Un comune pesticida,clorpirifos, può alterare lo sviluppo cerebrale di un bambino prima della nascita, con effetti fino all’adolescenza.

A questa ricerca hanno collaborato ricercatori della Mailman School of Public Health della Columbia University, del Children’s Hospital di Los Angeles e della Keck School of Medicine della USC. Hanno monitorato 270 bambini e adolescenti partecipanti alla coorte di nascita del Columbia Center for Children’s Environmental Health. Tutti i soggetti erano nati da madri afroamericane e latinoamericane e presentavano livelli rilevabili di CPF nel sangue del cordone ombelicale. Tra i 6 e i 14 anni, questi partecipanti sono stati sottoposti a valutazioni comportamentali e a risonanza magnetica cerebrale.

Come l’esposizione influisce sullo sviluppo cerebrale

I risultati hanno mostrato una chiara relazione dose-dipendente. Livelli più elevati di esposizione prenatale agli insetticidi sono stati direttamente associati ad alterazioni più significative nella struttura, nella funzione e nella salute metabolica del cervello. Inoltre, i soggetti con livelli di esposizione più elevati hanno mostrato prestazioni inferiori nei test che misurano la velocità motoria e la programmazione motoria. I ricercatori hanno concluso che l’esposizione prenatale al CPF sembra causare disturbi persistenti nello sviluppo cerebrale, proporzionali alla quantità di esposizione ricevuta dal bambino prima della nascita.

La fonte di esposizione e i rischi in corso

Sebbene l’Agenzia per la Protezione Ambientale degli Stati Uniti (EPA) abbia vietato l’uso del CPF in ambienti interni nel 2001, la sostanza chimica continua a essere utilizzata in agricoltura su diverse varietà di frutta, cereali e ortaggi non biologici. Di conseguenza, le persone che vivono vicino a zone agricole potrebbero ancora entrare in contatto con la tossina attraverso la polvere e l’aria esterna.

“L’attuale esposizione diffusa, a livelli paragonabili a quelli riscontrati in questo campione, continua a mettere a rischio i lavoratori agricoli, le donne in gravidanza e i bambini non ancora nati. È di vitale importanza continuare a monitorare i livelli di esposizione nelle popolazioni potenzialmente vulnerabili, in particolare nelle donne in gravidanza che vivono in comunità agricole, poiché i loro neonati continuano a essere a rischio”, ha spiegato Virginia Rauh, ScD, autrice senior dello studio e titolare della cattedra Jane e Alan Batkin di Salute della Popolazione e della Famiglia presso la Columbia Mailman School.

Proteggere lo sviluppo cerebrale precoce

I ricercatori sottolineano che gli effetti di questo singolo pesticida sono stati riscontrati in ampie aree del cervello. Poiché altri pesticidi organofosfati possono comportare rischi simili, il team suggerisce che le persone dovrebbero prendere precauzioni per ridurre l’esposizione durante la gravidanza e la prima infanzia, periodi in cui il cervello si sviluppa rapidamente e rimane altamente sensibile alle sostanze tossiche.

“Le alterazioni del tessuto cerebrale e del metabolismo che abbiamo osservato con l’esposizione prenatale a questo specifico pesticida erano notevolmente diffuse in tutto il cervello. È probabile che altri pesticidi organofosfati producano effetti simili, il che giustifica la cautela nel ridurre al minimo l’esposizione durante la gravidanza, l’infanzia e la prima fanciullezza, periodi in cui lo sviluppo cerebrale è rapido e particolarmente vulnerabile a queste sostanze chimiche tossiche”, ha affermato il primo autore dello studio, il dottor Bradley Peterson, vicepresidente per la ricerca e primario di psichiatria infantile e adolescenziale presso la Keck School of Medicine della USC.

Contributori e finanziamenti dello studio

A questa ricerca ha partecipato un ampio team di esperti, tra cui Howard Andrews, Wanda Garcia e Frederica Perera della Columbia Mailman; Sahar Delavari, Ravi Bansal, Siddhant Sawardekar e Chaitanya Gupte dell’Institute for the Developing Mind del Children’s Hospital di Los Angeles; e Lori A. Hoepner della SUNY Downstate School of Public Health.

Il progetto è stato finanziato dal National Institute of Environmental Health Sciences, dal programma STAR dell’Agenzia statunitense per la protezione dell’ambiente (EPA), dal National Institute of Mental Health e dalla John and Wendy Neu Family Foundation. Ulteriori finanziamenti sono stati forniti da un donatore anonimo, dalla famiglia Robert Coury, dall’Inspirit Fund e da Patrice e Mike Harmon.

Per quanto riguarda i conflitti di interesse, il Dott. Peterson è Presidente di Evolve Psychiatry Professional Corporation e consulente di Evolve Adolescent Behavioral Health, dove riceve stock option e fornisce testimonianze in qualità di esperto. Il Dott. Peterson e il Dott. Bansal sono titolari di un brevetto statunitense (numero 61/424,172) e il Dott. Peterson detiene altri due brevetti statunitensi (61/601,772 e 8,143,890B2). Tutti gli altri autori non hanno segnalato conflitti di interesse, né attuali né potenziali.

Astratto

Importanza   Il clorpirifos (CPF) è uno degli insetticidi più utilizzati al mondo. Studi preclinici e clinici hanno suggerito che l’esposizione prenatale al CPF sia neurotossica, ma i suoi effetti sul cervello umano sono sconosciuti.

Obiettivo:   Identificare le associazioni tra l’esposizione prenatale al CPF e la struttura, la funzione e il metabolismo cerebrale nei bambini in età scolare.

Disegno dello studio, contesto e partecipanti   Questo studio prospettico longitudinale di coorte sulla gravidanza è stato condotto da gennaio 1998 a luglio 2015, con analisi dei dati da febbraio 2018 a novembre 2024 in una comunità nella parte settentrionale di Manhattan e nel South Bronx, a New York. Delle 727 donne in gravidanza di origine afroamericana o dominicana nella coorte di comunità originale, 512 avevano i livelli di CPF misurati al momento del parto. I figli di età pari o superiore a 6 anni sono stati contattati per una risonanza magnetica (RM).

Esposizione   prenatale al CPF.

Principali esiti e misure:   misure anatomiche di risonanza magnetica (RM) dello spessore corticale e dei volumi locali di sostanza bianca, indici di imaging con tensore di diffusione della microstruttura tissutale, indici di spettroscopia RM della densità neuronale, misure di arterial spin labeling del flusso sanguigno cerebrale regionale e misure di performance cognitiva. Le ipotesi predefinite prima della raccolta dei dati includevano anomalie strutturali correlate alla CPF nelle cortecce frontotemporali, nei gangli della base e nelle vie di sostanza bianca che li interconnettono, e una ridotta densità neuronale.

Risultati   I partecipanti includevano 270 giovani (123 maschi e 147 femmine) di età compresa tra 6,0 e 14,7 anni (età media [DS], 10,38 [1,12] anni) con madri che si auto-identificavano come dominicane o afroamericane. Livelli progressivamente più elevati di esposizione prenatale al CPF sono stati associati significativamente nell’infanzia a cortecce frontali, temporali e posteroinferiori progressivamente più spesse; volumi ridotti di sostanza bianca nelle stesse regioni; maggiore anisotropia frazionaria e minore diffusività nella sostanza bianca della capsula interna; minore flusso sanguigno regionale in tutto il cervello; indici inferiori di densità neuronale nei tratti profondi di sostanza bianca; e prestazioni peggiori nei compiti di motricità fine (β, −0,30; t ₂₆₁ = −5,0; P < 0,001) e di programmazione motoria (β, −0,27; t ₂₆₁ = −4,36; P < 0,001).

Conclusioni e rilevanza   L’esposizione prenatale al CPF è stata associata ad un’alterata differenziazione del tessuto neuronale in sostanza grigia e bianca corticale, a una maggiore mielinizzazione della capsula interna, a prestazioni motorie inferiori e a un metabolismo neuronale profondamente compromesso in tutto il cervello. È noto che il CPF aumenta lo stress ossidativo e l’infiammazione e, di conseguenza, compromette la funzionalità mitocondriale, lo sviluppo neuronale e la maturazione delle cellule progenitrici degli oligodendrociti responsabili della mielinizzazione assonale. Questi effetti molecolari e cellulari del CPF probabilmente spiegano, almeno in parte, le associazioni osservate tra CPF e peggiori esiti cerebrali e motori a lungo termine.