Altos niveles de mercurio rastreados en tipos particulares de células en cerebros de mamíferos.

4 de enero de 2024

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por Cheryl Pierce, de la Universidad de Purdue

La exposición al mercurio (Hg) es extremadamente neurotóxica en la mayoría de sus formas químicas. Incluso los científicos que estudian los compuestos de mercurio están en riesgo debido a la posible exposición al Hg. El renombrado físico Michael Faraday sufrió envenenamiento por Hg debido a la exposición prolongada a los vapores de Hg, lo que lo llevó a detener su investigación a los 49 años debido al deterioro de su salud. Otro ejemplo es la química de laboratorio Karen Wetterhahn, quien murió por envenenamiento con dimetilmercurio después de que unas gotas escaparon de una pipeta y cayeron en una de sus manos enguantadas de látex.

Se han realizado numerosos estudios sobre la exposición y los efectos del Hg, especialmente en criaturas marinas. Es bien sabido que las personas deben limitar el consumo de ciertos peces, como el atún, debido a la presencia de mercurio. Sin embargo, surge la pregunta: ¿los iones de mercurio pueden llegar al cerebro de los animales terrestres?

La Dra. Yulia Pushkar, profesora de Física y Astronomía en el College of Science de la Universidad de Purdue, inicialmente se mostró escéptica. Ha mantenido un programa de imágenes cerebrales desde 2008 en la Universidad de Purdue. Su grupo, con experiencia en preparación de muestras, mediciones y análisis de datos, es buscado por investigadores de Estados Unidos y de todo el mundo, incluidos los de Japón y más recientemente de Australia.

El grupo de investigación de Pushkar fue encargado de verificar la presencia de Hg en los cerebros de los mangostas recolectados en la isla de Okinawa. Sorprendentemente, las imágenes cerebrales revelaron mercurio en estos animales invasores. El grupo de investigación refinó las imágenes, logrando una resolución de unas pocas decenas de nanómetros para observar las células cerebrales afectadas. Sus hallazgos colaborativos fueron publicados recientemente en Environmental Chemistry Letters.

El misterio de cómo el mercurio ingresa al cerebro de la mangosta sigue sin resolverse. Las posibles fuentes incluyen el agua que beben, los huevos de aves que consumen, la exposición a minerales o incluso el aire que respiran. Una cosa está muy clara, esto es una señal muy negativa.

'El Hg es muy tóxico en bajas concentraciones, ya que puede unirse y afectar la función de biomoléculas esenciales', explica Pushkar. 'La eficiencia de la desintoxicación dependerá de la absorción y de la constante de unión dentro de las acumulaciones detectadas y de una posible fuga de estas si las células cerebrales mueren. Hasta ahora, no se conoce ninguna forma segura de disolver estas acumulaciones en los tejidos y no hay informes de revertir el envenenamiento del sistema neural por Hg. El enfoque principal que todos debemos tomar es evitar cualquier exposición, especialmente crónicas como en el caso de Faraday'.

'Yo estaba escéptica de que se pudiera detectar cualquier Hg. Por lo general, los elementos neurotóxicos, incluso si llegan al cerebro, están presentes en concentraciones extremadamente bajas', explica Pushkar. 'Llevamos estas muestras al Advanced Photon Source en el Argonne National Laboratory, donde los cerebros fueron expuestos a intensos rayos X. Desafiando mi escepticismo, la señal de Hg estaba presente'.

Al escanear muestras cerebrales, los investigadores comenzaron a rastrear áreas cerebrales que parecían tener un mayor contenido de Hg. Después de tres años de estudio y cinco viajes a dos instalaciones nacionales de sincrotrones (Advanced Photon Source en el Argonne National Laboratory y NSLS-II en el Brookhaven National Laboratory), los investigadores ahora pueden informar que las células cerebrales específicas: las células del plexo coroideo (que forman la barrera de líquido cerebroespinal) y los astrocitos de la zona subventricular, contienen puntos ricos en Hg (~0.5-2 micrones de tamaño).

El equipo de investigación de Pushkar cree que estas células ayudan a filtrar el Hg de la sangre y el tejido cerebral y lo almacenan con la ayuda de otro elemento, el selenio (Se). Todavía falta descubrir qué moléculas biológicas que contienen Se se unen al Hg.

El equipo de Pushkar para esta publicación está compuesto por Pavani Devabathini y Gabriel Bury (ambos estudiantes de posgrado) y Darrell Fischer (actualmente en la escuela de posgrado de Harvard), quien era estudiante de pregrado en ese momento. El equipo completo recolectó los datos y Devabathini y Fischer los analizaron. Una vez que los datos fueron analizados, todo el equipo contribuyó a la redacción de la publicación.

Este descubrimiento es significativo para la vigilancia ambiental en animales terrestres y proporciona nuevas herramientas para rastrear el Hg en las células cerebrales, lo que podría afectar la salud y seguridad humana.

'Human activities result in the emission of 2,000 metric tons of mercury compounds annually and we do not fully understand where all this neurotoxic Hg ends up,' says Pushkar. 'Most studies so far focused on marine biota (fish and whales) but apparently terrestrial species are also affected. We expect the human brain reacts to Hg in a similar fashion via interactions with cells of choroid plexus and astrocytes. However, we do not know if the human brain has enough Se-containing biomolecules to bind to Hg.'

Provided by Purdue University