Cytotoxicity and genotoxicity of low doses of mercury chloride and methylmercury chloride on human lymphocytes in vitro

Mercury is a xenobiotic metal that is a highly deleterious environmental pollutant. The biotransformation of mercury chloride (HgCl2) into methylmercury chloride (CH3HgCl) in aquatic environments is well-known and humans are exposed by consumption of contaminated fish, shellfish and algae. The objective of the present study was to determine the changes induced in vitro by two mercury compounds (HgCl2 and CH3HgCl) in cultured human lymphocytes. Short-term human leukocyte cultures from 10 healthy donors (5 females and 5 males) were set-up by adding drops of whole blood in complete medium. Cultures were separately and simultaneously treated with low doses (0.1 to 1000 µg/l) of HgCl2 and CH3HgCl and incubated at 37ºC for 48 h. Genotoxicity was assessed by chromosome aberrations and polyploid cells. Mitotic index was used as a measure of cytotoxicity. A significant increase (P < 0.05) in the relative frequency of chromosome aberrations was observed for all concentrations of CH3HgCl when compared to control, whether alone or in an evident sinergistic combination with HgCl2. The frequency of polyploid cells was also significantly increased (P < 0.05) when compared to control after exposure to all concentrations of CH3HgCl alone or in combination with HgCl2. CH3HgCl significantly decreased (P < 0.05) the mitotic index at 100 and 1000 µg/l alone, and at 1, 10, 100, and 1000 µg/l when combined with HgCl2, showing a synergistic cytotoxic effect. Our data showed that low concentrations of CH3HgCl might be cytotoxic/genotoxic. Such effects may indicate early cellular changes with possible biological consequences and should be considered in the preliminary evaluation of the risks of populations exposed in vivo to low doses of mercury.

Mutagenicity of hydroxyurea in lymphocytes from patients with sickle cell disease

Hydroxyurea is commonly used in the treatment of myeloproliferative diseases and in patients with sickle cell disease (SCD). The use of this antineoplastic agent in patients with SCD is justified because of the drug's ability to increase fetal hemoglobin levels, thereby decreasing the severity of SCD. However, high doses or prolonged treatment with hydroxyurea can be cytotoxic or genotoxic for these patients, with an increased risk of developing acute leukemia. This danger can be avoided by monitoring the lymphocytes of patients treated with hydroxyurea. Cytogenetic tests are important endpoints for monitoring the physiological effects of physical and chemical agents, including drugs. In this work, we assessed the genotoxicity of hydroxyurea in short-term cultures of lymphocytes from SCD patients. Hydroxyurea was not cytotoxic or genotoxic at the concentrations tested in the G2 phase of the cell cycle. These results support the use of hydroxyurea in the treatment of SCD, although further work is necessary to understand the effects of this drug in vivo

Modelo experimental de imunossupressão com ciclofosfamida em Rattus norvegicus da linhagem wistar e primatas não humanos da especie Cebus apella: análise genotoxicológica

Foi estabelecido um modelo de imunossupressão em roedores por inoculação do agente alquilante Ciclofosfamida (CY). A administração de 50 mg/kg de CY em ratos Wistar provocou uma significante diminuição dos parâmetros de celularidade e peso relativo dos órgãos linfóides. Pela análise da titulação de anticorpos, do ensaio sobre as células formadoras de placa e do teste de hemólise foi comprovada que a imunidade humoral dos roedores sofreu supressão. Foram realizadas quatro inoculações desse imunossupressor e a periodicidade entre as inoculações foi determinada pela recuperação dos níveis de normalidade dos parâmetros supracitados. A alteração na contagem diferencial de células sanguíneas brancas representou o maior efeito adverso da CY, observado nos parâmetros de laboratório analisados nos Cebus apella. Nas duas vezes que foi administrada a droga houve redução no número de linfócitos e posteriormente diminuição de neutrófilos, porém somente na segunda foi observada a imunossupressão. Visto a proximidade filogenética dos primatas não humanos, este desenho experimental será de suma importância para o estudo de tumores em diversas fases do desenvolvimento e principalmente para testes de novos fármacos e esquemas terapêuticos. Com relação às análises de genotoxicidade da CY podemos concluir que em ratos Wistar, as administrações de CY aumentaram significativamente a freqüência de micronúcleos em eritrócitos policromáticos (MN PCEs) e provocaram efeito citotóxico (P<0.05). Em C. apella, os linfócitos do sangue periférico, após o tratamento com CY apresentaram um aumento significativo da media de MN/1000 células em relação aos linfócitos controle (P<0.05). A concentração de CY de 50mg/kg, em C. apella, corresponde à concentração DL50 da droga, visto que 50% desses animais morreram durante o experimento de imunossupressão. Até o desenvolvimento deste trabalho, não se conhecia a concentração correspondente ao DL50 nessa espécie. Ao comparamos as duas espécies de animais utilizadas neste trabalho, os primatas não humanos têm uma recuperação imune mais rápida em relação aos ratos Wistar. Provavelmente a capacidade de metabolização da droga seja mais eficaz em C. apella. Nossos resultados apóiam, portanto, que os primatas não humanos constituem os melhores modelos experimentais devido a sua grande proximidade evolutiva e filogenética com o ser humano.

Avaliação do efeito antigenotóxico e anticitotóxico do bioproduto método CANOVA®

O Método CANOVA® (CA) é um imunomodulador brasileiro de formulação homeopática. CA é indicado em condições clínicas nas quais o sistema imune se encontre comprometido. O N-Metil-N-Nitrosoureia (NMU) é um agente N-nitroso alquilante e carcinogênico utilizado como modelo experimental em roedores e macacos. O NMU também apresenta efeitos genotóxicos/mutagênicos analisáveis por testes clássicos de detecção de danos ao DNA e aberrações cromossômicas. Apesar de vários estudos terem demonstrado resultados promissores na utilização do medicamento CA, não existem trabalhos relatando possíveis efeitos antigenotóxicos deste medicamento, a despeito de seu potencial anticarcinogênico. Assim, o presente trabalho avaliou in vitro os efeitos antigenotóxicos e anticitotóxicos do medicamento CA em linfócitos humanos expostos ao NMU. Foram utilizadas amostras de linfócitos humanos que foram submetidos a diferentes concentrações de uma mistura contendo CA e NMU. A viabilidade das células expostas ao NMU foi avaliada pelo ensaio MTT, a genotoxicidade/antigenotoxicidade do CA foi avaliada pelo teste do cometa e a anticitotoxicidade do CA foi verificada pela quantificação de apoptose e necrose utilizando corantes fluorescentes (laranja de acridina/brometo de etídeo). No teste MTT verificamos que o NMU conseguiu diminuir a viabilidade dos linfócitos de forma significativa. No teste do cometa foi observado que CA diminui significativamente os danos ao DNA induzidos pelo NMU, caracterizando um claro efeito antigenotóxico do composto homeopático. CA também diminuiu de forma significativa a frequência de apoptose induzida pelo NMU em leitura realizada após 24 horas de tratamento. Concluímos que o CA apresentou um efeito antigenotóxico e anticitotóxico nas condições avaliadas no presente estudo, demonstrando, assim, um claro potencial citoprotetor.

Cytogenetic damage related to low levels of methyl mercury contamination in the Brazilian Amazon

The mercury rejected in the water system, from mining operations and lixiviation of soils after deforestation, is considered to be the main contributors to the contamination of the ecosystem in the Amazon Basin. The objectives of the present study were to examine cytogenetic functions in peripheral lymphocytes within a population living on the banks of the Tapajós River with respect to methylmercury (MeHg) contamination, using hair mercury as a biological indicator of exposure. Our investigation shows a clear relation between methylmercury contamination and cytogenetic damage in lymphocytes at levels well below 50 micrograms/gram, the level at which initial clinical signs and symptoms of mercury poisoning occur. The first apparent biological effect with increasing MeHg hair level was the impairment of lymphocyte proliferation measured as mitotic index (MI). The relation between mercury concentration in hair and MI suggests that this parameter, an indicator of changes in lymphocytes and their ability to respond to culture conditions, may be an early marker of cytotoxicity and genotoxicity in humans and should be taken into account in the preliminary evaluation of the risks to populations exposed in vivo. This is the first report showing clear cytotoxic effects of long-term exposure to MeHg. Although the results strongly suggest that, under the conditions examined here, MeHg is both a spindle poison and a clastogen, the biological significance of these observations are as yet unknown. A long-term follow-up of these subjects should be undertaken.

Triagem de cinco espécies de plantas medicinais usadas na Amazônia através da análise de secreção de histamina

A Organização Mundial de Saúde recomenda o estudo e o uso de plantas medicinais regionais, como fonte de recursos para diminuir os custos dos programas de saúde pública e ampliar o número de beneficiários, sobretudo em países subdesenvolvidos e em desenvolvimento. Na Amazônia, a prática da fitoterapia já é parte integral da cultura tradicional, mas em muitas ocasiões existe uma profunda carência de conhecimento científico sobre o efeito dessas plantas. Portanto se torna essencial o estudo com base científica que justifique ou não a indicação dessas plantas para o tratamento ou prevenção doenças. Nesse contexto, as doenças alérgicas são a segunda maior complicação que afeta significativamente a qualidade de vida da população. Nas alergias, os mastócitos são células efetoras chaves participando através da liberação de diversos mediadores pró-inflamatórios, entre eles a histamina. A estabilização de mastócitos e, portanto a inibição da liberação de histamina seria um fator primordial na prevenção e/ou controle das alergias. Assim o objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial antialérgico de 5 espécies oriundas ou adaptadas na Amazônia Connarus perrottetii var. angustifolius (Radlk) (barbatimão do pará), Fridericia chica (Bonpl.) L.G. Lohmann (pariri), Luehea speciosa Willd (açoita cavalo), Morinda citrifolia Linn (noni) e Mansoa alliacea (Lam.) A.H. Gentry (cipó d´alho) através da análise de secreção de histamina. Foi realizada a prospecção fitoquímica de extratos brutos etanólicos a 70% de cada espécie de planta (fruto, folhas e/ou casca) e avaliada a liberação de histamina de mastócitos peritoneais de rato incubados in vitro com diferentes concentrações dos extratos e/ou com agentes secretores (composto 48/80 e ionóforo A23187). O presente trabalho monstra pela primeira vez a ação inibitória dessas cinco plantas medicinais sobre a liberação de histamina. Dentre essas 5 plantas, o extrato que demonstrou um efeito mais potente foi o da casca da Connarus perrottetii var. angustifolius (Radlk). Um estudo mais aprofundado desse extrato revelou uma baixa toxicidade aguda e a ausência de genotoxicidade, o que apoiaria seu uso como planta medicinal. As frações aquosa, hexânica e de acetato de etila desse extrato também apresentaram potente efeito inibitório sobre a liberação induzida de histamina. A análise fitoquímica por cromatografia de camada delgada revelou a presença de taninos condensados, catequinas e flavonoides que poderiam ser os responsáveis por esses potentes efeitos Mediante os resultados obtidos, novas bases científicas são formadas para elucidação das informações etnofarmacológicas de plantas tradicionalmente utilizadas na região amazônica. Assim, a possibilidade de investigar alternativas terapêuticas com estes extratos, contra as afeções alérgicas ou condições em que a secreção de mastócitos seja relevante, pode favorecer sobretudo a populações de baixa renda e que habitam áreas com acesso restrito aos centros de saúde, como muitas vezes ocorre na Amazônia, mas que por outro lado tem acesso direto às plantas medicinais.

Genotoxicidade humana e fármacos antidepressivos: avaliação da duloxetina em culturas de linfócitos

Fármacos antidepressivos são largamente utilizados no tratamento sintomático do transtorno depressivo. Inúmeras pesquisas atuais sobre a depressão vêm contribuindo para o avanço da terapia farmacológica e para o surgimento de novos fármacos antidepressivos. Diretrizes atuais para testes de genotoxicidade de novos medicamentos sugerem a importante utilidade de ensaios que detectem danos ao DNA, ou seja, testes para avaliar a indução de quebras no DNA. Entretanto, o número escasso de dados sobre a genotoxicidade de fármacos faz com que seja reduzido o número de fármacos que realmente podem ser usados em segurança. Portanto, é de extrema importância estudos sobre a avaliação genotoxicológica de fármacos, principalmente, drogas utilizadas por um longo período de tempo como é o caso dos antidepressivos. A duloxetina é um antidepressivo novo, pertencente à classe dos inibidores seletivos da recaptação de serotonina e noradrenalina (ISRSN), utilizada no tratamento sintomático da depressão. Apesar da existência de trabalhos demonstrando que alguns fármacos antidepressivos são genotóxicos, não existe até hoje nenhum estudo sobre a possível genotoxicidade da duloxetina em células de origem humana. Assim, o presente estudo tem como objetivo explorar o possível potencial genotóxico in vitro da duloxetina em culturas primárias de linfócitos humanos através das técnicas de detecção de aberrações cromossômicas e micronúcleos. Culturas primárias de linfócitos sanguíneos de voluntários sadios foram expostas a diferentes concentrações de duloxetina (10-150 ng/ml) e ciclofosfamida (6 μg/ml) como controle positivo. Aberrações cromossômicas estruturais, índice mitótico, índice de divisão nuclear, índice de binucleação, número de células com um, dois, três e quatro micronúcleos e o número de células com pontes nucleoplasmáticas foram avaliadas. Todos os índices das culturas incubadas com duloxetina foram significativamente menores que aqueles dos grupos controles, indicando um certo grau de citotoxicidade da droga. Entretanto, só as concentrações de 100 e 150 ng/ml provocaram o aumento significativo da presença de aberrações cromossômicas e micronúcleos. Considerando que essas concentrações ficam perto do limite superior da faixa terapêutica da droga usada em humanos, nossos resultados alertam já sobre a necessidade de aprofundar no conhecimento da genotoxicidade humana da duloxetina.

Exposição à concentração subletal de metilmercúrio: genotoxicidade e alterações na proliferação celular

O mercúrio é um metal que se destaca dos demais por se apresentar líquido em temperatura e pressão normais. Este xenobiótico se apresenta como a maior fonte de poluição em várias partes do mundo e tem como característica ser altamente tóxico ao Sistema Nervoso Central (SNC). O despejo é na forma líquida diretamente no solo e leito dos rios. Este metal pesado é complexado com vários elementos presentes no solo ou sedimentos sendo convertido à metilmercúrio (MeHg) pela microbiota aquática. O MeHg apresenta a capacidade de se acumular ao longo da cadeia trófica, um evento conhecido como biomagnificação, o qual afeta diretamente a vida humana. Nesse sentido, a Região Amazônica se destaca por possuir todos os componentes necessários para a manutenção do ciclo biogeoquímico do mercúrio, além de populações cronicamente expostas a este metal pesado, sendo este fato considerado um problema de saúde pública. Tem-se conhecimento que este xenobiótico após a exposição aguda a altas doses promove desordens relacionadas ao surgimento de processos degenerativos no SNC, entretanto, os efeitos a baixas concentrações ainda não são totalmente conhecidos. Nesse sentido, se destacam as células gliais que atuam como mediadores no processo de neurotoxicidade desse metal, principalmente em baixas concentrações. Apesar de este tipo celular exibir um importante papel no processo de intoxicação mercurial, a ação deste metal sobre as células glias é pouco conhecida, principalmente sobre o genoma e a proliferação celular. Desta forma, este trabalho se propõe a avaliar o efeito da exposição a este xenobiótico em baixa concentração sobre o material genético e a proliferação celular em células da linhagem glial C6. As avaliações bioquímica (atividade mitocondrial – medida pelo ensaio de MTT –) e morfofuncional (integridade da membrana – avaliada pelo ensaio com os corantes BE e AA –) confirmaram a ausência de morte celular após a exposição ao metal pesado na concentração de 3 μM por um intervalo de 24 horas. Mesmo sem promover processos de morte celular, o tratamento com esta concentração subletal de MeHg foi capaz de aumentar significativamente os níveis dos marcadores de genotoxicidade (fragmentação do DNA, formação de micronúcleos, pontes nucleoplásmica e brotos nucleares). Ao mesmo tempo, foi possível observar uma alteração no ciclo celular através do aumento do índice mitótico e uma mudança no perfil do ciclo celular com aumento da população celular nas fases S e G2/M, sugerindo um aprisionamento nessa etapa. Esta mudança no ciclo celular, provocada por 24h de exposição ao MeHg, foi seguida de uma redução no número de células viáveis e confluência celular 24h após a retirada do MeHg e substituição do meio de cultura, além do aumento no tempo de duplicação da cultura do mesmo. Este estudo demonstrou pela primeira vez que a exposição ao metilmercúrio em concentração baixa e subletal é capaz de promover eventos genotóxicos e distúrbios na proliferação celular em células de origem glial.

Profile of micronucleus frequencies and nuclear abnormalities in different species of electric fishes (Gymnotiformes) from the Eastern Amazon

The frequency of spontaneous micronucleus (MN) formation in fish species needs to be determined to evaluate their usefulness for genotoxic biomonitoring. The definition of a good bioindicator takes into account the current knowledge of its metabolic traits as well as other factors including its feeding behavior and relationship to the environment. In this study, we compared the basal frequencies of micronucleated erythrocytes and nuclear abnormalities (NA) among different species of the fish Order Gymnotiformes (Rhamphichthys marmoratus, Steatogenys elegans, Sternopygus macrurus, Parapteronotus hasemani, Gymnotus mamiraua, Gymnotus arapaima, Brachyhypopomus beebei, Brachyhypopomus n. sp. BENN) sampled in several localities of the Eastern Amazon. A baseline of MN and NA frequency in these fish was determined, enabling the identification of potentially useful species as models for genotoxicity studies. Only one impacted sample collected at a site in the River Caripetuba showed a significant number of NAs, which may be due to the release of wastewater by neighbouring mining industries and by the burnt fuel released by the small boats used by a local community. Our results may provide support for further studies in areas of the Eastern Amazon affected by mining, deforestation and other anthropogenic activities.