Ensayo de productos químicos sin ensayos con animales en roedores

Método de reemplazo con langostas para comprobar si las sustancias químicas causan trastornos neurológicos del desarrollo en los niños.

11.07.2019 - Alemania

En los últimos años, el número de trastornos neurológicos del desarrollo en los niños ha aumentado. Los datos epidemiológicos sugieren que los factores del estilo de vida y las sustancias químicas utilizadas en nuestro entorno contribuyen a ello. Científicos del Instituto de Fisiología y Biología Celular de la Universidad de Medicina Veterinaria de Hannover (TiHo) publicaron en la revista ALTEX una prueba que puede ser utilizada para probar productos químicos - sin necesidad de roedores de laboratorio.

El cerebro del organismo en crecimiento reacciona más sensible a las sustancias químicas que el adulto. Los compuestos químicos como los pesticidas, los compuestos de mercurio, los PCB o el tolueno ya han demostrado ser una causa de trastornos del desarrollo en los niños. "Desafortunadamente, el número de productos químicos probados hasta la fecha es insignificantemente pequeño, ya que los procedimientos de prueba necesarios son muy complejos y requieren un gran número de experimentos con animales con roedores de laboratorio. Por lo tanto, se necesitan urgentemente pruebas significativas y que ahorren tiempo, que se limiten a los métodos de cultivo celular y sean una alternativa a los experimentos con animales que son muy estresantes", explica el profesor Dr. Gerd Bicker, del Instituto de Fisiología y Biología Celular.

¿Cómo funciona el método?

Durante el desarrollo embrionario de la corteza cerebral de los mamíferos, las señales guía como la proteína semaforina controlan el lugar donde crecen los axones de las células nerviosas (axones). Las sustancias de señalización generan un gradiente de concentración que los axones utilizan como base. "Las semaforinas son transductores de señales para las llamadas neuronas pioneras que emiten los primeros axones en el sistema nervioso en desarrollo", explica Gregor Bergmann, que está trabajando sobre el tema en su tesis doctoral con el profesor Bicker. "Las semiforinas se han conservado en la evolución del virus al hombre, tan poco alteradas." Las neuronas pioneras del embrión del insecto yacen a lo largo de los gradientes de semáforo, el primer tracto sensorial desde las extremidades hasta el sistema nervioso central. La similitud de los mecanismos de búsqueda entre los embriones de insectos y la corteza cerebral de los mamíferos llevó al grupo de investigación de Bickers a utilizar los embriones de langosta como un sistema de pruebas toxicológicas de desarrollo.

Los métodos de reemplazo y suplementación utilizados hasta la fecha registran principalmente propiedades celulares relativamente fáciles de medir, como la viabilidad de las células, la proliferación celular o la síntesis de proteínas neuronales. El desarrollo de un cerebro funcional, sin embargo, requiere interacciones de varias capas de diferentes tipos de células, por ejemplo, cuando las fibras nerviosas en el complejo entorno del tejido neuronal tienen que encontrar con precisión su camino a sus áreas objetivo. El nuevo sistema de pruebas aborda esta complejidad permitiendo a los investigadores cultivar el embrión completo de insecto intacto junto con los productos químicos de prueba. Luego utilizan métodos microscópicos de fluorescencia para cuantificar si las neuronas pioneras se forman en el tejido, crecen y cometen errores. Los resultados del proyecto financiado por el Ministerio Federal de Educación e Investigación muestran la sensibilidad del sistema a los pesticidas, los bloqueadores de los canales de calcio y las sustancias que influyen en la estructura del citoesqueleto.

Las posibilidades de aplicación

Para que la prueba del insecto pueda utilizarse de forma rutinaria como método alternativo y complementario a la experimentación con animales, debe ser normalizada. "El proceso tomará varios años", dice Bicker. Se podría entonces utilizar para determinar si la corteza cerebral está correctamente interconectada bajo la influencia de productos químicos de prueba en mamíferos. Además, podría utilizarse como un método de reemplazo y suplementación para examinar los agentes farmacológicos que promueven el crecimiento de las conexiones neuronales y así ayudar a regenerar el sistema nervioso después de las lesiones.

"El proyecto recibe un toque especial si se tiene en cuenta que los científicos han estado investigando intensamente la biología del desarrollo de los saltamontes durante un siglo con el fin de desarrollar estrategias para combatir esta plaga de insectos formadores de enjambres. Esta investigación básica demostró que el embrión de la langosta es un organismo modelo claro para estudiar cómo se forman y crecen las células nerviosas", dijo Bicker.

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Publicación original

"An Intact Insect Embryo for Developmental Neurotoxicity Testing of Directed Axonal Elongation"; Gregor A. Bergmann, Sarah Frömbling, Nina Joseph, Karsten Bode, Gerd Bicker, Michael Stern; ALTEX; 2019

https://www.quimica.es/noticias/1161867/ensayo-de-productos-quimicos-sin-ensayos-con-animales-en-roedores.html