Questo è il primo studio sull'esposoma ad associare sistematicamente oltre 100 esposizioni ambientali durante i primi periodi di vita vulnerabili con le firme molecolari nell'infanzia
Le esposizioni ambientali durante la prima infanzia svolgono un ruolo fondamentale nella salute nel corso della vita, ma i fenotipi molecolari alla base degli effetti ambientali sulla salute sono poco conosciuti.
I ricercatori ora dispongono di una risorsa unica per identificare nuovi biomarcatori di esposizioni ambientali nei primi anni di vita e comprenderne gli effetti sulla salute. Questo grazie a uno studio condotto dal Barcelona Institute for Global Health (ISGlobal), istituzione sostenuta dalla Fondazione “la Caixa”, che ha sistematicamente documentato tutte le associazioni tra una vasta gamma di esposizioni nella prima infanzia e profili molecolari a diversi livelli, tra cui il epigenoma (metilazione del DNA), trascrittoma (espressione genica) e metaboloma (metaboliti). I risultati, che fanno parte del progetto ATHLETE (1) finanziato dall'UE, sono stati pubblicati su Nature Communications (2) e su HELIX Web Catalog. (3)
La nostra salute dipende molto dall'ambiente in cui viviamo. Infatti, il 70-90% del rischio di sviluppare una malattia è determinato dalla nostra esposizione: una moltitudine di fattori ambientali (cioè fattori non genetici) a cui siamo esposti durante tutta la nostra vita. Eppure, abbiamo ancora una conoscenza limitata su quali siano questi rischi ambientali, come interagiscono e quali processi biologici innescano.
«La prima infanzia è un periodo particolarmente importante, poiché le esposizioni durante questi periodi di vulnerabilità dello sviluppo possono avere effetti pronunciati a livello molecolare, che potrebbero non essere rilevabili clinicamente fino all'età adulta», spiega Martine Vrijheid (4), responsabile del programma per l'infanzia e l'ambiente presso ISGlobal.
In questo studio, il gruppo di ricerca guidato dalla dottoressa Vrijheid mirava ad associare esposizioni multiple chimiche, all'aperto, sociali e legate allo stile di vita (92 in gravidanza e 116 quando i bambini avevano 6-11 anni), con profili molecolari negli stessi bambini (metilazione del DNA e trascrizione genica nel sangue, proteine plasmatiche e metaboliti nel siero e nelle urine). L'analisi ha incluso 1.301 coppie madre-bambino del progetto Human Early Life Exposome (HELIX), uno studio di coorte a lungo termine in sei paesi europei (Spagna, Regno Unito, Francia, Lituania, Norvegia e Grecia).
«Il calcolo ad alte prestazioni, utilizzando enormi computer paralleli, ci ha permesso di superare una delle principali sfide affrontate nelle grandi analisi di dati 'omici'», afferma Juan Ramón González (5), coautore senior.
L'analisi ha identificato 1.170 associazioni significative (249 in gravidanza e 921 nell'infanzia) che forniscono approfondimenti su potenziali risposte biologiche e fonti di esposizione. Le esposizioni in gravidanza, come il fumo materno, il metallo pesante cadmio o il minerale traccia molibdeno, erano per lo più associate a cambiamenti nella metilazione del DNA. Al contrario, le esposizioni infantili erano associate a firme a tutti i livelli molecolari, in particolare con i metaboliti nel siero. I risultati hanno rivelato, ad esempio, che i bambini sono esposti a inquinanti chimici attraverso la loro dieta.
«Abbiamo identificato nuove associazioni multi-omiche con l'esposizione infantile a oligoelementi essenziali, condizioni meteorologiche, qualità dell'aria interna, ftalati e parabeni», afferma Léa Maitre (6), prima autrice. «Visualizzando queste associazioni come reti, possiamo capire meglio se un dato profilo molecolare è collegato a diverse esposizioni o viceversa, e quindi identificare potenziali percorsi biologici», aggiunge.
In effetti, i risultati forniscono meccanismi plausibili di malattia per sei gruppi di esposizioni: rame, fumo di tabacco, qualità dell'aria interna durante l'infanzia, inquinanti organici persistenti, ftalati e parabeni e condizioni meteorologiche. Ad esempio, l'esposizione dei bambini al rame è stata associata a quasi 90 caratteristiche molecolari, tra cui l'aumento dei livelli di proteina C-reattiva (un marcatore di infiammazione). La temperatura, l'umidità e altre condizioni meteorologiche durante il mese precedente al prelievo dei campioni erano associate ai metaboliti sierici coinvolti nel sonno e nella depressione, alle proteine coinvolte nella termoregolazione e ai geni della risposta immunitaria.
«Con le ricche informazioni sull'esposoma e sulle molecole disponibili nel nostro catalogo, forniamo una risorsa preziosa alla comunità scientifica per trovare biomarcatori di esposizione, identificare le fonti di esposizione, migliorare la comprensione dei meccanismi delle malattie e, in definitiva, promuovere le politiche di salute pubblica», conclude Martine Vrijheid.
Riferimenti:
(1) Athlete
(2) Multi-omics signatures of the human early life exposome
(4) Martine Vrijheid
(6) Lea Maitre
Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Un nuevo estudio proporciona un recurso único para entender cómo las exposiciones ambientales en los primeros años de vida afectan a nuestra salud