Chemicaliën gevonden in sigarettenrook, fabrieken en verbrandingsovens kunnen interfereren met de cruciale vroege stadia van de embryonale ontwikkeling, suggereert nieuw onderzoek van het Francis Crick Institute.

De studie, gepubliceerd in Stamcelrapporten , onderzocht de effecten van chemicaliën die de arylkoolwaterstofreceptor activeren in muisstamcellen en embryo's. Deze receptor wordt normaal gesproken in- en uitgeschakeld door natuurlijke processen in het lichaam, maar arylkoolwaterstoffen geproduceerd door onvolledige verbranding of industriële processen kunnen het ingeschakeld houden. Toen zwangere muizen werden blootgesteld aan synthetische arylkoolwaterstoffen, de ontwikkeling van hun embryo's werd in zeer vroege stadia beïnvloed.

Problemen bij de ontwikkeling van het embryo leiden doorgaans tot een miskraam of doodgeboorte, terwijl eerder is aangetoond dat embryo's die zich ontwikkelen na blootstelling aan arylkoolwaterstoffen vaak ontwikkelingsproblemen hebben, waaronder een gespleten gehemelte. Tot nu, echter, het moleculaire mechanisme waarmee dergelijke chemicaliën de ontwikkeling beïnvloeden, was niet bekend.

De nieuwe studie heeft nu onthuld dat arylkoolwaterstoffen het fundamentele netwerk aantasten dat cellen in zich ontwikkelende embryo's vertelt welk celtype ze moeten worden.

"Cellen in het vroege embryo beginnen allemaal als 'totipotente' cellen, wat betekent dat ze elk celtype in het lichaam of de placenta kunnen worden, " legt Dr. Manolis Gialitakis van het Francis Crick Institute uit, eerste auteur van het artikel. "De vroegste keuze die een cel maakt, is of hij een embryonale stamcel wil worden, of een celtype dat uiteindelijk deel gaat uitmaken van de placenta. Embryonale stamcellen staan ​​vervolgens voor de keuze of ze cellen willen worden die de dooierzak zullen vormen of cellen die het embryo zullen vormen.

"Door embryonale stamcellen en embryo's in verschillende ontwikkelingsstadia te analyseren, we ontdekten dat arylkoolwaterstoffen beide fundamentele beslissingen beïnvloeden. Dit en andere verstoringen leidden ertoe dat een aanzienlijk deel van de embryo's zich helemaal niet ontwikkelde, het benadrukken van de cruciale aard van deze vroege differentiatiebeslissingen. Embryo-ontwikkeling is ongelooflijk complex, dus de timing van elke celbeslissing is de sleutel tot een succesvolle ontwikkeling. We hebben een breed scala aan eiwitten geïdentificeerd die interageren met de arylkoolwaterstofreceptor, waardoor we de verschillende processen in kaart konden brengen die worden beïnvloed wanneer het abnormaal wordt geactiveerd."

De arylkoolwaterstofreceptor (AhR) speelt een belangrijke rol in de menselijke gezondheid, en lage niveaus van arylkoolwaterstoffen zijn natuurlijk overal om ons heen. Echter, er zijn veel bronnen van synthetische arylkoolwaterstoffen zoals dioxines die niet worden gemetaboliseerd en die lange tijd in het menselijk lichaam kunnen blijven, ernstige schade veroorzaken.

"Het is opvallend om te zien hoe fundamenteel deze chemicaliën de ontwikkeling van embryo's kunnen veranderen, ", zegt dr. Gialitakis. "Omdat ze worden aangetroffen in tabaksrook, dit zou kunnen helpen verklaren hoe roken kan leiden tot geboorteafwijkingen en lagere vruchtbaarheidscijfers. Omdat deze chemicaliën lang in het lichaam kunnen blijven, rokers die kinderen willen, moeten overwegen om enkele maanden te stoppen voordat ze proberen zwanger te worden."

Dr Brigitta Stockinger, senior auteur van het artikel van het Francis Crick Institute, zegt:"We weten al dat AhR fungeert als een essentieel controlecentrum om onze immuunafweer in stand te houden, vooral in onze darmen, longen en huid. Deze laatste studie bouwt voort op onze kennis en toont aan dat blootstelling van stamcellen aan AhR-activering, vooral als langdurig en niet-fysiologisch, speelt een nadelige rol in de vroegste dagen van de embryonale ontwikkeling. We kijken nu naar de gevolgen van tijdelijke AhR-activering door fysiologische liganden in vergelijking met langdurige activering door chemicaliën die moeilijk te metaboliseren zijn."