Lapachol Induces Clastogenic Effects in Rats

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Lack of clastogenic/genotoxic effects of Baccharis dracunculifolia extract on Swiss mouse peripheral blood cells

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Anti-clastogenic effect of beta-glucan extracted from barley towards chemically induced DNA damage in rodent cells

beta-Glucan (BG) was tested in vitro to determine its potential clastogenic and/or anti-clastogenic activity, and attempts were made to elucidate its possible mechanism of action by using combinations with an inhibitor of DNA polymerase. The study was carried out on cells deficient (CHO-k1) and cells proficient (HTC) in phases I and II enzymes, and the DNA damage was assessed by the chromosomal aberration assay. BG did not show a clastogenic effect, but was anti-clastogenic in both cell lines used, and at all concentrations tested (2.5, 5 and 10 mg/mL) in combination with damage inducing agents (methylmethane sulfonate in cell line CHO-k1, and methylmethane sulfonate or 2-aminoanthracene in cell line HTC). BG also showed a protective effect in the presence of a DNA polymerase beta inhibitor (cytosine arabinoside-3-phosphate, Ara-C), demonstrating that BG does not act through an anti-mutagenic mechanism of action involving DNA polymerase beta.

Cycloactive, aneugenic and clastogenic effects of Paracoccidioides brasiliensis exoantigen in human lymphocyte cultures

The in vitro effect of Paracoccidioides brasiliensis exoantigen on the human lymphocytes cell cycle and chromosomes was studied. Human peripheral blood lymphocyte cultures from ten healthy, white, non-smoking, non-related adult males (mean age 31·3 ± 8·2 years) were studied. Blood cultures were treated with three exoantigen concentrations (0·25, 2·50 and 10·00 μg ml -1). At least 1000 metaphases were analysed at each concentration, for evaluation of numerical and structural chromosome aberrations (cA) and 30 000 for mitotic index (MI). Among the treated cultures, statistically significant differences in the frequencies of MI and cA were not observed. Nevertheless, when compared with control cultures, they all showed a significantly lower frequency of MI and higher frequency of cA. It is suggested that the detected alterations were caused by the exoantigen, its fractions or its metabolites. © 1996 Informa UK Ltd All rights reserved.

Assessment of the potential clastogenic/aneugenic risk of Casearia sylvestris extract using in vivo assays

Casearia sylvestris (Flacourtiaceae) is a plant which grows in wild and has been widely used in folk medicine. In this study, clastogenic/aneugenic properties of Casearia sylvestris crude ethanolic extract were evaluated using in vivo chromosomal aberrations (CAs) and micronucleus (MN) assays in rodents. The animals were treated by gavage with 3 concentrations of the extract: 150, 300 and 500 mg/kg body weight. Bone marrow cells from Wistar rats were collected 24 h after having been submitted to the MN and CAs test. Peripheral blood cells from Swiss mice were collected 48 and 72 h after having been submitted to the MN test. The results show that C. sylvestris extract does not induce a significant increase in mean values for micronucleated polychromatic erythrocytes (MNPCE) in Swiss mice and Wistar rats, or CAs in rat bone marrow cells, at the 3 tested doses, indicating that the extract showed no clastogenic/aneugenic effects on chromosomes of the rodent cells tested. © 2007 The Japan Mendel Society.

Reproductive toxicology and clastogenic evaluation in mice of a phytotherapeutic formulation obtained from Cinchona calisaya Weddel (Rubiaceae) used in Brazilian folk medicine as female fertility stimulant

Ethnopharmacological relevance: In Brazil, a phytotherapeutic preparation produced from a standardized tincture of Cinchona calisaya Weddel such that each mL of product contains 400 mu g of quinine, known in Portuguese as Agua Inglesa (R) (English water), is indicated by the manufacturer as a tonic, appetite stimulant, and digestive. However, this preparation has long been used in folk medicine as a female fertility stimulant. Despite its widespread use in folk medicine to stimulate female fertility, no study has been undertaken to assess the potential teratogenic and genotoxic effects of this phytotherapeutic preparation. The aim of the present study was to investigate possible toxic reproductive effects in mice caused by exposure to Agua Inglesa (R), either before mating or during the pre- and post-embryo implantation periods. The genotoxic potential was evaluated using the micronucleus assay.Material, Methods, and Results: Virgin female mice, with at least one estrous cycle evidenced by vaginal cytology, were divided into five groups of 15 individuals each (Group I - control, Group II - treated with ethanol solution at 16%, Groups III, IV and V treated with phytotherapeutic preparation at 1.5 mL/kg/day, 3.0 mL/kg/day and 4.5 mL/kg/day, respectively). After the first 28 days of treatment, females were caged individually with adult fertile males. Pregnant females continued to receive treatment for seven days (preimplantation period). Body weight was recorded weekly during treatment. Signs of toxicity (weight loss, food intake, piloerection, apathy, prostration, diarrhea, seizures, behavioral changes, and locomotion) were also observed. The females were sacrificed on the 15th day of pregnancy, uterine horns were evaluated for implantation, and the placental index was recorded. In the micronucleus test, 2000 polychromatic erythrocytes (PCE) per animal, obtained from bone marrow, were scored. Results The results showed that exposure of the females during the pre- and post-implantation periods did not significantly alter the reproductive capacity (p < 0.05); however, in higher dose (three times human dose)reduction of fetal weight was observed. There was no difference between the control and phytotherapeutic preparation (p > 0.05) in terms of the average number of micronucleated polychromatic erythrocytes.Conclusions: Although folk medicine suggests that the Agua Inglesa (R) preparation is useful as a female fertility stimulant, no such effect was confirmed in mice. (C) 2014 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

Genotoxicity of inorganic lead salts and disturbance of microtubule function

Lead compounds are known genotoxicants, principally affecting the integrity of chromosomes. Lead chloride and lead acetate induced concentration-dependent increases in micronucleus frequency in V79 cells, starting at 1.1 μM lead chloride and 0.05 μM lead acetate. The difference between the lead salts, which was expected based on their relative abilities to form complex acetato-cations, was confirmed in an independent experiment. CREST analyses of the micronuclei verified that lead chloride and acetate were predominantly aneugenic (CREST-positive response), which was consistent with the morphology of the micronuclei (larger micronuclei, compared with micronuclei induced by a clastogenic mechanism). The effects of high concentrations of lead salts on the microtubule network of V79 cells were also examined using immunofluorescence staining. The dose effects of these responses were consistent with the cytotoxicity of lead(II), as visualized in the neutral-red uptake assay. In a cell-free system, 20-60 μM lead salts inhibited tubulin assembly dose-dependently. The no-observed-effect concentration of lead(II) in this assay was 10 μM. This inhibitory effect was interpreted as a shift of the assembly/disassembly steady-state toward disassembly, e.g., by reducing the concentration of assembly-competent tubulin dimers. The effects of lead salts on microtubule-associated motor-protein functions were studied using a kinesin-gliding assay that mimics intracellular transport processes in vitro by quantifying the movement of paclitaxel-stabilized microtubules across a kinesin-coated glass surface. There was a dose-dependent effect of lead nitrate on microtubule motility. Lead nitrate affected the gliding velocities of microtubules starting at concentrations above 10 μM and reached half-maximal inhibition of motility at about 50 μM. The processes reported here point to relevant interactions of lead with tubulin and kinesin at low dose levels.

Genotoxicity of inorganic mercury salts based on disturbed microtubule function

This study investigated the hypothesis that the chromosomal genotoxicity of inorganic mercury results from interaction(s) with cytoskeletal proteins. Effects of Hg2+ salts on functional activities of tubulin and kinesin were investigated by determining tubulin assembly and kinesin-driven motility in cell-free systems. Hg2+ inhibits microtubule assembly at concentrations above 1 μM, and inhibition is complete at about 10 μM. In this range, the tubulin assembly is fully (up to 6 μM) or partially (∼6-10 μM) reversible. The inhibition of tubulin assembly by mercury is independent of the anion, chloride or nitrate. The no-observed-effect- concentration for inhibition of microtubule assembly in vitro was 1 μM Hg2+, the IC50 5.8 μM. Mercury(II) salts at the IC 50 concentrations partly inhibiting tubulin assembly did not cause the formation of aberrant microtubule structures. Effects of mercury salts on the functionality of the microtubule motility apparatus were studied with the motor protein kinesin. By using a "gliding assay" mimicking intracellular movement and transport processes in vitro, HgCl2 affected the gliding velocity of paclitaxel-stabilised microtubules in a clear dose-dependent manner. An apparent effect is detected at a concentration of 0.1 μM and a complete inhibition is reached at 1 μM. Cytotoxicity of mercury chloride was studied in V79 cells using neutral red uptake, showing an influence above 17 μM HgCl2. Between 15 and 20 μM HgCl2 there was a steep increase in cell toxicity. Both mercury chloride and mercury nitrate induced micronuclei concentration-dependently, starting at concentrations above 0.01 μM. CREST analyses on micronuclei formation in V79 cells demonstrated both clastogenic (CREST-negative) and aneugenic effects of Hg2+, with some preponderance of aneugenicity. A morphological effect of high Hg2+ concentrations (100 μM HgCl2) on the microtubule cytoskeleton was verified in V79 cells by immuno-fluorescence staining. The overall data are consistent with the concept that the chromosomal genotoxicity could be due to interaction of Hg2+ with the motor protein kinesin mediating cellular transport processes. Interactions of Hg 2+ with the tubulin shown by in vitro investigations could also partly influence intracellular microtubule functions leading, together with the effects on the kinesin, to an impaired chromosome distribution as shown by the micronucleus test.

Interaction of metal salts with cytoskeletal motor protein systems

Interactions of chemicals with the microtubular network of cells may lead to genotoxicity. Micronuclei (MN) might be caused by interaction of metals with tubulin and/or kinesin. The genotoxic effects of inorganic lead and mercury salts were studied using the MN assay and the CREST analysis in V79 Chinese hamster fibroblasts. Effects on the functional activity of motor protein systems were examined by measurement of tubulin assembly and kinesin-driven motility. Lead and mercury salts induced MN dose-dependently. The no-effect-concentration for MN induction was 1.1 μM PbCl2, 0.05 μM Pb(OAc)2 and 0.01 μM HgCl2. The in vitro results obtained for PbCl2 correspond to reported MN induction in workers occupationally exposed to lead, starting at 1.2 μM Hg(II) (Vaglenov et al., 2001, Environ. Health Perspect. 109, 295-298). The CREST Analysis indicate aneugenic effects of Pb(II) and aneugenic and additionally clastogenic effects of Hg(II). Lead (chloride, acetate, and nitrate) and mercury (chloride and nitrate) interfered dose-dependently with tubulin assembly in vitro. The no-effect-concentration for lead salts in this assay was 10 μM. Inhibition of tubulin assembly by mercury started at 2 μM. The gliding velocity of microtubules along immobilised kinesin molecules was affected by 25 μM Pb(NO3)2 and 0.1 μM HgCl2 in a dose-dependent manner. Our data support the hypothesis that lead and mercury genotoxicity may result, at least in part, via disturbance of chromosome segregation via interaction with cytoskeletal proteins.

Evaluation of the Genotoxic and Antigenotoxic Potential of the Alkaloid Punarnavine from Boerhaavia diffusa

Boerhaavia diffusa is a traditional herbal medicine extensively used in the Ayurveda and Unani forms of medicine in India and many parts of the world. Different parts of the plant are used as an appetizer, alexiteric, eye tonic, for flushing out the renal system, and to treat blood pressure. This study was conducted to evaluate the in vivo genotoxic and/or antigenotoxic potential of punarnavine, a separated alkaloid from the root of B. diffusa using toxicity studies (OECD guideline 474, 1997). The genotoxic and antigenotoxic potential of punarnavine was assayed using the comet assay on lymphocytes, liver, spleen, brain, and bone marrow as well as using the micronucleus test in bone marrow cells including the in vitro chromosomal aberration test. The results demonstrated that none of the tested doses of punarnavine showed genotoxic effects by the comet assay, or clastogenic effects in the micronucleus test. On the other hand, for all cells evaluated, the three tested doses of punarnavine promoted inhibition of DNA damage induced by cyclophosphamide. Based on these results, we concluded that punarnavine, an alkaloid from the Boerhaavia diffusa root, has no genotoxic or clastogenic effects in our experimental conditions. However, it caused a significant decrease in DNA damage induced by cyclophosphamide. It is suggested that the antigenotoxic properties of this alkaloid may be of great pharmacological importance and beneficial for cancer prevention.

Exposição ao material particulado 2,5 m coletado em vias de alto tráfego da cidade do Rio de Janeiro: avaliação mutagênica, genotóxica e determinação de risco à saúde induzido por hidrocarbonetos policíclicos aromáticos

A mutagenicidade do material particulado é atribuída primeiramente aos hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA). Investigamos a atividade mutagênica do material particulado (MP2,5) em amostras coletadas em três pontos da cidade do Rio de Janeiro. As coletas foram realizadas com auxílio de um amostrador de grande volume na Avenida Brasil, no campus da Universidade do Estado do Rio de Janeiro e no Túnel Rebouças em filtros de fibra de vidro. Metade de cada filtro foi submetido à extração por sonicação com o solvente diclorometano. Seis HPA foram identificados e quantificados por cromatografia gasosa com espectrometria de massa (GC/MS). Após a análise química as concentrações dos HPA obtidos foram correlacionados ao fatores físicos, além de ser realizado avaliação de risco para cada HPA estudado. Linhagens de Salmonella typhimurium (TA98 e derivadas TA98/1.8-DNP6, YG1021 e YG1024) foram utilizadas no ensaio de mutagenicidade e tratadas (10-50 g/placa) com extrato orgânico na presença e na ausência de metabolização exógena. Células de raiz de cebola foram tratadas com extratos orgânicos nas concentrações (5-25g/mL). A alta umidade encontrada no Túnel Rebouças pode ter influenciado na deposição de cinco dos seis HPA estudados em material particulado. Além disso, em diferentes condições de tráfego, motoristas de ônibus que cruzam a Avenida Brasil e o Rebouças túnel estão expostos ao risco induzidos por HPA na ordem de 10-6. Mutagenicidade foi detectada tanto na presença quanto na ausência de metabolização, para as linhagens YG1021 e YG1024 nos três pontos, sugerindo a presença de nitro e amino derivados de HPA. As amostras do Túnel Rebouças apresentaram os maiores valores para rev/g e rev/m3. Estes resultados podem estar relacionados ao longo trajeto e a restrita ventilação. Efeito citotóxico foi detectado pelo ensaio Allium cepa nos três pontos de monitoramento. Além disso os extratos orgânicos provenientes das coletas da Avenida Brasil, UERJ e do Túnel Rebouças induziram efeito clastogênico em células de raiz de Allium cepa

Cadmium phytotoxicity and trophic transfer to isopods

O cádmio (Cd) é um metal não essencial e é considerado um poluente prioritário pela comunidade europeia. Este metal atinge o ambiente no decurso de várias actividades antropogénicas e tende a concentrar-se nos solos e sedimentos, onde está potencialmente disponível para as plantas, sendo posteriormente transferido através da cadeia trófica. Neste contexto, o principal objectivo da presente dissertação foi o estudo dos efeitos da assimilação e da acumulação de Cd em plantas e as suas consequências para animais consumidores. Numa primeira fase, foram estudados os principais efeitos fisiológicos e genotóxicos do Cd em plantas. As plantas de alface (Lactuca sativa L.) expostas a Cd apresentaram um decréscimo na eficiência fotossintética, aumento de peroxidação lipídica e alterações significativas na actividade de enzimas de stress oxidativo. Estas alterações culminaram num decréscimo do crescimento da parte aérea no final da exposição. As respostas obtidas pelos parâmetros bioquímicos sugerem que estes poderão ser utilizados como eventuais biomarcadores em testes ecotoxicológicos com Cd em abordagens integrantes em conjunto com parâmetros clássicos. Os efeitos mutagénicos de Cd foram avaliados através da determinação da instabilidade de microsatélites (IM). Não foi observada IM, nem nas folhas nem nas raízes de plantas de alface com 5 semanas de idade expostas a 100 μM Cd durante 14 dias, no entanto observou-se IM em raízes de alface exposta a 10 μM Cd durante 28 dias desde a germinação. A idade da planta e a maior acumulação de Cd nas raízes poderão explicar os resultados obtidos. A clastogenicidade de Cd foi analisada em três espécies vegetais com diferentes capacidades de destoxificação e acumulação de metais através de citometria de fluxo. Foram detectadas alterações significativas nos parâmetros analisados em raízes alface, mas não nas espécies Thlaspi caerulescens J & C Presl e Thlaspi arvense L. Estes resultados sugerem que o stress provocado pelo Cd originou clastogenicidade como consequência da perda de porções de cromossomas, uma vez que o conteúdo de ADN nuclear diminuiu. A transferência trófica através da cadeia alimentar permanece muito pouco estudada em termos ecotoxicológicos. A distribuição subcellular de metais num organismo pode ser utilizada para compreender a transferência trófica de um metal na cadeia alimentar. Como tal, numa última parte é estudado de que modo a distribuição subcellular do Cd em plantas com perfis de acumulação de Cd distintos afecta a biodisponibilidade e transferência trófica de Cd para isópodes. A distribuição de Cd entre as 4 fracções subcelulares obtidas através de centrifugação diferencial revelou a existência de diferenças significativas entre as espécies de plantas. Estes resultados em conjunto com a avaliação directa da eficiência de assimilação (EA) de Cd individual de cada uma das quatro fracções subcelulares das plantas em estudo, resultou em informação de grande relevância para a explicação das diferenças observadas na EA de Cd por parte de isópodes alimentados com folhas de diferentes espécies de plantas. Com base nos resultados obtidos, o Cd ligado a proteínas estáveis à temperatura (e.g. metaloteoninas e fitoquelatinas) é o menos biodisponível, sendo assim o que menos contribuiu para a transferência trófica, enquanto que o Cd ligado a proteínas desnaturadas pela temperatura foi a fracção mais disponível para transferência trófica de Cd ao isópode. Estes resultados realçam a relevância ecológica da distribuição subcelular de Cd em plantas que tem influência directa na tranferência trófica deste metal para os consumidores e ainda o facto de que alterações na distribuição subcelular de Cd em plantas devido a diferentes mecanismos de destoxificação poderá ter um impacto directo na transferência trófica de Cd para o animal consumidor.

Efeitos genotóxicos e bioquímicos de xenobióticos em animais aquáticos

No presente trabalho, foi estudado um largo espectro de efeitos genotóxicos e bioquímicos na tainha-garrento (Liza aurata). Nos Capítulos II e III são descritos os efeitos de exposição de curta duração ao fenantreno, um hidrocarboneto aromático policíclico (HAP). A exposição de curta duração (16 horas) demonstrou a capacidade deste composto induzir a actividade da enzima de fase I da biotransformação, etoxiresorufina O-desetilase (EROD), provocar decréscimos de integridade no ADN hepático e aumento de anomalias nucleares eritrocíticas (ANE). Em termos de respostas de stresse, os níveis plasmáticos de cortisol e glucose aumentaram face à exposição a este HAP. A exposição ao fenantreno induziu o decréscimo da glutationa peroxidase (GPx) nas guelras, enquanto que no fígado a actividade da GPx aumentou. No rim, a actividade da glutationa S-transferase (GST) foi inibida. Nas guelras, verificou-se um aumento da catalase. O fenantreno demonstrou igualmente a capacidade de induzir um aumento dos níveis de glutationa nas guelras e fígado. Estas respostas demonstraram a sensibilidade de L. aurata, a este HAP, realçando a especificidade das respostas em termos de órgãos. Apesar dos aumentos das defesas antioxidantes, o potencial tóxico deste composto foi demonstrado pelo aumento da peroxidação lipídica nos três órgãos. Nos capítulos seguintes, são descritas as respostas de L. aurata capturada na Ria de Aveiro, em locais com diferentes perfis de contaminação, inicialmente no Outono de 2005 (Capítulos III a IX) e posteriormente analisando respostas sazonais (Capítulos X e XI). A análise de respostas de stresse (cortisol, glucose e lactato) revelou que L. aurata capturada em Vagos (local contaminado por HAPs) apresentava níveis baixos de cortisol, enquanto que no Laranjo (local contaminado por mercúrio) apresentavam elevados níveis de glucose e lactato. Relativamente às hormonas do eixo hipotálamo – hipófise – tiróide (HHT), foram observados elevados níveis plasmáticos da hormona estimuladora da tiróide (TSH) nos organismos capturados no Laranjo, baixos níveis de tiroxina (T4) nos organismos da Barra (local sujeito a tráfego naval) e baixos níveis de triiodotironina (T3) no Rio Novo do Príncipe (próximo de um antigo efluente de pasta de papel), Laranjo e Vagos. A avaliação das defesas antioxidantes, dano oxidativo e genotóxico nas guelras, rim e fígado revelou diferenças significativas nas respostas dos órgãos. L. aurata capturada na Barra apresentou dano oxidativo nas guelras (Capítulo V). No rim foi detectada uma diminuição da integridade do ADN no Rio Novo do Príncipe e Vagos (Capítulo VI), enquanto que no fígado foi observado dano lipídico na Gafanha e Vagos (Capítulo VIII). O dano não esteve sempre associado a um decréscimo das defesas. As análises da água e do sedimento da Ria de Aveiro (Outono de 2005) revelaram elevadas concentrações de metais (Cd, Hg, Cu e Zn),principalmente, no Laranjo e Rio Novo do Príncipe. L. aurata capturada nestes locais apresentou os níveis mais elevados de metalotioninas hepáticas (Capítulo VII) que parecem responsáveis pela inexistência de danos no fígado (Capítulo VIII). O dano oxidativo no ADN, avaliado através da quantificação dos níveis plasmáticos de 8-hidroxi-2-desoxiguanosina (8-OHdG) e o dano clastogénico/aneugénico, avaliado através da quantificação da frequência de ANE, foram estudados, no Outono de 2005, em duas espécies de peixes (L. aurata e Dicentrarchus labrax - robalo) (Capítulo IX). Os resultados revelaram grande sensibilidade de D. labrax em termos de dano oxidativo no ADN na Gafanha, Rio Novo do Príncipe e Vagos, enquanto que L. aurata apresentou dano oxidativo apenas no Laranjo. O aumento da frequência de ANE apenas foi detectado em L. aurata, em Vagos, não se tendo detectado correlação entre estes dois parâmetros. O estudo sazonal (Maio de 2006 a Março de 2007) do dano oxidativo no ADN e frequência de ANE em L. aurata (Capítulo X) demonstrou a variação destes parâmetros com a estação do ano, apesar de não se ter verificado correlação com os parâmetros hidrológicos determinados. No entanto, no local de referência não se verificaram diferenças sazonais, o que sugere que estes biomarcadores reflectem variações de biodisponibilidade de contaminantes. A análise global dos resultados das diferentes estações do ano revelou que L. aurata capturada no Rio Novo do Príncipe e em Vagos apresentou maior susceptibilidade a dano oxidativo no ADN. No entanto, apenas L. aurata capturada em Vagos apresentou frequência de ANE superior à do local de referência. Os dados do estudo sazonal revelaram uma correlação entre dano oxidativo e ANE, sugerindo o stresse oxidativo como um possível mecanismo envolvido na formação de anomalias. A integridade do ADN das guelras, rim, fígado e sangue de L. aurata foi igualmente estudada ao longo de um ano (Capítulo XI), tendo-se verificado uma grande variabilidade ao longo deste período. Não foi demonstrada sensibilidade a um perfil de contaminação específico, tendo-se verificando variabilidade sazonal no local de referência. Globalmente, os resultados demonstraram a importância da utilização de uma bateria de biomarcadores na monitorização ambiental e a especificidade da resposta dos diferentes órgãos de L. aurata.

Évaluation de la fréquence des micronoyaux et du potentiel clastogène et/ou aneugène du benzo-a-pyrène suite à une exposition in vitro des lymphocytes humains

Le benzo-a-pyrène (BaP) est un cancérogène reconnu pour l'homme, contaminant présent dans notre environnement. Il cause des dommages à l'ADN que nous avons mesurés dans les lymphocytes exposés à de faibles concentrations de BaP, provenant de 20 jeunes volontaires non fumeurs et en santé. Suite à l’exposition, la fréquence des micronoyaux (MN) augmente significativement et décrit une courbe dose-réponse non linéaire, suggérant le déclenchement du processus de détoxification et la réparation de l’ADN. Des différences entre les individus et entre les sexes sont présentes dans la réponse génotoxique produite par le BaP. Le test des aberrations chromosomiques montre que le pourcentage de chromosomes cassés augmente significativement dans les cellules exposées au BaP. Combinés avec l'augmentation de la fréquence des MN, nos résultats confirment l'effet clastogène du BaP déjà rapporté dans la littérature. L’hybridation in situ en fluorescence (FISH) des MN avec une sonde pancentromérique est aussi utilisée pour établir leur mécanisme de formation. La FISH révèle que la majorité des MN formés après une exposition au BaP contient un centromère et plus, ce qui est significativement différent de la condition non exposée. Plus précisément, dans nos conditions expérimentales, les MN induits par le BaP contiennent surtout trois centromères et plus, indiquant également la présence d'un effet aneugène. L'effet clastogène du BaP est relié à son rôle d'initiateur dans la cancérogenèse, alors que l'effet aneugène le relierait à l'étape de progression. Ces résultats sont importants puisque l'exposition aux composés de la classe du BaP est de longue durée (cigarette, air pollué).

Évaluation de la cytogénotoxicité humaine induite par l’exposition à de faibles doses de benzo-a-pyrène, à l’aide de biomarqueurs précoces

Le benzo-a-pyrène (BaP) est un hydrocarbure aromatique polycyclique (HAP) cancérogène pour l’homme, qui contamine toutes les sphères de notre environnement. Son métabolite, le BaP-7,8-diol-9,10-époxyde (BPDE) est considéré comme son cancérogène ultime. Le BPDE se lie à l’ADN, formant des adduits qui doivent être réparés et qui seraient responsables des dommages à l’ADN et de la cancérogenèse induite par le BaP. Les adduits BPDE-ADN et les dommages à l’ADN (bris simple-brin [BSB] à l’ADN, aberrations chromosomiques [AC], échanges entre chromatides-sœurs [ÉCS] et micronoyaux [MN]) ont été mesurés dans les lymphocytes humains exposés à de faibles concentrations de BaP, provenant de jeunes volontaires non-fumeurs et en santé. Suite à l’exposition au BaP, le niveau d’adduits BPDE-ADN et la fréquence des AC et des MN augmentent significativement, puis diminuent aux concentrations les plus élevées de BaP testées, suggérant une induction du métabolisme de phase II du BaP. Lors de la mesure des ÉCS, nous obtenons une courbe dose-réponse linéaire, indiquant la production d’un autre type de lésions devant être réparées par le système de réparation par recombinaison homologue. Ces lésions pourraient être des bris à l’ADN ou des bases oxydées (8-OH-dG), ce qui est suggéré par l’analyse des corrélations existant entre nos biomarqueurs. Par ailleurs, la comparaison de la courbe dose-réponse des hommes et des femmes montre que des différences existent entre les sexes. Ainsi, les ÉCS, les AC et les MN sont significativement augmentés chez les hommes à la plus faible concentration de BaP, alors que chez les femmes cette augmentation, quoique présente, est non significative. Des différences interindividuelles sont également observées et sont plus importantes pour les adduits BPDE-ADN, les MN et les AC, alors que pour les ÉCS elles sont minimes. Les analyses statistiques effectuées ont permis d’établir que quatre facteurs (niveau d’exposition au BaP, adduits BPDE-ADN, fréquence des AC et nombre de MN par cellule micronucléée) expliquent jusqu’à 59 % de la variabilité observée dans le test des ÉCS, alors qu’aucun facteur significatif n’a pu être identifié dans le test des AC et des MN. L’analyse du mécanisme de formation de nos biomarqueurs précoces permet de suggérer que les bris à l’ADN et les bases oxydées devraient être classées comme biomarqueurs de dose biologique efficace, au sein des biomarqueurs d’exposition, dans le continuum exposition-maladie du BaP, étant donné qu’ils causent la formation des biomarqueurs de génotoxicité (ÉCS, AC et MN). Par ailleurs, le test des AC et des MN ont permis de confirmer l’action clastogénique du BaP en plus de mettre en évidence des effets aneugènes affectant surtout la ségrégation des chromosomes lors de la division cellulaire. Ces effets aneugènes, reliés à l’étape de progression dans la cancérogenèse, pourraient être particulièrement importants puisque l’exposition au BaP et aux HAP est chronique et dure plusieurs années, voire des décennies. La compréhension des mécanismes régissant la formation des biomarqueurs étudiés dans cette étude, ainsi que des relations existant entre eux, peut être appliquée à de nombreux contaminants connus et émergents de notre environnement et contribuer à en évaluer le mode d’action.