Lesões em DNA promovidas por produtos de oxidação do β-caroteno: possíveis implicações biológicas

Apesar de diversos estudos in vitro e em populações indicarem um efeito protetor do β-caroteno em sistemas biológicos, estudos epidemiológicos como o \"The Alpha-Tocopherol, Beta-Carotene Cancer Prevention Study\" (ATBC) e o \"The Beta-Carotene and Retinol Efficacy Trial\" (CARET) mostraram um aumento na incidência de câncer pulmonar em indivíduos fumantes suplementados com β-caroteno. Essa ação contraditória tem sido chamada na literatura de \"Paradoxo do β-Caroteno\". Sabe-se que este carotenóide sob altas pressões de oxigênio ou na presença de peróxidos pode sofrer oxidação e levar a formação de compostos como aldeídos, epóxidos, etc, que são capazes de se adicionarem covalentemente ao DNA. Estudos, in vitro e in vivo têm demonstrado a possibilidade de os metabólitos do β-caroteno agirem como agentes pró-carcinogênicos. Estes agentes quando ativados quimicamente podem levar à formação de adutos de DNA. Já se sabe que alguns desses adutos encontramse em níveis aumentados em diversas situações de risco de câncer. Diversos grupos, incluindo o nosso, têm demonstrado a formação de lesões em DNA a partir de aldeídos e epóxidos exógenos ou gerados endogenamente. O presente trabalho mostra que a reação do β-caroteno e dois de seus produtos de oxidação, retinal e β-apo-8\'-carotenal, com 2\'-desoxiguanosina e DNA leva à formação de adutos. Dentre os adutos formados, foi caracterizado o aduto 1,N2eteno-2\'-desoxiguanosina (1 ,N2-εdGuo). Os níveis de outro aduto de DNA, a 8-oxo-7,8-dihidro-2\'-deoxiguanosina (8-oxodGuo), também foram monitoradas para estudo comparativo. A formação dos adutos também foi verificada em fibroblastos normais de pulmão humano (linhagem IMR-90) expostos ao β-caroteno e aos seus produtos de oxidação. Experimentos com ratos suplementados com β-caroteno e expostos à fumaça de cigarro em períodos de 7, 30 e 180 dias, mostraram níveis aumentados de 1,N2-εdGuo nos animais suplementados com o carotenóide comparado ao grupo veículo. Aumento no nível de 8-oxodGuo também foi verificado nos tratamentos de 7 e 180 dias. Um aumento significativo no nível do eteno aduto também foi verificado nos animais suplementados com β-caroteno e expostos à fumaça de cigarro, comparado ao grupo apenas exposto à fumaça após 7 e 180 dias de exposição. Nestes mesmos grupos, o aumento do 8-oxodGuo só foi observado no tratamento por 180 dias. Sabendo que estas lesões são comprovadamente mutagênicas, nossos estudos podem contribuir para o esclarecimento dos mecanismos envolvidos na formação de câncer em fumantes suplementados ou não com β-caroteno.

Despite several studies performed in vitro and in population indicate a protector effect of β-carotene, the epidemiological studies \"The Alpha-Tocopherol, Beta-Carotene Cancer Prevention Study\" (ATBC) and \"The Beta-Carotene and Retinol Efficacy Trial\" (CARET) showed a relative risk for lung cancer in smokers supplemented with β-carotene. It is well known that this carotenoid is able to oxidize in high oxygen tension or in the presence of peroxides yielding to aldehydes, epoxides, and other compounds that are capable to bind to DNA. lhe possibility that β-carotene oxidation products can act as pro carcinogenic agents is under investigation. Lhese products can be activated by peroxides, ar by enzymes such as cytochromr P450, leading to DNA adducts formation. Several groups, like ours, showed the formation of DNA adducts from aldehydes or epoxides generated by endogenous or exogenous sources. We investigated here the reactions of β-carotene, and two of its oxidation products, retinal and β-apo-8\'-carotenal, with 2\'-deoxyguanosine to evaluate their DNA damaging potential. A known mutagenic adduct, 1,N2-etheno-2\'-deoxyguanosine (1 ,N2 edGuo) was isolated and characterized on the basis of its spectroscopic features. After treatment of calf thymus DNA with β-carotene or β-carotene oxidation products, significantly increased levels of the etheno adduct were detected and quantified in DNA by a sensitive LC/ESI/MS-MS technique. For comparative purposes, levels of 8-oxo7,8-dihydro-2\'-deoxyguanosine were also evaluated (8-oxodGuo). Levels of these lesions were also increased. Exposure of human lung cells (IMR 90) to the carotenoids also leads to increased levels of the two adducts. As the main noteworthy result, rats supplemented with β-carotene for 7, 30, and 180 days showed significantly higher lung DNA concentrations of the 1,N2-εdGuo adduct than those of the control group. lhe level of 8-oxodGuo was also increased after 7 and 180 days in the group supplemented with the carotenoid. Rats supplemented with β-carotene and exposed to cigarette smoke for 7 and 180 days also showed significantly increased levels of the adduct 1,N2-εdGuo when compared with the group exposed to cigarette smoke. In the same groups level of 8-oxodGuo was only increased after 180 days of treatment. These DNA lesions are confirmed mutagenic, so our data could contribute to the elucidation of the mechanisms responsible for the association between β-carotene and lung cancer in smokers.