Algumas substâncias perfluoroalquílicas e polifluoroalquílicas (PFAS) são pouco degradáveis e também são conhecidas como “produtos químicos eternos”. Elas afetam negativamente a saúde e podem levar a danos no fígado, obesidade, distúrbios hormonais e câncer. Uma equipe de pesquisa do Helmholtz Centre for Environmental Research (UFZ) investigou os efeitos dos PFAS no cérebro. Usando uma combinação de métodos modernos de biologia molecular e o modelo do peixe-zebra, os pesquisadores revelaram o mecanismo de ação e identificaram os genes envolvidos. Esses genes também estão presentes em humanos. O procedimento de teste desenvolvido no UFZ pode ser usado para a avaliação de risco de outros produtos químicos neurotóxicos. O estudo foi publicado recentemente em Perspectivas de Saúde Ambiental.
Devido às suas propriedades especiais — resistência ao calor, repelência à água e à gordura e alta durabilidade — os PFAS são usados em muitos produtos do dia a dia (por exemplo, cosméticos, roupas para atividades ao ar livre e utensílios de cozinha revestidos). Mas são precisamente essas propriedades que os tornam tão problemáticos. “Como alguns PFAS são quimicamente estáveis, eles se acumulam no ambiente e entram em nossos corpos pelo ar, água potável e alimentos”, diz a toxicologista da UFZ, Prof. Dra. Tamara Tal. Mesmo com consumo cuidadoso, é quase impossível evitar esse grupo de substâncias, que é produzido desde a década de 1950 e agora inclui milhares de compostos diferentes. “Há uma grande necessidade de pesquisa, especialmente quando se trata de desenvolver sistemas de teste rápidos, confiáveis e econômicos para avaliar os riscos da exposição aos PFAS”, diz Tal. Até agora, as consequências ambientais e de saúde têm sido difíceis de avaliar.
Em seu estudo atual, os pesquisadores investigaram como a exposição ao PFAS afeta o desenvolvimento cerebral. Para fazer isso, eles usaram o modelo do peixe-zebra, que é frequentemente usado em pesquisas toxicológicas. Uma vantagem desse modelo é que cerca de 70% dos genes encontrados no peixe-zebra (Danio Rerio) também são encontrados em humanos. As descobertas do modelo do peixe-zebra podem, portanto, provavelmente ser transferidas para humanos. Em seus experimentos, os pesquisadores expuseram o peixe-zebra a duas substâncias do grupo PFAS (PFOS e PFHxS), que têm uma estrutura semelhante. Os pesquisadores então usaram métodos biológicos moleculares e bioinformáticos para investigar quais genes nos cérebros das larvas de peixe expostas ao PFAS foram interrompidos em comparação com os peixes de controle, que não foram expostos. “No peixe-zebra exposto ao PFAS, o grupo de genes do receptor ativado por proliferador de peroxissoma (ppar), que também está presente em uma forma ligeiramente modificada em humanos, foi particularmente ativo”, diz Sebastian Gutsfeld, aluno de doutorado na UFZ e primeiro autor do estudo. “Estudos de toxicidade mostraram que esse é o caso como resultado da exposição ao PFAS — embora no fígado. Agora também conseguimos demonstrar isso para o cérebro.”
Mas quais consequências uma atividade alterada dos genes ppar desencadeada pela exposição ao PFAS tem para o desenvolvimento cerebral e comportamento das larvas de peixe-zebra? Os pesquisadores investigaram isso em estudos posteriores usando o modelo de peixe-zebra. Eles usaram o método CRISPR/Cas9, também conhecido como tesoura genética. “Usando tesouras genéticas, fomos capazes de cortar seletivamente genes ppar individuais ou vários e impedi-los de funcionar normalmente”, explica Gutsfeld. “Queríamos descobrir quais genes ppar estão diretamente ligados a uma mudança no comportamento larval desencadeada pela exposição ao PFAS.” A prova do mecanismo subjacente foi fornecida diretamente. Em contraste com o peixe-zebra geneticamente inalterado, o peixe knockdown no qual as tesouras genéticas foram usadas não deve mostrar nenhuma mudança comportamental após a exposição ao PFAS.
Os dois pontos finais comportamentais
Em uma série de experimentos, os pesquisadores expuseram continuamente o peixe-zebra ao PFOS ou PFHxS durante sua fase inicial de desenvolvimento entre o primeiro e o quarto dia e em outra série de experimentos apenas no quinto dia. No quinto dia, os pesquisadores observaram o comportamento de natação. Eles usaram dois endpoints comportamentais diferentes para esse propósito. Em um endpoint, a atividade de natação foi medida durante uma fase escura prolongada. Os peixes expostos ao PFAS nadaram mais do que os peixes não expostos ao PFAS, quer tenham sido expostos continuamente ao PFAS durante o desenvolvimento cerebral ou pouco antes do teste de comportamento. Curiosamente, a hiperatividade só estava presente quando o produto químico estava por perto. Quando os pesquisadores removeram o PFOS ou o PFHxS, a hiperatividade diminuiu. No segundo endpoint, a resposta de sobressalto após um estímulo escuro foi medida. “No peixe-zebra exposto ao PFOS por quatro dias, observamos um comportamento de natação hiperativo em resposta ao estímulo”, diz Gutsfeld. Em contraste, o peixe-zebra exposto apenas ao PFOS ou PFHxS no quinto dia não teve uma resposta de sobressalto hiperativa.
Com base nessas respostas, os pesquisadores concluem que a exposição ao PFOS está associada a consequências anormais — particularmente durante fases sensíveis de desenvolvimento do cérebro. Usando zebrafish knockdown, os pesquisadores identificaram dois genes do grupo ppar que mediam o comportamento desencadeado pelo PFOS.
“Como esses genes também estão presentes em humanos, é possível que os PFAS também tenham efeitos correspondentes em humanos”, conclui Tal. Os cientistas que trabalham com Tal querem investigar os efeitos neuroativos de outros PFAS em futuros projetos de pesquisa e expandir o método para que ele possa, em última análise, ser usado para avaliar o risco de produtos químicos no ambiente, incluindo PFAS.
