La contaminación por metales contribuye a reducir la fertilidad femenina, con el zinc como notable excepción

Por Hugo Francisco de Souza Feb 7 2024 Revisado por Susha Cheriyedath, M.Sc.

En un estudio reciente publicado en la revista Ecotoxicology and Environmental Safety, los investigadores estudiaron las repercusiones de la exposición a múltiples metales en la fertilidad femenina. Para sus análisis utilizaron un estudio anidado de casos y controles compuesto por 180 participantes y modelos de regresión múltiple. Sus conclusiones revelan que, de los 22 metales analizados, ocho (especialmente el cobre y el cromo) tienen efectos adversos sobre la fertilidad. Al mismo tiempo, se observó que el Zinc ejercía un efecto protector en la asociación. Estos resultados constituyen la base de futuras investigaciones que podrían identificar intervenciones novedosas en la batalla contra el descenso global de las tasas de fertilidad.

Estudio: Asociaciones entre la exposición a múltiples metales y la fertilidad en mujeres: Un estudio anidado de casos y controles. Crédito de la imagen: Peakstock / Shutterstock

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La

alarma de la fecundidad mundial y el papel de los metales

El documento de las Naciones Unidas (ONU) sobre fecundidad mundial y planificación familiar (2020) informa de que en menos de 30 años, entre 1990 y 2019, los nacidos vivos por mujer han disminuido más de un 20% (de 3,2 a 2,5 nacidos vivos). Esto presenta una tendencia alarmante e indiscutible en la tasa global de fecundidad, que según los estudios descenderá aún más en los próximos años. Cuando se combina con los aumentos de la esperanza de vida humana mediados por la medicina, se prevé que el descenso de la fertilidad contribuya al rápido envejecimiento de la población humana mundial, desencadenando una presión financiera excesiva y escasez de mano de obra.

Estos resultados adversos han suscitado una amplia investigación destinada a desentrañar las causas y los mecanismos que subyacen a esta observación. Hasta ahora, la educación, los factores sociales, la exposición ambiental (contaminante) y la evolución del matrimonio se han identificado como posibles razones del descenso de las tasas de fertilidad. La exposición a contaminantes, en particular, se ha relacionado con la reducción adversa de la cantidad de células germinales ováricas femeninas a través de alteraciones del funcionamiento hormonal y reproductivo normal. Dado que el número de estas células se fija en el momento del nacimiento, se trata de un problema continuo e irreversible, por lo que la prevención es la respuesta más idónea para evitar nuevos descensos.

Los metales, especialmente los pesados, son algunos de los contaminantes ambientales más tóxicos conocidos por causar alteraciones endocrinas en las mujeres al ejercer influencia sobre el eje hipotálamo-hipofisario-gonadal (HPG). El Registro de Sustancias Tóxicas y Enfermedades de los Estados Unidos (ATSDR) ha clasificado los metales pesados como "sustancias químicas prioritarias", lo que ha impulsado aún más la investigación de sus efectos adversos. Por desgracia, las técnicas analíticas convencionales presentan graves limitaciones a la hora de identificar y calcular los efectos relativos y sinérgicos de múltiples metales en tándem, lo que ha restringido la mayoría de los trabajos en el campo de la fertilidad a estudios de asociación de un solo metal.

El lado positivo es que la creciente atención prestada a los grupos metálicos (la suma total de iones metálicos en un individuo) ha contribuido al avance de las técnicas de espectroscopia de plasma de acoplamiento inductivo (ICP). Cuando se combina con la espectrometría de masas (EM), la ICP-MS se defiende como un medio para dilucidar las concentraciones de múltiples elementos en muestras biológicas simultáneamente, siendo la sensibilidad, la eficiencia y los isótopos medibles sus notables ventajas sobre los análisis anteriores. La aplicación de estas técnicas a los estudios de asociación de la fertilidad femenina daría a los responsables políticos y a los médicos la información que necesitan para clasificar las amenazas relativas de los distintos grupos de metales, lo que les permitiría priorizar los que tienen los impactos más significativos.

Acerca del

estudio

En el presente estudio, los investigadores utilizaron ICP-MS para evaluar las concentraciones plasmáticas y las contribuciones relativas de 22 metales a la fertilidad femenina, identificar los de mayor impacto y dilucidar cualquier interacción sinérgica entre diferentes elementos metálicos. La cohorte del estudio procedía del proyecto de examen gratuito de salud antes del embarazo llevado a cabo por el Centro Materno Infantil del distrito de Gulou, Nanjing, provincia de Jiangsu, China. Los criterios de inclusión en el estudio incluían la edad (20 años, la edad legal china para contraer matrimonio para las mujeres) y el consentimiento para el embarazo (proporcionado por ambos cónyuges). Los criterios de exclusión incluían el embarazo en el control inicial (previo al embarazo), el diagnóstico de infertilidad, deformaciones genéticas o infecciones de transmisión sexual (ITS) en cualquiera de los cónyuges.

Cuatrocientas cincuenta y cuatro personas cumplían los criterios de inclusión del estudio y fueron reclutadas para la investigación, con seguimientos cada tres meses hasta una duración de un año. De ellas, 214 se quedaron embarazadas a lo largo del año. Posteriormente, se dividió a las participantes en un diseño de estudio de casos y controles nido que comprendía un grupo de embarazadas (casos; n = 90) y un grupo de no embarazadas (controles; n = 90).

La recopilación de datos se obtuvo mediante la realización de una encuesta epidemiológica de referencia a los participantes incluidos. Los datos recogidos incluían la edad (incluida la diferencia de edad entre los cónyuges), la ocupación, la educación y los antecedentes de embarazo. A efectos de este estudio, la fertilidad se definió únicamente como la capacidad de quedarse embarazada, y no se incluyó como requisito haber tenido un parto satisfactorio. Las muestras de plasma proporcionadas por los participantes se utilizaron para medir la concentración de 22 contaminantes metálicos comunes, obtenidos mediante un espectrómetro de masas de plasma acoplado inductivamente cuadrupolar (ICP-MS, BRUKER AURORA M90, Analytik Jena, Alemania).

Metales analizados en este estudio - "Litio (Li), Natrio (Na), Magnesio (Mg), Aluminio (Al), Calcio (Ca), Titanio (Ti), Cromo (Cr), Manganeso (Mn), Cobalto (Co), Níquel (Ni), Cobre (Cu), Zinc (Zn), Galio (Ga), Selenio (Se), Rubidio (Rb), Estroncio (Sr), Circonio (Zr), Molibdeno (Mo), Cesio (Cs), Bario (Ba), Talio (Tl) y Plomo (Pb)".

Los análisis estadísticos incluyeron pruebas t o de Kruskal-Wallis para evaluar las diferencias de las variables continuas entre los grupos. Del mismo modo, se utilizó la prueba de chi-cuadrado o la prueba de probabilidad exacta de Fisher para las variables de clasificación. Se utilizó el análisis de regresión por penalización del operador de selección y reducción mínima absoluta (LASSO) para identificar los metales que contribuían de forma más significativa a las tendencias de fertilidad observadas. Para dilucidar los efectos combinados de múltiples metales sobre la salud femenina (fertilidad) se utilizó el modelo de regresión bayesiano de núcleo-máquina (BKMR).

"La WQS estima el impacto de todas las variables de exposición sobre los resultados mediante la construcción de un índice ponderado, probando la asociación de ese índice con el resultado, y evaluando la importancia relativa del impacto de las variables individuales sobre el resultado a través de los pesos asignados a cada variable de exposición por el modelo."

Resultados y conclusiones del estudio

Los datos demográficos revelaron una diferencia leve, aunque estadísticamente significativa, entre las edades medias de las cohortes de casos y controles: 28,5 y 29,8 años, respectivamente. Se observó que el nivel de estudios influye en la fecundidad, ya que a mayor nivel de estudios mejores resultados de fecundidad.

Los análisis LASSO revelaron que ocho metales ejercían una influencia significativa sobre la fertilidad femenina, a saber, Ca, Co, Cr, Cu, Rb, Zn, Sr y Zr. Los modelos de regresión logística no corregidos revelaron que Cr, Cu, Co y Rb se asociaban negativamente con la fertilidad, mientras que Zn mejoraba los resultados de fertilidad. Una vez corregidas las covariables demográficas y los factores de confusión, las regresiones logísticas muestran que el Cu y el Co siguen siendo significativos (asociación negativa), al igual que el Zn (asociación positiva). Aunque no son sustanciales en las concentraciones plasmáticas registradas, en dosis más altas, el Cr y el Rb resultaron estar estrechamente asociados con la reducción de la fertilidad femenina.

Al estimar los efectos mixtos/sinérgicos de los metales en combinación, Zn, Ca y Zr mostraron una correlación positiva con la fertilidad, mientras que Cr, Co, Rb y Cu mostraron una correlación negativa.

En resumen, este estudio revela que el Cu, el Cr, el Rb y el Co están asociados a resultados adversos de fertilidad, y su contaminación ambiental puede desempeñar un papel crítico en la reducción global de las tasas de fertilidad. Por el contrario, se observó que el Zn tiene un efecto protector y mejora las tasas de fertilidad (en concentraciones moderadas). El Cu, el Cr y el Rb podrían mostrar efectos sinérgicos superiores a sus contribuciones individuales.

"Es necesario seguir investigando para identificar interacciones específicas entre metales".