheimer e a doença de Parkinson são as mais comuns e afetam milhões de pessoas em todo o mundo. À medida que a população envelhece, o número de pessoas com estas condições aumenta. Muitos casos estão associados a factores de risco evitáveis, incluindo maus hábitos de vida, baixa escolaridade ou rendimento e exposição à poluição ambiental.

A poluição do ar consiste em partículas e gases nocivos provenientes de fontes naturais, como incêndios florestais e atividades humanas, incluindo combustão de combustíveis, tráfego e emissões de fábricas. As partículas podem transportar substâncias tóxicas, incluindo metais pesados, bactérias e produtos químicos voláteis. Embora a poluição do ar esteja principalmente ligada a doenças cardíacas e pulmonares, agora também está ligada a danos cerebrais e a um risco aumentado de SND. Certos trabalhadores, como mineiros, operários e motoristas, podem estar particularmente em risco.

Como a poluição do ar afeta o cérebro

A poluição do ar pode afetar a saúde do cérebro através de duas vias principais: direta e indireta. A rota direta envolve partículas ultrafinas e certos gases que entram na corrente sanguínea ou viajam pelo nariz até o cérebro, podendo causar danos à barreira hematoencefálica (BHE) e inflamação. Alguns poluentes, como o dióxido de azoto (NO₂), convertem-se em compostos ativos que afetam a função cerebral, enquanto outros, como os compostos orgânicos voláteis (COV), acumulam-se no tecido cerebral devido à sua natureza solúvel em gordura. Embora as evidências de efeitos diretos desses poluentes no cérebro permaneçam limitadas, estudos mostraram que substâncias como nanoplásticos, chumbo e manganês podem atravessar a BBB e as células cerebrais.

A via indireta envolve poluentes que desencadeiam inflamação ou sinais químicos (como citocinas, vesículas extracelulares ou exossomos derivados do pulmão/cérebro) em órgãos como pulmões ou intestinos. Estas moléculas viajam então através da corrente sanguínea até ao cérebro, perturbando o seu equilíbrio e potencialmente levando a problemas cognitivos e emocionais. A poluição do ar também pode perturbar os micróbios intestinais e nasais e afetar a saúde do cérebro através dos eixos intestinais ou olfativos do cérebro. Embora ainda estejam a surgir evidências experimentais, a compreensão destes mecanismos pode ajudar a identificar biomarcadores precoces de danos cerebrais ambientais, particularmente em populações vulneráveis, como os trabalhadores em ambientes poluídos.

Caminhos epigenéticos

As células cerebrais liberam sinais de socorro no sangue. Vesículas extracelulares que transportam material epigenético de neurônios e astrócitos danificados poderiam se tornar biomarcadores reconhecíveis de potencial inicial, gerando uma “mensagem em uma garrafa” do cérebro.

As alterações epigenéticas regulam a função cerebral sem alterar as sequências do ácido desoxirribonucléico (DNA). Estas mudanças são cruciais para o desenvolvimento do cérebro, a plasticidade sináptica e a memória, mas também são sensíveis a tensões ambientais, como a poluição do ar. A exposição crónica a poluentes pode perturbar estes processos epigenéticos, levando potencialmente a NDs. Há evidências de que tal exposição pode aumentar a expressão de genes prejudiciais, reduzir a atividade de genes protetores e alterar ácidos ribonucleicos (RNAs) não codificantes. Essas alterações podem ocorrer muito antes dos sintomas, destacando a epigenética como um fator de risco e um biomarcador precoce para DEs.

Os poluentes no ar podem perturbar a função cerebral, alterando os RNAs não codificantes e a metilação do DNA, que regulam a expressão genética. Estudos em animais e humanos mostram que essas alterações estão associadas à perda de memória, inflamação e NDs. No entanto, a maioria dos resultados humanos provém de amostras de sangue periférico, e não de tecido cerebral, o que limita a interpretação clínica. Toxinas como tolueno, manganês e chumbo podem reduzir a atividade de genes protetores ou aumentar a produção de proteínas prejudiciais no cérebro. Alguns efeitos podem até ser transmitidos aos descendentes. A poluição atmosférica também altera a metilação do ADN no sangue e no tecido cerebral, aumentando potencialmente o risco de doenças ao longo da vida, particularmente com exposição precoce ou prolongada.

Poucos estudos examinaram como a poluição do ar afeta as modificações das histonas nas doenças neurodegenerativas (NDs) devido a desafios técnicos. No entanto, os primeiros resultados mostram ligações entre a poluição do ar e marcadores histonos alterados, danos no ADN e patologia da doença de Alzheimer em humanos e ratos. A exposição pré-natal a partículas influencia o desenvolvimento do cérebro, particularmente nos homens, devido à desmetilação das histonas, destacando vulnerabilidades específicas do sexo. Partículas de plástico e metais pesados ​​também interrompem as modificações das histonas e causam estresse oxidativo, perda de memória e neuroinflamação. Em particular, algumas evidências experimentais de modificações de histonas (por exemplo, alterações induzidas por manganês) vêm de estudos de injeção, e não de exposição por inalação, criando incertezas sobre os riscos reais de inalação. Os inibidores da histona desacetilase e compostos como o butirato (estudados em ratos expostos ao chumbo) mostram potencial na reversão de alguns desses efeitos e fornecem caminhos para futuros tratamentos de ND.

Conclusões

Os trabalhadores que manuseiam plásticos enfrentam ameaças invisíveis. Nanopartículas de fabricantes ou dispositivos respiratórios danificados entram no cérebro, causando danos olfativos temporários e inflamação – sinais precoces de alerta de doenças neurodegenerativas.

Pesquisas recentes mostram fortes ligações entre a poluição atmosférica e a SDN, principalmente através de alterações epigenéticas. Os poluentes podem alterar a metilação do DNA, a expressão do RNA não codificante e as modificações das histonas, que contribuem para a inflamação e danos cerebrais. Novos métodos, como a análise de vesículas extracelulares no sangue, podem ajudar a detectar essas alterações sem procedimentos invasivos. No entanto, estudar as modificações das histonas permanece tecnicamente desafiador. Persistem lacunas importantes. A poluição atmosférica no mundo real é complexa, tornando difícil estudar os efeitos precisos. Fatores como tamanho das partículas, saúde individual e exposição precoce influenciam o risco, mas não são totalmente compreendidos. Diferenças anatômicas entre modelos animais e humanos (por exemplo, estrutura nasal) complicam ainda mais a tradução dos estudos de inalação. A maioria das pesquisas concentra-se em adultos mais velhos, na exposição de curto prazo e em um número limitado de poluentes, ignorando os efeitos precoces e de longo prazo. Doenças como esclerose múltipla, esclerose lateral amiotrófica (ELA) e doença de Huntington também estão sendo estudadas.

Estudos futuros devem ser de longo prazo, incluir populações mais jovens e considerar contaminantes e vias de exposição menos estudados, como dieta ou interações intestino-cérebro. A combinação de tecnologias ómicas e inteligência artificial poderia ajudar a identificar biomarcadores e levar ao desenvolvimento de terapias preventivas. A melhoria da proteção ocupacional e ambiental, especialmente para grupos de alto risco, também é essencial para reduzir o risco de ND. Abordar as implicações regulatórias requer a validação de ferramentas epigenéticas para uso clínico.

Fontes: