Saúde Humana

O Expossoma Humano

Introdução ao expossoma

É amplamente conhecido o fato que, não só o genótipo, mas também o ambiente influencia na expressão do fenótipo, por mais que ainda não se saiba exatamente como se dá essa influência. É curioso, por exemplo, como, em algumas pessoas, genes específicos sofrem influências ambientais e, em outras pessoas, os mesmo genes não sofrem. A diferença do grau de influência sofrida pelos mesmos genes em indivíduos diferentes também varia, mesmo considerando a exposição aos mesmos fatores ambientais.

A exemplo de fatores ambientais que aumentam os riscos de câncer, como os carcinógenos, vários outros fatores também podem estar associados a doenças, como asma, alergia, problemas cardíacos, entre outras. 

Seguindo a tendência dos estudos do Genoma, que se referem à caracterização do material genético do indivíduo; Proteoma, que é o estudo de todas as proteínas humanas; Microbioma, que é o estudo de todos os microrganismos que habitam em nosso corpo, e todos os “omas” conhecidos, surge então o conceito de Expossoma. 

Definindo expossoma

O termo expossoma foi cunhado por Christopher Paul Wild, em 2005, e de uma forma mais ampla, generalizava a influência de todos os fatores ambientais externos no organismo humano. Posteriormente, os fatores ambientais passaram a ser mais refinados e agrupados quanto às suas características. Especificamente falando, metabólitos e produtos químicos dentro de uma pessoa, passaram a ser considerados como fatores ambientais internos, para se diferenciar dos fatores ambientais externos, como sol, poluição e vento. 

Por exemplo, alimentação e medicamentos quando ingeridos, são metabolizados e seus subprodutos geram consequências dentro do organismo. Nesse caso, a dieta é o fator ambiental externo que vai interferir com moléculas no interior do organismo. Em suma, segundo Rappaport (2011), os fatores ambientais externos influenciam os fatores ambientais internos. Podemos definir os fatores ambientais como sendo originários de: 

  • Fonte externa: Radiação, poluição da água e ar, dieta, drogas, estresse, infecções, comportamento e estilo de vida;
  • Fonte interna:  Inflamação, doenças preexistentes, peroxidação lipídica e outros metabólitos, estresse oxidativo, flora intestinal.

Após 16 anos de criação do conceito expossoma, a comunidade científica parece ter entrado num consenso que define melhor o que são as fontes ambientais externas que influenciam o ambiente interno de cada indivíduo (figura 1).

Figura 1: Expossoma, influência do ambiente externo, no ambiente interno do nosso corpo. Ecossistema: Clima; Áreas verdes; Poluição do ar e água; Ambiente urbano e etc. Social: Renda familiar; Desigualdade; Normas Culturais; Redes Sociais e etc. Físico-Químico: Temperatura/umidade; Campos eletromagnéticos; Luz; Odor e ruído; Químicos; Radiações e etc. Estilo de vida: Atividades físicas; Dieta; Tabagismo e etc.

Portanto, expossoma se refere à exposição que o organismo sofre do ambiente externo e as consequências dessa exposição nas moléculas biológicas de cada indivíduo, como as proteínas, enzimas, DNA e RNA. A exposição aos químicos, medicamentos, dietas, o que fazemos, nossas experiências, onde vivemos e trabalhamos, estão diretamente associados a nossa qualidade de vida e/ou riscos à saúde.

Qual é a importância do expossoma?

É importante relembrar que: 

  • Genótipo + meio ambiente = expressão do fenótipo

Genótipo é constituído por todos os genes que expressam proteínas, enzimas e RNA (a expressão do gene é o fenótipo) em nossas células, e isso é fundamental para garantir a saúde do indivíduo. Mas os genes, por sua vez, estão sob forte influência dos fatores ambientais. 

Apesar de ainda se ter muito a desvendar, o genótipo é bem caracterizado. Quanto aos fatores ambientais que influenciam os genes, pouca coisa sabemos, apenas temos o conhecimento de que existem. Então, considerando que a saúde humana é influenciada por duas coisas, seu DNA e o meio ambiente, é de fundamental importância darmos um passo em direção ao entendimento sobre as influências ambientais nas moléculas humanas, como as proteínas e nosso DNA. 

O que sabemos sobre o expossoma?

Nas palavras de Rappaport e Smith (2010): “os efeitos tóxicos são mediados por produtos químicos que alteram moléculas críticas, células e processos fisiológicos dentro do corpo […] sob esta visão, as exposições não se restringem a produtos químicos (tóxicos) que entram no corpo pelo ar, água ou alimentos, por exemplo, mas também incluem produtos químicos produzidos por inflamação, estresse oxidativo, peroxidação lipídica, infecções, flora intestinal e outros processos naturais.”

Considerando as fontes mencionadas no segundo tópico do texto, e as palavras de Rappport no parágrafo acima, o pesquisador propôs duas abordagens para o estudo do expossoma: 

  • Abordagem de baixo pra cima: estuda o efeito do ambiente externo nos corpos;
  • Abordagem de cima para baixo: biomonitoramento de amostras de sangue.

O Biomonitoramento do sangue parece mais simples, pois metodologias laboratoriais podem ser suficientes para análise da constituição sanguínea naquele dado momento. Esse tipo de abordagem estuda a exposição endógena, mas perde a exposição exógena. Já a abordagem de baixo para cima é mais complexa, considerando a ampla gama dos interferentes ambientais existentes, mas perde a exposição endógena.  

Em um estudo realizado na Califórnia em 2018, Jiang e colaboradores usaram um dispositivo desenvolvido por eles em 15 indivíduos, durante 890 dias e mais de 66 rotas geográficas distintas. O dispositivo é capaz de monitorar diferentes fatores ambientais externos que bombardeiam os seres humanos durante a vida. Após captar diversos componentes bióticos como vírus, bactérias, partículas de plantas, fungos e outros animais microscópicos, bem como os componentes abióticos (químicos) oriundos do ambiente e que se associam ao nosso corpo, eles analisaram cada componente por Liquid Chromatography-Coupled Mass Spectrometry (LC-MS) e Next Generation Sequencing (NGS). A figura 2, mostra um diagrama das análises.

Figura 2. Um dispositivo vestível foi modificado para coletar compostos bióticos (biológicos) e abióticos (químicos) simultaneamente de exposições ambientais transportadas pelo ar, que foram analisados pelas tecnologias NGS e LC-MS, respectivamente. 

Os estudos mostraram uma miscelânea de microrganismos, elementos químicos e outros compostos, como pólens e etc. Carinhosamente eles disseram que: “Cada indivíduo possui sua própria nuvem ou aura viva”. É curioso o dado observado que, mesmo em indivíduos localizados na mesma área geográfica, o expossoma variava consideravelmente.

Futuro do expossoma

 “Todos nós estamos expostos a uma vasta e dinâmica nuvem de micróbios, produtos químicos e partículas que, se visíveis, podem nos fazer parecer algo como Celeiro de Amendoim”, essas foram as palavras de Michael Snyder, um dos autores do trabalho mencionado anteriormente. De fato, até então a ciência apenas sabia que éramos bombardeados por fatores ambientais, mas o estudo de Jiang, mostrou, em maiores detalhes, a complexidade dos fatores ambientais que influenciam a biologia humana. 

Além do trabalho realizado por Jiang e colaboradores em 2018, uma outra iniciativa pode ajudar a revolucionar os estudos do expossoma. Uma rede de dados chamada NORMAN promove a troca de informações sobre substâncias ambientais emergentes. A rede NORMAN também incentiva a validação e a harmonização de métodos de medição para controle dessas substâncias, facilitando a troca de informações acerca dessas substâncias nos quatro cantos do globo.

Os estudos mencionados acima, aliados ao controle das substâncias pela rede NORMAN, representam um passo importante nas pesquisas sobre o expossoma e sua real implicação na biologia e fisiologia do organismo humano. A medicina personalizada entra em uma nova era, uma vez que os mecanismos de influência ambiental na genética humana começam a ser mais detalhados. Dessa forma, doenças respiratórias, asma, alergias, inflamação crônica, doenças cardíacas e até mesmo o câncer, serão melhores compreendidos.

Considerações finais

Com o advento do genoma humano, pensamos que muitas doenças poderiam ser solucionadas, mas, o que vimos, foi o contrário. Evidências mostram que as variantes genéticas, por si só, explicam uma fração limitada para os riscos de doenças crônicas (~10% a 30%). A exemplo das doenças cardíacas, que são as principais causas de mortalidade em vários países, a genética contribui com menos da metade dos riscos, ou seja, a outra parte (~70% a 90%) são atribuídas as exposições ambientais do dia a dia. 

Corroborando a influência ambiental, o projeto Global Burden Disease (GBD), analisou a carga de 84 doenças metabólicas, associando dados ambientais, fatores de riscos ocupacionais e comportamentais em mais de 190 países e territórios. Nas análises, foram concluídos que muitos desses riscos são modificáveis ou sofrem influências ambientais e contribuem para ~60% das mortes no planeta.

O texto nos traz uma visão de que o Expossoma é uma ciência em ascensão e promete trazer respostas fundamentais sobre as consequências nocivas dos efeitos ambientais externos na biologia do organismo humano. 

Referências bibliográficas

Jiang, C., Wang, X., Li, X., Inlora, J., Wang, T., Liu, Q., & Snyder, M. (2018). Dynamic Human Environmental Exposome Revealed by Longitudinal Personal Monitoring. Cell. https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.08.060

Nakamura, J., Mutlu, E., Sharma, V., Collins, L., Bodnar, W., Yu, R., Lai, Y., Moeller, B., Lu, K., & Swenberg, J. (2014). The endogenous exposome. DNA Repair. https://doi.org/10.1016/j.dnarep.2014.03.031

Rappaport, S. M. (2011). Implications of the exposome for exposure science. In Journal of Exposure Science and Environmental Epidemiology. https://doi.org/10.1038/jes.2010.50

Rappaport, S. M., & Smith, M. T. (2010). Environment and disease risks. In Science. https://doi.org/10.1126/science.1192603

Siroux, V., Agier, L., & Slama, R. (2016). The exposome concept: A challenge and a potential driver for environmental health research. European Respiratory Review. https://doi.org/10.1183/16000617.0034-2016

Vermeulen, R., Schymanski, E. L., Barabási, A. L., & Miller, G. W. (2020). The exposome and health: Where chemistry meets biology. Science. https://doi.org/10.1126/science.aay3164

Wild, C. P. (2012). The exposome: From concept to utility. In International Journal of Epidemiology. https://doi.org/10.1093/ije/dyr236

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