Un estudio con ratones revela que la exposición de los padres a los PFAS altera la expresión genética de sus crías

Por Pooja Toshniwal Paharia 23 de mayo de 2024 Revisado por Susha Cheriyedath, M.Sc.

En un estudio reciente publicado en la revista Environment International, los investigadores estudiaron el efecto de las mezclas de sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas (PFAS) en el metiloma del esperma y las alteraciones transcripcionales en los órganos metabólicos de la descendencia (hígado y grasa).

La fertilidad masculina está disminuyendo a escala internacional debido a las elevadas concentraciones de sustancias químicas alteradoras endocrinas (SAE), como los PFAS. Estos contaminantes ambientales afectan a la señalización hormonal, reduciendo los niveles de testosterona y aumentando los de estradiol. La sangre humana y el plasma seminal contienen PFAS, lo que suscita preocupación por su posible influencia nociva en la fertilidad masculina. Según investigaciones experimentales, la exposición al perfluorooctanesulfonato (PFOS) disminuye la espermiogénesis y la maduración, alterando los niveles de testosterona. Comprender los efectos sistémicos de los contaminantes ambientales en la salud general es fundamental, sobre todo en lo que respecta al metabolismo del colesterol, la función hepática y la función grasa.

Un estudio con ratones revela las consecuencias hepáticas de la exposición a mezclas de sustancias químicas disruptoras endocrinas

Un estudio relaciona la exposición a PFAS con una pubertad infantil más tardía

Estudio: Las mezclas de sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas (PFAS) alteran la metilación del esperma y la reprogramación a largo plazo del transcriptoma del hígado y la grasa de la descendencia. Crédito de la imagen: dba87 / Shutterstock

Acerca del estudio

En el presente estudio, los investigadores estudiaron los efectos de la exposición preconcepcional a PFAS en ratones macho sobre la epigenética del esperma y la expresión génica de la descendencia.

Los investigadores expusieron ratones adultos C57BL/6 a una combinación de cinco compuestos PFAS en el agua de bebida durante 18 semanas antes de recogerlos y analizarlos para detectar metilación del ácido desoxirribonucleico (ADN) mediante secuenciación de bisulfito de representación reducida (RRBS). PFOS, ácido perfluorooctanoico (PFOA), ácido perfluorononanoico (PFNA), tridecafluorohexano-1-sulfónico (PFHxS) y perfluoro(2-metil-3-oxahexanoato) de amonio fueron los cinco PFAS químicos que representaban carboxilatos y sulfonatos de cadena larga, alternativas heredadas y PFAS emergentes de cadena corta. Cada uno de los cinco PFAS se disolvió en agua a una concentración de 20,0 µg/L, lo que supone aproximadamente 80 ng o 3,2 µg/kg al día.

Los investigadores dividieron a los ratones en dos grupos experimentales de tres a cinco meses de edad: control con vehículo (n = 3) y exposición a la mezcla de PFAS (n = 4). Alimentaron a los ratones con una dieta rica en grasas que imitaba las dietas occidentales (40% de grasa, 2% de colesterol) durante una semana antes de administrarles PFAS. Compararon la metilación a nivel del genoma en espermatozoides epidídimos mediante arrays de metilación murina Illumina y RRBS, encontrando una buena concordancia entre ambos enfoques. Para comparar las alteraciones del transcriptoma entre el grupo de tratamiento y los controles, midieron la expresión génica mediante secuencias de ácido ribonucleico (ARN) en animales de ocho semanas nacidos de madres no expuestas.

Los investigadores realizaron un estudio de seguimiento en ratones macho adultos expuestos a PFAS para investigar los efectos intergeneracionales en su progenie. Recogieron esperma epididimario caudal y ADN de animales expuestos y de control, y luego utilizaron ensayos inmunoabsorbentes ligados a enzimas (ELISA) para evaluar los niveles de testosterona. Midieron las concentraciones de PFAS en el plasma, los testículos y el hígado de ratones machos F0. Encontraron regiones metiladas diferenciales (DMR) inducidas por PFAS utilizando ecuaciones generales estimadas (GEE) y arrays de chips de metilación de ratón Infinium. También llevaron a cabo análisis de enriquecimiento específico de características genéricas y CpG utilizando DMRs de esperma inducidas por PFAS y análisis de enriquecimiento funcional en DMRs dentro de 1.500 pb de los sitios de inicio de la transcripción o dentro del cuerpo del gen.

Resultados

Las mezclas de PFAS produjeron 83 (Illumina) y 2.861 (RRBS) regiones metiladas diferenciales en el esperma. El enriquecimiento funcional demostró que los sitios DMR del esperma infligidos por PFAS estaban relacionados con procesos de desarrollo y comportamiento en RRBS, mientras que los DMR identificados por Illumina estaban asociados con la señalización celular y el metabolismo lipídico. Las mezclas de PFAS dieron lugar a 53 y 40 genes expresados diferencialmente (DEG) entre las células de grasa e hígado en los machos y 31 y nueve DEG entre las hembras, respectivamente. El enriquecimiento funcional de DEG indicó cambios en las vías metabólicas del colesterol, el control del ciclo celular mitótico en las células hepáticas y las migraciones leucocitarias mieloides en la grasa de las crías macho. En cambio, la grasa influyó en el metabolismo de los hidratos de carbono y el desarrollo eritrocitario de las crías hembras.

La exposición a los PFAS provocó un cambio de metilación en 2.861 DMR de esperma (superior al 5,0%), con un 63% de hipermetilación y un 37% de hipometilación. De los 2.861 DMRs, los investigadores hallaron 1.970 genes distintos, siendo algunas de las palabras clave funcionales más enriquecidas el desarrollo de la proyección neuronal, la morfogénesis celular, el desarrollo de la cabeza, el comportamiento y la señalización del sitio de integración relacionado con el ala (Wnt). La exposición a PFAS dio lugar a 83 DMRs de esperma (≥2 CpGs por área, >5% de cambio de metilación) en comparación con el grupo de control, con 12.772 grupos de CpG identificados de más de 285.000 CpGs.

Los investigadores descubrieron 40 y 9 DEG en los hígados de las crías macho y hembra, respectivamente. Los hígados masculinos mostraron un enriquecimiento funcional en actividades metabólicas del colesterol, reacciones xenobióticas, procesos biosintéticos de moléculas pequeñas y control positivo del ciclo celular mitótico. Las concentraciones de colesterol eran mayores en los padres engendrados por PFAS que en los controles. Los ratones macho presentaban migración de leucocitos mieloides, contracción muscular, cascadas de quinasa regulada por señal extracelular 1/2 (ERK1/2) y transporte de iones de calcio, y sus homólogos hembra, formación de eritrocitos, contracción muscular, procesos catabólicos de carbohidratos y procesos metabólicos del fósforo.

El estudio descubrió que los ratones adultos expuestos a una combinación de compuestos PFAS históricos y nuevos presentan una metilación anormal del esperma, lo que repercute en los genes implicados en la señalización Wnt, el neurodesarrollo y el metabolismo de los lípidos. La descendencia de los hombres expuestos a PFAS demostró alteraciones en la expresión de genes en el hígado y el tejido adiposo. Los PFAS se acumulan en los testículos y podrían influir en el fenotipo de las generaciones futuras. La presencia de PFAS suscita preocupación por su efecto en los patrones epigenéticos durante la espermatogénesis, lo que puede modificar el desarrollo y la maduración de los espermatozoides.