Sostanze chimiche presenti nel fumo di sigaretta, fabbriche e inceneritori possono interferire con le fasi iniziali cruciali dello sviluppo embrionale, suggerisce una nuova ricerca del Francis Crick Institute.

Lo studio, pubblicato in Rapporti sulle cellule staminali , ha studiato gli effetti delle sostanze chimiche che attivano il recettore degli idrocarburi arilici nelle cellule staminali e negli embrioni di topo. Questo recettore viene normalmente attivato e disattivato da processi naturali nel corpo, ma gli idrocarburi arilici prodotti da combustione incompleta o da processi industriali possono mantenerlo acceso. Quando i topi gravidi sono stati esposti a idrocarburi arilici sintetici, lo sviluppo dei loro embrioni è stato influenzato in fasi molto precoci.

I problemi nello sviluppo dell'embrione in genere portano ad aborto spontaneo o natimortalità, mentre è stato precedentemente dimostrato che gli embrioni che si sviluppano dopo l'esposizione agli idrocarburi arilici hanno spesso problemi di sviluppo tra cui la palatoschisi. Fino ad ora, però, il meccanismo molecolare con cui tali sostanze chimiche influenzano lo sviluppo non era noto.

Il nuovo studio ha ora rivelato che gli idrocarburi arilici influenzano la rete fondamentale che dice alle cellule nello sviluppo degli embrioni quale tipo di cellula diventare.

"Le cellule nel primo embrione iniziano tutte come cellule 'totipotenti', il che significa che possono diventare qualsiasi tipo di cellula nel corpo o nella placenta, " spiega il dottor Manolis Gialitakis del Francis Crick Institute, primo autore del saggio. "La prima scelta che una cellula fa è se diventare una cellula staminale embrionale, o un tipo di cellula che alla fine farà parte della placenta. Le cellule staminali embrionali affrontano successivamente la scelta se diventare cellule che andranno a formare il sacco vitellino o quelle che daranno origine all'embrione.

"Analizzando le cellule staminali embrionali e gli embrioni nelle diverse fasi di sviluppo, abbiamo scoperto che gli idrocarburi arilici influenzano entrambe queste decisioni fondamentali. Questo, così come altre interruzioni, ha portato a una percentuale sostanziale di embrioni che non si sono sviluppati affatto, evidenziando la natura cruciale di queste prime decisioni di differenziazione. Lo sviluppo dell'embrione è incredibilmente complesso, quindi il tempismo di ogni decisione cellulare è la chiave per uno sviluppo di successo. Abbiamo identificato una vasta gamma di proteine ​​che interagiscono con il recettore degli idrocarburi arilici, che ci ha permesso di mappare i diversi processi che sono interessati quando viene attivato in modo anomalo."

Il recettore degli idrocarburi arilici (AhR) svolge un ruolo importante nella salute umana, e bassi livelli di idrocarburi arilici sono tutti intorno a noi naturalmente. Però, ci sono molte fonti di idrocarburi arilici sintetici come le diossine che non vengono metabolizzate e possono rimanere a lungo nel corpo umano, provocando gravi danni.

"È sorprendente vedere come fondamentalmente queste sostanze chimiche possano alterare lo sviluppo dell'embrione, "dice il dottor Gialitakis. "Poiché si trovano nel fumo di tabacco, questo potrebbe aiutare a spiegare come il fumo può portare a difetti alla nascita e tassi di fertilità inferiori. Poiché queste sostanze chimiche possono rimanere nel corpo per lungo tempo, i fumatori che vogliono avere figli dovrebbero considerare di smettere diversi mesi prima di provare a concepire".

Dott.ssa Brigitta Stockinger, autore senior del documento del Francis Crick Institute, afferma:"Sappiamo già che AhR agisce come un centro di controllo vitale per mantenere le nostre difese immunitarie, soprattutto nel nostro intestino, polmoni e pelle. Questo ultimo studio si basa sulle nostre conoscenze e mostra che l'esposizione delle cellule staminali all'attivazione dell'AhR, specie se prolungata e non fisiologica, svolge un ruolo dannoso nei primi giorni dello sviluppo dell'embrione. Ora stiamo esaminando le conseguenze dell'attivazione transitoria dell'AhR da parte di ligandi fisiologici rispetto all'attivazione prolungata da parte di sostanze chimiche difficili da metabolizzare".