Forskning afslører, hvordan forurenende stoffer påvirker tidlig embryoudvikling

Kemikalier fundet i cigaretrøg, fabrikker og forbrændingsanlæg kan forstyrre de afgørende tidlige stadier af embryoudvikling, foreslår ny forskning fra Francis Crick Institute.

Studiet, udgivet i Stamcellerapporter , undersøgte virkningerne af kemikalier, der aktiverer aryl-carbonhydridreceptoren i musestamceller og -embryoner. Denne receptor tændes og slukkes normalt af naturlige processer i kroppen, men arylkulbrinter fremstillet ved ufuldstændig forbrænding eller industrielle processer kan holde den tændt. Når gravide mus blev udsat for syntetiske arylkulbrinter, udviklingen af ​​deres embryoner blev påvirket på meget tidlige stadier.

Problemer i embryoudvikling fører typisk til abort eller dødfødsel, mens det tidligere er blevet vist, at embryoner, der udvikler sig efter aryl-carbonhydrideksponering, ofte har udviklingsproblemer, herunder ganespalte. Indtil nu, imidlertid, den molekylære mekanisme, hvorved sådanne kemikalier påvirker udviklingen, var ikke kendt.

Den nye undersøgelse har nu afsløret, at arylkulbrinter påvirker det grundlæggende netværk, der fortæller celler i udvikling af embryoner, hvilken celletype de skal blive.

"Celler i det tidlige embryo begynder alle som 'totipotente' celler, hvilket betyder, at de kan blive til enhver celletype i kroppen eller moderkagen, " forklarer Dr. Manolis Gialitakis fra Francis Crick Institute, avisens første forfatter. "Det tidligste valg, en celle træffer, er, om den skal blive en embryonal stamcelle, eller en celletype, der til sidst vil indgå i moderkagen. Embryonale stamceller står efterfølgende over for valget, om de skal blive til celler, der skal danne blommesækken eller dem, der giver anledning til embryonet.

"Ved at analysere embryonale stamceller og embryoner på forskellige udviklingsstadier, vi fandt ud af, at arylcarbonhydrider påvirker begge disse grundlæggende beslutninger. Dette såvel som andre forstyrrelser førte til, at en betydelig del af embryoner overhovedet ikke udviklede sig, fremhæver den afgørende karakter af disse tidlige differentieringsbeslutninger. Embryoudvikling er utrolig kompleks, så tidspunktet for hver cellebeslutning er nøglen til succesfuld udvikling. Vi identificerede en lang række proteiner, der interagerer med aryl-carbonhydridreceptoren, hvilket gjorde det muligt for os at kortlægge de forskellige processer, der påvirkes, når den aktiveres unormalt."

Aryl-carbonhydridreceptoren (AhR) spiller en vigtig rolle for menneskers sundhed, og lave niveauer af arylkulbrinter er naturligt overalt omkring os. Imidlertid, der er mange kilder til syntetiske arylkulbrinter såsom dioxiner, der ikke metaboliseres og kan forblive i menneskekroppen i lang tid, forårsager alvorlig skade.

"Det er slående at se, hvor fundamentalt disse kemikalier kan ændre embryoudvikling, " siger Dr Gialitakis. "Som de findes i tobaksrøg, dette kunne være med til at forklare, hvordan rygning kan føre til fødselsdefekter og lavere fertilitetsrater. Da disse kemikalier kan forblive i kroppen i lang tid, rygere, der ønsker at få børn, bør overveje at holde op flere måneder, før de prøver at blive gravide."

Dr. Brigitta Stockinger, seniorforfatter af papiret fra Francis Crick Institute, siger:"Vi ved allerede, at AhR fungerer som et vigtigt kontrolcenter for at opretholde vores immunforsvar, især i vores tarme, lunger og hud. Denne seneste undersøgelse bygger på vores viden og viser, at udsættelse af stamceller for AhR-aktivering, især hvis langvarig og ikke-fysiologisk, spiller en skadelig rolle i de tidligste dage af embryoudvikling. Vi ser nu på konsekvenserne af forbigående AhR-aktivering af fysiologiske ligander sammenlignet med langvarig aktivering af kemikalier, der er svære at metabolisere."