Exposición al aluminio y al hierro en sangre materna y en la del cordón umbilical e incidencia de defectos cardíacos congénitos (CC).
Investigadores chinos publicaron en la edición del 22 de enero de 2024 del Peer Journal los resultados de un estudio que analizó la asociación entre la exposición al aluminio y al hierro en la sangre materna y en la sangre del cordón umbilical y la incidencia de defectos cardíacos congénitos (CC) en los niños*.
Estos defectos son el principal tipo de discapacidad congénita y afectan a 1 de cada 100 personas; se asocian con una alta incidencia de mortalidad y discapacidad neonatal en todo el mundo.
Si bien las investigaciones han demostrado que tanto los factores genéticos como los ambientales contribuyen a las enfermedades del corazón en esta población, la causa subyacente de la mayoría de los casos de enfermedades del corazón sigue siendo desconocida.
Los estudios epidemiológicos han sugerido que la exposición prenatal a factores ambientales, como los metales pesados, puede estar relacionada con defectos congénitos, incluidas los que afectan el corazón.
El aluminio (Al) es el elemento más abundante en la vida humana, con una amplia gama de usos que incluyen utensilios de cocina, aditivos alimentarios, ingredientes farmacéuticos y agentes purificadores de agua.
Sin embargo, el Al es un contaminante tóxico y tiene una vida media biológica prolongada (7 años) en el cuerpo humano.
Cuanto más Al se ingiere, más se acumula en el cuerpo, lo que produce efectos perjudiciales para la salud humana.
Los estudios han demostrado que Al puede acumularse en la placenta, provocando daños en el desarrollo de la descendencia.
Los experimentos con animales también han demostrado que la ingesta excesiva de Al puede provocar toxicidad en el desarrollo embrionario, incluidas malformaciones cerebrales e hipoplasia esquelética.
La exposición al Al también se ha relacionado con el retraso del crecimiento intrauterino, la muerte de embriones y la infertilidad femenina.
Además, los estudios informaron que las trabajadoras en las fundiciones de Al tienen una alta incidencia de anomalías congénitas, y las concentraciones más altas de Al en el cabello se han asociado con un mayor riesgo de enfermedades congénitas en los bebés.
Además, el Al ha sido identificado como un teratógeno cardíaco para los pollos, cuya exposición provoca defectos del tabique ventricular y del miocardio ventricular.
Numerosos estudios han destacado la importancia de lo óptimo para el desarrollo cardiovascular.
El hierro (Fe) es un nutriente crucial para el desarrollo embrionario, pero los hallazgos sobre su impacto varían según los estudios.
Numerosos estudios han destacado la importancia del óptimo para el desarrollo cardiovascular, así como su papel en el desarrollo embrionario en modelos animales.
Sin embargo, algunos estudios han sugerido que la sobrecarga de Fe puede provocar defectos cardíacos, mientras que otros han identificado la deficiencia materna de Fe como un factor de riesgo de enfermedades congénitas.
Además, investigaciones previas han demostrado que el Fe puede interferir con la unión a proteínas del Al e inducir estrés oxidativo, lo que puede contribuir a anomalías estructurales cardíacas en humanos.
Además, hasta donde se sabe, pocos estudios han evaluado de forma independiente la correlación entre las concentraciones de Al/Fe en la sangre entera materna (MB por sus siglas en inglés) y en la sangre del cordón umbilical (CB por sus siglas en inglés) y el riesgo de enfermedades congénitas en los niños.
Para investigar a fondo la relación entre la exposición materna a Al/Fe y el riesgo de enfermedades congénitas, se llevó a cabo una investigación prospectiva de casos y controles en Lanzhou, China.
Las cardiopatías congénitas (CC) son la principal causa de mortalidad por defectos congénitos y afectan hasta al 1% de los nacidos vivos en todo el mundo.
Sin embargo, la relación entre los niveles de aluminio (Al) y hierro (Fe) y el riesgo de enfermedades congénitas ha arrojado resultados inconsistentes.
Se realizó un estudio de casos y controles emparejado que incluyó 97 pacientes con enfermedades del corazón y 194 sin ellas para investigar la asociación y la interacción entre la exposición a Al/Fe y el riesgo de padecerlas en un estudio de cohorte de nacimiento en Lanzhou, China.
Se encontró que las concentraciones más altas de Al en la sangre del cordón umbilical se asociaron con un mayor riesgo de enfermedades congénitas totales (ORa = 2,826, IC 95 % [1,009–7,266]) y enfermedades congénitas aisladas (ORa = 10,713, IC 95 % [1,017–112,851]) en comparación con las concentraciones más bajas.
Tanto en la sangre materna como en la sangre del cordón umbilical, se observó un efecto dosis-efecto significativo entre el nivel de Al y las enfermedades congénitas totales (Ptrend <0,05), pero no se observó un patrón similar para el Fe.
Los niveles altos de Al, además de los altos de Fe, parecieron provocar una asociación más fuerte con las enfermedades del corazón que los niveles más bajos de Al y Fe en la sangre del cordón umbilical, particularmente para las enfermedades del corazón múltiples, defectos del tabique y conducto arterioso permeable.
Este estudio tuvo como objetivo identificar la posible interacción entre la exposición materna a Al y Fe durante el embarazo y las enfermedades congénitas en niños, medidas en MB y CB simultáneamente.
Los resultados mostraron que el nivel de Al era mayor en los grupos de cardiopatías congénitas que en los controles.
El análisis de regresión logística reveló una asociación significativa entre la exposición materna a Al y el riesgo de enfermedades del corazón en los niños, con concentraciones más altas de Al asociadas con un mayor riesgo de padecerlas.
Esta asociación fue consistente en todos los subtipos de enfermedades del corazón, incluidos los defectos del tabique, el ductus arterias permeable y las enfermedades del corazón aisladas de acuerdo a los niveles de metales en sangre de cordón..
Finalmente, los hallazgos sugirieron que las madres con niveles altos de Al y Fe tenían un mayor riesgo de enfermedades congénitas en sus bebes en comparación con las madres con niveles bajos de ambos.
Asociaciones entre Al y cardiopatías congénitas
Al es el tercer elemento más abundante en la corteza terrestre, pero su contaminación ambiental está generalizada debido a su uso extensivo en diversas industrias y productos, como utensilios de cocina, juguetes y tratamientos médicos.
Sin embargo, la exposición al Al puede ser peligrosa para la salud humana, ya que puede acumularse en el cuerpo y causar efectos teratogénicos, cancerígenos y mutagénicos.
A pesar de esto, se sabe poco sobre el riesgo potencial de la exposición materna al aluminio sobre discapacidades congénitas, en particular defectos cardíacos congénitos (CHD).
Investigaciones anteriores han demostrado que una persona sana puede acumular entre 30 y 50 mg/kg de Al, con niveles séricos normales que oscilan entre 1 y 3 μg/l.
Sin embargo, los hallazgos recientes indican que los niveles medios de Al en MB (2117 μg/L) fueron más altos que los de una persona normal, mientras que los niveles medianos en CB (1654 μg/L) fueron significativamente más bajos que aquellos, lo que sugiere que la placenta puede actuar como barrera física contra elementos metálicos.
Los estudios en animales han demostrado que el Al es teratogénico para el sistema nervioso y puede afectar el desarrollo de los vasos sanguíneos, el corazón y las neuronas.
Si bien un estudio realizado en la India encontró una correlación entre los niveles de Al en el suero materno y del cordón umbilical, este estudio no encontró una correlación significativa entre la concentración de Al en MB y CB.
Además, la concentración media de Al en suero materno y de cordón umbilical en este estudio fue mayor que la de la India, lo que sugiere que la placenta puede no ser una barrera eficaz contra los carcinógenos de Al en niveles más altos.
El desarrollo del tubo cardíaco se ve afectado por la toxicidad del Al, lo que arroja luz sobre el impacto del Al en el desarrollo del corazón embrionario humano.
Estudios anteriores en China analizaron muestras de cabello utilizando ICP-MS (técnica de análisis multielemental que permite determinar y cuantificar la mayoría de los elementos de la tabla periódica a nivel de traza) y encontraron una diferencia significativa en el contenido de Al del cabello y la aparición de cardiopatías congénitas totales en la descendencia (aOR = 2,32, 95 % IC [1,72–3,13]).
Esto sugiere que el Al participa en las enfermedades congénitas a través del estrés oxidativo.
Un estudio polaco también demostró que los niveles elevados de Al en MB (media ± DE: 250,3 ± 176,2 µg/L) y el líquido amniótico (144,8 ± 54,1 µg/L) están asociados con defectos congénitos.
Además, un nivel alto de Al es el mejor predictor de defectos congénitos (coeficiente β = −0,28; P = 0,02).
Este estudio reciente y otras pruebas acumuladas indican que los niveles elevados de Al en MB aumentan significativamente el riesgo de enfermedades congénitas en la descendencia, como se observa en el cabello, el líquido amniótico o el CB.
En particular, el riesgo de exposición al Al está relacionado con la aparición de enfermedades del corazón fetales de una manera dependiente de la dosis con niveles elevados de Al (≥2408 μg/L en el CB), lo que respalda la teoría de que la exposición materna al Al aumenta el riesgo de enfermedades del corazón en los niños.
Asociaciones entre Fe y cardiopatías congénitas
Por otro lado, el Fe ha sido ampliamente estudiado por su papel en la aparición de enfermedades congénitas.
El Fe juega un papel crucial en el crecimiento y desarrollo del embrión en muchos estudios con animales, particularmente en el desarrollo cardiovascular.
Sin embargo, los mecanismos moleculares que subyacen a esta relación no están bien definidos y la evidencia sobre las correlaciones entre el estado nutricional de Fe y las enfermedades congénitas en humanos ha sido controvertida en la última década.
Varios estudios han sugerido que la deficiencia materna de Fe es un factor de riesgo de enfermedades del corazón.
Además, los niveles bajos de ferritina pueden afectar la utilización del folato, incluso cuando la ingesta es adecuada, al interactuar con otros nutrientes como el folato.
Un metaanálisis ha indicado que la deficiencia materna de folato puede reducir el riesgo de enfermedades congénitas.
Un estudio previo de los autores encontró que las mujeres embarazadas que no tomaban un suplemento de folato y tenían una ingesta baja de ácido fólico en su dieta tenían un aumento del doble en las tasas de enfermedades congénitas en sus hijos.
Por lo tanto, en este estudio actual, los autores consideraron la ingesta de folato de las mujeres embarazadas como un factor de confusión.
Las mujeres en edad fértil con deficiencia de hierro tienen altas demandas de hierro y las mujeres embarazadas son más susceptibles a la deficiencia de hierro.
Esto puede provocar hipoxia tisular y respuesta al estrés, lo que puede afectar el desarrollo cardíaco fetal.
Sin embargo, estudios recientes han demostrado que la sobrecarga de Fe también puede provocar defectos cardíacos.
Hasta donde se sabe, solo un estudio en China ha explorado la correlación entre el estado nutricional de Fe materno y la tasa de enfermedades congénitas de la descendencia.
Este estudio clasifica la exposición del estado de Fe tanto en MB como en CB directamente y encontró que la asociación de una alta concentración de Fe no difirió estadísticamente en las enfermedades del corazón y sus subtipos, incluso después de ajustar por factores de confusión.
Los mecanismos subyacentes a estas asociaciones entre la deficiencia de Fe y el desarrollo aún no están claros y requieren más investigación.
Interacciones entre oligoelementos.
Hasta donde se sabe, los estudios anteriores no han investigado a fondo las interacciones entre los elementos Al y Fe en las enfermedades congénitas.
Sin embargo, esta falta de investigación puede deberse al pequeño tamaño de la muestra.
Dada la investigación limitada sobre los efectos coexpuestos de elementos mentales en el desarrollo del corazón fetal, se necesitan más estudios para comprender la susceptibilidad fetal a la exposición ambiental.
Este estudio no encontró diferencias significativas entre las variables categóricas en las CC y los subtipos en MB.
Sin embargo, en CB, los niveles altos de Al y Fe tienen un impacto más fuerte en el desarrollo del corazón fetal que los niveles altos de Al solo en las enfermedades del corazón totales, las enfermedades del corazón múltiples, los defectos del tabique y el conducto arterioso persistente.
Los posibles mecanismos patogénicos de las enfermedades del corazón inducidas por Al incluyen la acumulación de Al en los lisosomas, que daña los cardiomiocitos, la interrupción de la síntesis de transferrina, lo que lleva a un aumento de los niveles de Fe libre y la activación anormal de ROS, y la interferencia con la polimerización del citoesqueleto mediante la unión a la cromatina nuclear.
Este estudio también sugirió que la exposición simultánea a altos niveles de Fe puede mejorar los efectos de la exposición al Al.
El presente estudio ofreció varias ventajas.
En primer lugar, se identificaron biomarcadores maternos y fetales durante el embarazo y se recopilaron datos demográficos, de embarazo y de nacimiento de los registros clínicos, lo que minimiza el riesgo de sesgo de recuerdo.
En segundo lugar, se incluyeron controles de la misma edad y se aseguró de que su zona residencial estuviera dentro de un radio de 2 km, asegurando que el marco de muestreo fuera representativo.
En tercer lugar, se evaluó la correlación entre Al/Fe tanto en MB como en CB y su asociación con las enfermedades congénitas, ajustando las posibles variables de confusión.
Sin embargo, el estudio tuvo algunas limitaciones.
El pequeño tamaño de la muestra limita el poder estadístico de los estudios de asociación e interacción de los subtipos de enfermedades congénitas.
Además, es posible que se haya producido una clasificación errónea de la exposición cuando se recopiló MB durante el tercer trimestre, lo que puede no reflejar la asociación entre la exposición temprana del embarazo y las enfermedades congénitas.
A pesar de estas limitaciones, los hallazgos sugieren un posible papel patogénico del Al en las enfermedades del corazón y un efecto sinérgico con el Fe en la patogenicidad, lo que requiere más investigaciones para confirmarlo.
Cabe señalar que esta cohorte puede no ser representativa de las mujeres embarazadas en China debido al pequeño tamaño de la muestra, pero la prevalencia de enfermedades congénitas en esta población (9,3% de nacidos vivos) fue similar a la informada en otros estudios en China.
Como conclusiones, este estudio reveló un vínculo significativo entre la exposición fetal a altos niveles de Al (≥2408 μg/L) en CB y un riesgo elevado de descendencia en enfermedades del corazón.
En particular, también se descubrió que la exposición simultánea a altos niveles de Fe puede exacerbar el impacto negativo del Al en el desarrollo cardíaco.
Estos hallazgos, junto con la ecocardiografía fetal, pueden ayudar a identificar embarazos de alto riesgo con contaminación por Al y reducir la incidencia de defectos congénitos.
* Li J, Zhang C, Mao B, Liu Q, Wang Y, Yi B, Liu Q. Association between aluminum and iron exposure in maternal blood and umbilical cord blood and congenital heart defects in children. PeerJ. 2024 Jan 22;12:e16755. doi: 10.7717/peerj.16755. PMID: 38274332; PMCID: PMC10809980.
