O impacto da exposição química sobre o transcriptoma de trabalhadores formais e informais / The impact of chemical exposure on the transcriptome of formal and informal workers

Introdução: Exposições químicas podem variar em populações geograficamente distintas, com diferentes hábitos, estilos de vida e características individuais. Alguns elementos químicos encontrados no ambiente são capazes de alterar a expressão gênica humana. Objetivos: a) quantificar as concentrações de elementos potencialmente tóxicos (EPTs: As, Cd, Cr, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb, Sb, Sn, e Zn) na urina da população de Limeira, e nas peças de joias e pó de solda; b) quantificar as concentrações de EPTs no sangue dos participantes de Limeira e Volta Redonda; c) avaliar os riscos de doenças associadas à exposição ocupacional; d) avaliar o impacto da exposição ocupacional na expressão gênica de trabalhadores formais e informais. Métodos: O grupo Exposto foi composto por trabalhadores informais que realizam soldagem de joias e bijuterias em ambiente domiciliar na cidade de Limeira, SP; e por trabalhadores formais da Companhia Siderúrgica Nacional, em Volta Redonda, RJ. O grupo Controle incluiu moradores dos mesmos bairros dos trabalhadores, mas que não desenvolviam nenhuma atividade diretamente relacionada à exposição química. Amostras de sangue foram coletadas para quantificação de glicose, insulina, perfil lipídico, EPTs e para análise transcriptômica. Em Limeira, também foi quantificada a concentração de EPTs na urina. Para transcriptômica, o RNA foi extraído e hibridizado com Agilent SurePrint G3 Human Gene Expression 8x60K v2 Microarray. O pré-processamento, análise estatística e de vias de interesse foram realizados no software GeneSpring GX. Todos os participantes preencheram questionários sobre hábitos, percepção de risco, morbidade referida e exposição ocupacional. A associação entre exposição a EPTs e desfechos de saúde foi testada por modelo de regressão de Poisson multivariado. Resultados: Nos trabalhadores informais, foram detectados 16 genes superexpressos e 33 subexpressos em comparação com os controles (fold-change > 2). A análise de vias indicou genes enriquecidos em vias do processo inflamatório (quimiocinas MAPK, receptor Toll-like e NF-kappa B). Nos trabalhadores formais, foram encontrados 20 genes superexpressos e 50 subexpressos, com vias relacionadas à resposta imune e ao processo de aterosclerose. O único gene diferencialmente expresso (DEG) em comum nas duas populações foi o IFI27 relacionado na literatura a diferentes tipos de câncer. A produção informal de joias de Limeira foi associada a exposição dos trabalhadores ao Cd, com concentrações significativamente maiores na urina e no sangue dos trabalhadores comparado aos controles. Além disso, foi observada uma associação positiva entre as concentrações de Cd no sangue e a glicemia. As concentrações de As e Pb também foram maiores no sangue dos trabalhadores informais comparado aos controles, sendo que participantes com concentrações de Pb superiores a 2,6 µg dL-1 apresentaram prevalência de manifestações neurológicas 2,3 vezes maior (IC 95%: 1,17 - 4,58; p = 0,02). Não foram observadas diferenças significativas nos EPTs entre os grupos de Volta Redonda, provavelmente devido ao uso de equipamentos de proteção individual e à poluição ambiental na região. Conclusão: As diferenças na expressão gênica relacionadas à exposição ocupacional estão associadas, principalmente, à inflamação e à resposta imune. Os resultados sugerem que a exposição ocupacional prolongada a elementos tóxicos pode levar a consequências negativas para a saúde, como por exemplo, um aumento da prevalência de manifestações neurológicas. Os resultados exploratórios desta tese são um ponto de partida para estudos em populações sensíveis e pouco estudadas, especialmente, de países em desenvolvimento. Análises adicionais devem ser realizadas para investigar efeitos diretos e validar associações causais.

Introduction: Chemical exposures may vary in geographically distinct populations, with different habits, lifestyles, and individual characteristics. Objectives: a) to determine potentially toxic elements' (EPTs: As, Cd, Cr, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb, Sb, Sn, and Zn) in the urine of the population of Limeira, and in jewelry pieces and soldering powder; b) determine the PTEs concentrations in the participants' blood from Limeira and Volta Redonda municipalities; c) investigate disease risks associated with occupational exposure; d) to evaluate the impact of occupational exposure on gene expression profile. Methods: The exposed group was composed of informal workers who perform soldering of jewelry inside their houses in the city of Limeira, SP; and formal workers from a steel company in the city of Volta Redonda, RJ. Control participants were recruited from the same neighborhoods without occupational chemical exposure. Blood samples were collected for blood glucose, insulin, lipid profile, and PTE determinations, and for transcriptomic analysis. In Limeira, PTE concentration in urine was also determined. RNA was extracted and hybridized to Agilent SurePrint G3 Human Gene Expression 8x60K v2 Microarray for transcriptomics analysis. Pre-processing, statistical, and pathway analysis were performed in GeneSpring GX software. All participants completed questionnaires about household risk, reported morbidity, and occupational exposure. The association between PTEs exposure and health outcomes was tested by a multivariable robust Poisson regression model. Results: 16 up- and 33 down-regulated genes (fold-change > 2) were observed in the informal workers. Pathway analysis revealed genes enriched in inflammatory process (MAPK, Toll-like receptor, and NF-kappa B chemokine signaling pathways). In formal workers, 20 up- and 50 down-regulated genes were found with pathways related to immune response and atherosclerosis development. The gene IFI27 which has been associated with various types of cancer was the only one commonly differentially expressed between informal and formal workers. Informal jewelry production in Limeira increased exposure to Cd, with significantly higher concentrations in the urine and blood of informal exposed workers compared to controls. Furthermore, a positive association was observed between blood Cd concentrations and glycemia. The blood concentration of As and Pb were also Participants with Pb concentrations higher than 2.6 µg dL-1 showed a prevalence of neurological manifestations 2.3 times higher (95% CI: 1.17 - 4.58; p = 0.02) than those with lower lead concentrations. No significant differences were observed between formal workers from Volta Redonda and their control group, probably, because of the use of individual protection equipment and the environmental pollution in the region. Conclusion: Differences in gene expression related to occupational exposure are mainly associated with inflammation and immune response. The results suggest that prolonged occupational exposure to toxic elements could lead to negative health outcomes, such as higher prevalence of neurological manifestations. These exploratory results are a starting point for analysis in sensitive and understudied populations, especially in developing countries. Further analysis should be carried out to investigate its direct effects and to validate causal associations.

Advances in analytical methods of relationship between exposome and health outcomes / 中华预防医学杂志

The research on the relationship between single exposure and health outcomes is not comprehensive without a capability of systematically revealing the cause. At present, some studies have explored the relationship between exposome and health outcomes. However, due to the large data of exposome and the correlation among exposure factors, there is still a lack of effective methods to analyze the relationship between exposome and health outcomes. This study reviews the previous literature, combs the analysis methods of the relationship between exposome and health outcomes, and points out that agnosticism combined with middle-level information can significantly reduce the false positive rate, so as to provide a reference for accurately identifying the influencing factors of health outcomes in extensive exposome.

Un disco duro en un diente de leche / A Hard Drive in a Milk Tooth

Cuando Gregor Mendel descubrió las leyes de la herencia, la primera acogida fue la incomprensión. Más de treinta años después, la reacción fue dividida: algunos comenzaron a aplicar su enfoque hasta lograr gigantescos avances en los estudios genéticos durante toda la primera mitad del siglo XX, otros proclamaron a la genética como una pseudociencia. La cabeza visible de esta segunda tendencia fue el ingeniero agrónomo soviético Trofim Denísovich Lysenko (1898-1976), quien afirmaba que los seres vivos podían ser modificados únicamente por el ambiente, sin tener en cuenta su herencia genética. El gran perdedor de aquella polémica fue Lysenko, y con él, la ciencia soviética, y todo lo que ello pudo implicar para el desarrollo de la medicina y la agricultura de aquel gran país. A partir de 1952 los avances de la genética y la biología molecular han marchado a pasos agigantados, y nuestro país no se ha quedado atrás: las vacunas cubanas son resultado de la aplicación de la biotecnología al combate contra el horrendo flagelo de la Covid-19. Crucial en ese avance fue el éxito del proyecto del genoma humano, cuando se lograron descifrar 3200 millones de pares de bases de ADN que contienen unos 20,500 genes. Con la culminación del proyecto del genoma humano en 2003, y en concordancia con las ideas prevalecientes entre los biólogos de aquel momento, se anticipaba que los novedosos métodos genómicos permitirían encontrar las causas y sugerir el tratamiento para las enfermedades crónicas responsables de la mayor parte de la mortalidad entre los seres humanos. Como resultado, se impulsaron estudios de asociación a escala genómica (genome-wide association studies, GWAS). Sin embargo, los resultados de tales estudios fueron bastante modestos. Así, en gemelos se encontró que las bases genéticas comunes podían explicar solamente el 8 por ciento...(AU)

Relación entre microbiota intestinal, epigenética y exposoma en la salud materno infantil / Relation between intestinal microbiota, epigenetics and exposome in mother-child health

Introducción: El exposoma, la epigenética y la microbiota de un individuo son categorías que se interrelacionan y pueden contribuir a una mejor comprensión del proceso salud enfermedad. Objetivo: Exponer la relación entre las categorías mencionadas con enfoque biopsicosocial. Métodos: Búsqueda bibliográfica en Medline, Pubmed, Scielo, LILACS y Cochrane en los últimos cinco años en idioma inglés y español, sobre la relación entre nutrición y aparición de enfermedades, el eje intestino cerebro, la correspondencia entre epigenética y el exposoma y la microbiota intestinal y su relación con algunas afecciones. Resultados: La alimentación adecuada de la madre, en calidad y cantidad, es un seguro de salud para la vida futura del hombre. El eje intestino cerebro puede afectarse por factores de riesgo, de ahí la importancia de regular su funcionamiento para la prevención de enfermedades como la depresión, síndrome de ansiedad, sobrepeso, y otras. El 10 por ciento del riesgo de padecer enfermedades crónicas puede deberse a factores genéticos pero se desconoce que muchas exposiciones humanas al ambiente, podrían iniciar procesos de enfermedad en el futuro. El exposoma es una herramienta útil para evaluar factores de riesgo de enfermedades generadas por el medio ambiente: exposición a productos químicos y contaminantes; el estilo de vida, el nivel socioeconómico y el entorno social de un individuo. Consideraciones finales: La ruptura del equilibrio entre la microbiota intestinal, la epigenética y el exposoma está relacionada con la etiopatogenia de diversas enfermedades, con las características individuales del ser humano y su relación con el medio ambiente(AU)

Introduction: Exposome, epigenetics and microbiota of an individual are categories that are interrelated and can contribute to a better understanding of the health-sickness process. Objective: To deepen the comprehensive analysis of the mentioned categories with a biopsychosocial approach. Methods: A bibliographic search in Medline, Pubmed, Scielo, LILACS and Cochrane databases was made in the last five years in English and Spanish, on the relation between nutrition and diseases onset, the intestine-brain axis, the correspondence between epigenetics and the exposome, and intestinal microbiota and its relation with some conditions. Results: The proper feeding of the mother in quality and quantity is a health insurance for the future life of a person. The intestine -brain axis can be affected by risk factors, hence the importance of regulating its functioning for the prevention of diseases such as depression, anxiety syndrome, overweight, and others. 10 percent of the risk of chronic diseases may be due to genetic factors but it is unknown that many human exposures to the environment could initiate disease processes in the future. The exposome is a useful tool to evaluate risk factors for diseases generated by the environment: exposure to chemicals and contaminants, lifestyle, socioeconomic status and social environment of an individual. Final considerations: The rupture of the equilibrium between intestinal microbiota, epigenetics and exposome is related to the etiopathogenesis of various diseases, with the individual characteristics of human beings and their relationship with the environment(AU)