تاثیر آلاینده ها و رشد مغز بر رفتارهای تکانشی و تغییرات ژنتیکی

پژوهش های جدید نشان می دهند که قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی پایدار مانند PFOS در دوران جنینی با تغییر بیان ژن در نواحی حساس مغز همراه است و می تواند منجر به رفتارهای تکانشی شود که این یافته ها اهمیت مطالعه آلاینده ها و رشد مغز را دوچندان می کند.

یک مطالعه روی موش ها نشون داده که قرار گرفتن در معرض پرفلوئورواکتان سولفونیک اسید (PFOS) بیان ژن رو در نواحی هسته اکومبنس، هیپوکامپ و قشر پیش پیشانی مغز فرزندانشون تغییر داده. این اتفاق هم به نوبه خودش ممکنه باعث اختلال در عملکرد شناختی و تصمیم گیری های تکانشی تر شده باشه، که می تواند تاثیر مهمی بر آلاینده ها و رشد مغز داشته باشد. این مقاله در نشریه Ecotoxicology and Environmental Safety منتشر شده است.

مواد پر و پلی فلوروالکیل (PFAS) دسته ای از مواد شیمیایی مصنوعی هستن که به خاطر مقاومتشون در برابر حرارت، آب و روغن، به طور گسترده در فرآیندهای صنعتی و محصولات مصرفی استفاده می شن. یکی از این مواد، پرفلوئورواکتان سولفونیک اسید یا همون PFOS هست؛ ماده ای قدیمی که برای دهه ها در محصولاتی مثل فوم های آتش نشانی و پوشش های ضد لک و همچنین در بعضی فرآیندهای تولیدی استفاده می شد. این ماده رو معمولا «ماده شیمیایی ابدی» می نامند چون خیلی به کندی تجزیه می شه و می تونه برای مدت خیلی طولانی در محیط زیست باقی بمونه.

با وجود اینکه استفاده از PFOS در اوایل قرن 21 تا حد زیادی متوقف شد، اما این ماده هنوز به طور گسترده در محیط زیست و بدن انسان وجود داره. PFOS در برابر تجزیه متابولیک مقاومت می کنه و در نتیجه برای مدت طولانی در بدن انباشته می شه. اگرچه سطح کلی PFAS در محیط زیست در سال های اخیر کاهش یافته، اما PFOS همچنان رایج ترین نوع PFAS هست که در خون انسان شناسایی می شه. انسان ها عمدتا از طریق آب، غذا و گرد و غبار آلوده و محصولات مصرفی در معرض PFOS قرار می گیرن. این مواجهه مداوم سوالاتی را در مورد تاثیر آلاینده ها و رشد مغز، به ویژه در مراحل حساس زندگی، مطرح می کند.

مطالعات نشون دادن که قرار گرفتن در معرض PFOS اثرات نامطلوبی روی بدن انسان داره، از جمله تغییر در سطح کلسترول، شاخص های مربوط به کبد، پاسخ های ایمنی و برخی پیامدهای مربوط به بارداری. به دلیل همین نگرانی ها، تولید و استفاده از PFOS در بسیاری از نقاط جهان به شدت محدود شده یا کلا کنار گذاشته شده است.

بررسی تاثیر آلاینده ها بر رشد مغز

نویسنده مطالعه، شیون لی و همکارانش می خواستن بررسی کنن که قرار گرفتن در معرض PFOS قبل از تولد چطور روی بیان ژن در سه منطقه کلیدی مغز یعنی هسته اکومبنس، هیپوکامپ و قشر پیش پیشانی تاثیر می ذاره. این سه منطقه به این دلیل انتخاب شدن که هسته اکومبنس مرکز انگیزه و عمله، هیپوکامپ برای یادگیری و حافظه حیاتیه و قشر پیش پیشانی هم برای عملکردهای اجرایی و حافظه کاری ضروریه. نویسندگان همچنین می خواستن بدونن که آیا تغییر در بیان ژن در این سه ناحیه با تغییرات رفتاری در موش های در معرض PFOS ارتباطی داره یا نه. این تحقیق اهمیت ویژه ای در درک اثرات آلاینده ها و رشد مغز دارد، زیرا نواحی حیاتی مغز در معرض بررسی قرار گرفتند.

این مطالعه روی موش های نژاد Long-Evans انجام شد. موش های ماده باردار از روز 12 رشد جنینی وارد مطالعه شدن و زایمانشون رو به صورت طبیعی انجام دادن. موش ها دسترسی آزاد به آب و غذا داشتن.

موش های ماده باردار به دو گروه 6 تایی تقسیم شدن. یک گروه از طریق آب آشامیدنی که حاوی 15 میلی گرم PFOS در هر لیتر به همراه مقدار کمی Tween 20 (یک ماده شیمیایی که به عنوان عامل مخلوط کننده استفاده می شه) بود، در معرض این ماده قرار گرفتن. گروه کنترل فقط آب حاوی Tween 20 رو بدون PFOS مصرف کردن. این مواجهه از روز دوازدهم بارداری موش ها شروع شد و تا زمان از شیر گرفتن بچه موش ها که 21 روز بعد از تولدشون بود، ادامه پیدا کرد.

وقتی فرزندان به سن بلوغ رسیدن، یک سری آزمایش های رفتاری رو انجام دادن، از جمله تکلیف جابه جایی مجموعه فرا-بعدی (تغییر از نشانه جهت دار به نشانه بصری) و تکلیف کاهش ارزش تاخیری. بعد از این آزمایش ها، نویسندگان مطالعه روی بافت های مغزی موش های نر بالغ توالی یابی RNA انجام دادن و بیان ژن رو در سه ناحیه متمرکز مغز تحلیل کردن.

یافته های کلیدی در مورد آلاینده ها و رشد مغز

نتایج نشون داد که 62 ژن با بیان متفاوت در بافت های هسته اکومبنس موش های در معرض PFOS وجود داشت. تعداد ژن هایی که در هیپوکامپ بیان متفاوتی داشتن 34 مورد و در قشر پیش پیشانی 59 مورد بود. بیان متفاوت ژن ها به این معنیه که اون ژن ها در گروه در معرض PFOS در مقایسه با گروه کنترل، فعالیت بیشتر یا کمتری داشتن. این تغییرات می تونه نحوه عملکرد، پاسخ دهی و رشد سلول های آسیب دیده رو تغییر بده.

به طور خاص، محققان تغییراتی رو در ژن های دخیل در تعامل ماتریس خارج سلولی (سیستم پشتیبانی ساختاری مغز) در داخل هسته اکومبنس مشاهده کردن. در قشر پیش پیشانی، قرار گرفتن در معرض PFOS باعث مختل شدن ژن های مسئول متابولیسم گلوتاتیون شد؛ گلوتاتیون یک مسیر بیولوژیکی حیاتیه که مغز برای پاکسازی استرس اکسیداتیو و سموم مضر از اون استفاده می کنه. این یافته ها نگرانی ها را در مورد پیامدهای آلاینده ها و رشد مغز افزایش می دهد، به خصوص با توجه به نقش حیاتی این مسیرهای بیولوژیکی.

تحلیل های آماری نشون داد که بیان متفاوت برخی از این ژن ها ممکنه واسطه بین قرار گرفتن در معرض PFOS و نتایج آزمایش های رفتاری باشه. با وجود اینکه موش ها در این آزمایش اختلالات قابل توجهی در انعطاف پذیری شناختی (موضوعی که در تاثیر تروما کودکی بر مغز و انعطاف پذیری ذهنی نیز به شکل دیگری اهمیت آن بررسی شده است) نشون ندادن، اما نتایج حاکی از این بود که تغییرات ژنی خاص به شدت با تصمیم گیری های تکانشی تر مرتبط هستن. برای مثال، موش های در معرض PFOS در مقایسه با یک پاداش کوچک و فوری، تمایل کمتری به یک پاداش بزرگ اما با تاخیر داشتن و با افزایش زمان انتظار، بیشتر تسلیم می شدن.

نویسندگان مطالعه در چکیده خودشون نتیجه گیری کردن که: «قرار گرفتن در معرض PFOS در دوران رشد ممکنه بیان ژن رو در هسته اکومبنس و قشر پیش پیشانی تغییر بده و با اختلال در انعطاف پذیری شناختی و تصمیم گیری تکانشی همراه بود.»

این مطالعه به درک علمی اثرات PFOS روی سیستم عصبی در حال رشد کمک می کنه. با این حال، باید توجه داشت که این تحقیق روی موش ها انجام شده، نه انسان ها. اگرچه موش ها و انسان ها شباهت های فیزیولوژیکی زیادی darne، اما همچنان گونه های متفاوتی هستن و ممکنه نتایج در انسان ها متفاوت باشه. علاوه بر این، در این مطالعه فقط از یک دوز واحد از این ماده شیمیایی استفاده شده، بنابراین هنوز مشخص نیست که دوزهای محیطی بالاتر یا پایین تر چطور می تونن شدت نتایج رو تغییر بدن. نتایج این مطالعه، اگرچه بر روی موش ها، شواهد مهمی در مورد اثرات آلاینده ها و رشد مغز ارائه می دهد.

این مقاله با عنوان «قرار گرفتن در معرض پرفلوئورواکتان سولفونات (PFOS) در دوران رشد، بیان ژن در هسته اکومبنس و قشر پیش پیشانی را تغییر داده و شناخت را در موش ها مختل می کند: یک تحلیل ترانسکریپتومیک و میانجی گری» توسط دانشمندان برجسته نوشته شده است. این تحقیق ارزشمند، اطلاعات مهمی در زمینه تاثیر آلاینده ها و رشد مغز ارائه می کند و راه را برای مطالعات آینده هموار می سازد.

در نهایت، درک چگونگی تعامل مواد شیمیایی محیطی با ساختارهای حساس مغزی در دوران رشد می تواند به تدوین سیاست های حفاظتی دقیق تر کمک کند. با توجه به پایداری این آلاینده ها در محیط زیست، ضرورت دارد تحقیقات گسترده تری بر روی اثرات بلندمدت آن ها بر سلامت روان و عملکردهای اجرایی انسان صورت گیرد تا از آسیب های احتمالی به نسل های آینده پیشگیری شود.

Early exposure to forever chemicals linked to altered brain genes and impulsive behavior in rats