Estudo: Modelo 3D mostra como a exposição ao cádmio pode afetar o desenvolvimento do coração

Pesquisadores desenvolveram um modelo tridimensional que mostra como a exposição ao cádmio pode levar a doenças cardíacas congênitas. Afetando cerca de 40.000 recém-nascidos por ano, a doença cardíaca congênita é o tipo mais comum de defeito de nascença nos Estados Unidos. O modelo foi criado por cientistas do Instituto Nacional de Ciências da Saúde Ambiental (NIEHS), parte dos Institutos Nacionais de Saúde.

O cádmio é um metal que pode ser liberado no meio ambiente por meio de mineração e vários processos industriais, e foi encontrado no ar, solo, água e tabaco. O metal pode entrar na cadeia alimentar quando as plantas o absorvem do solo. Estudos anteriores sugeriram que a exposição materna ao cádmio pode ser um fator de risco significativo para doença cardíaca congênita.

Dessa forma, usando modelos derivados de células e tecidos humanos, chamados de modelos in vitro. Os pesquisadores projetaram um modelo organoide 3D que imita como o coração humano se desenvolve. Os pesquisadores viram como a exposição a baixos níveis de cádmio pode bloquear a formação normal de cardiomiócitos. Principal tipo de células que formam o coração. Ao fazer isso, eles revelaram os mecanismos biológicos que podem explicar como o cádmio pode induzir anormalidades cardíacas.

“Os modelos que criamos são úteis não apenas para estudar o cádmio, mas também para estudar outros produtos químicos e substâncias”, disse o líder do estudo Erik Tokar, Ph.D., do Ramo de Toxicologia Mecanística da Divisão de Toxicologia Translacional (DTT) do NIEHS.

De acordo com os pesquisadores, para o estudo, eles desenvolveram três modelos diferentes para avaliar os efeitos do cádmio em diferentes estágios de desenvolvimento do coração.

Primeiro, eles usaram células-tronco pluripotentes humanas para desenvolver corpos embrióides 3D para imitar os primeiros passos na formação de tecidos e órgãos em humanos. Eles então usaram um modelo 2D in vitro que incluiu um sistema de proteína reguladora fluorescente (NKX2-5). Conhecido por estar envolvido no desenvolvimento do coração, o que lhes permitiu observar a toxicidade do cádmio após a exposição.

O estudo, publicado na revista Environmental Health Perspectives, baseia-se em décadas de trabalho de pesquisadores de toxicologia para avançar no conhecimento sobre como as exposições ambientais podem contribuir para doenças humanas, incluindo câncer, doenças cardiovasculares, autismo e outras condições.

“Esses novos modelos estão aproveitando os avanços na tecnologia que nos permitem modelar a biologia humana de uma forma que identifica riscos reais à saúde humana”. Disse Brian Berridge, DVM, Ph.D., diretor científico da DTT. “Eles também ajudam a reduzir nossa dependência de testes em animais.”

De acordo com o pesquisador, “Descobrimos que a exposição precoce a níveis de cádmio relevantes para humanos leva a um efeito inibitório dramático na diferenciação de cardiomiócitos. Enquanto exposições em estágios posteriores não tiveram esse efeito”, disse Xian Wu, Ph.D., que conduziu esses estudos. “Esta exposição ao cádmio também danificou a funcionalidade organoide cardíaca.”

 

Fonte: NIH – National Institutes of Health (traudizo do inglês)

 

 

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