Efectos sobre el neurodesarrollo de contaminantes ambientales en modelos de células madre humanas

Resumen

El conjunto de la población está continuamente expuesta a compuestos neurotóxicos en la vida diaria, desde químicos que se encuentran en productos para el consumo humano, hasta contaminantes ambientales (metilmercurio, plomo, pesticidas¿). Debido a la mayor vulnerabilidad del cerebro en desarrollo a estos compuestos, las mujeres embarazadas, los bebés y los niños pequeños constituyen la principal población en riesgo. Existen evidencias de que la exposición química durante el neurodesarrollo puede causar alteraciones irreversibles en el sistema nervioso humano. Hoy en día, los modelos disponibles para el estudio de la neurotoxicidad en el desarrollo son sobre todo in vivo. Sin embargo, estos modelos animales son costosos, consumen mucho tiempo y pueden no reflejar la fisiología en humanos. La falta de modelos adecuados para este tipo de estudios ha dificultado la evaluación correcta del riesgo y los efectos de la exposición tóxica. Actualmente, las células madre se están convirtiendo en un modelo muy útil para estudiar este tipo de toxicidad. Las células madre son células indiferenciadas con el potencial de diferenciarse en tipos de células más especializadas. Están presentes durante el desarrollo del cerebro, lo que las convierte en un modelo más apropiado para imitar los eventos clave que tienen lugar durante el neurodesarrollo. Además, en los últimos años, se ha planteado la necesidad de un modelo estructural tridimensional capaz de recapitular el desarrollo del cerebro humano in vitro a partir de células madre pluripotentes. Estas estructuras tridimensionales in vitro se denominan "organoides cerebrales o mini-cerebros" y son capaces de imitar la morfogénesis del cerebro y organogénesis. Estos modelos tienen la capacidad para diferenciarse en varios subtipos neuronales y diferentes células, lo que los convierte en modelos de prueba adecuados para estudiar la neurotoxicidad en el desarrollo. En esta tesis estudiamos los efectos de dos contaminantes ambientales (clorpirifós y cipermetrina) a diferentes concentraciones sobre la muerte celular, proliferación y especificación fenotípica en las células madre neurales humanas para así conocer mejor las implicaciones que puedan tener estos compuestos en el neurodesarrollo. Para ello empleamos un modelo de células adherentes (células hNS1) y un modelo tridimensional de organoides cerebrales humanos (células AND-2). Nuestros resultados muestran que en los modelos celulares empleados ambos pesticidas son tóxicos a las concentraciones más altas. En las células hNS1, a dosis altas, el clorpirifós tiene un efecto neurotóxico en la generación de neuronas, además de promover la mitosis y la diferenciación a fenotipo glial con un efecto dosis dependiente. En los organoides cerebrales, el tratamiento crónico con clorpirifós provoca una disminución de los precursores neurales y las zonas proliferativas. En el caso de la cipermetrina, en las células hNS1, el tratamiento con este pesticida a dosis altas provoca una disminución en la proliferación, y afecta negativamente a la generación de neuronas y células gliales. Con estos datos podemos concluir que los modelos experimentales utilizados en esta tesis podrían ser adecuados para evaluar la neurotoxicidad en el desarrollo, y que ambos pesticidas tienen un efecto tóxico en el neurodesarrollo.