Mercury toxicity in the Amazon: contrast sensitivity and color discrimination of subjects exposed to mercury

We measured visual performance in achromatic and chromatic spatial tasks of mercury-exposed subjects and compared the results with norms obtained from healthy individuals of similar age. Data were obtained for a group of 28 mercury-exposed subjects, comprising 20 Amazonian gold miners, 2 inhabitants of Amazonian riverside communities, and 6 laboratory technicians, who asked for medical care. Statistical norms were generated by testing healthy control subjects divided into three age groups. The performance of a substantial proportion of the mercury-exposed subjects was below the norms in all of these tasks. Eleven of 20 subjects (55%) performed below the norms in the achromatic contrast sensitivity task. The mercury-exposed subjects also had lower red-green contrast sensitivity deficits at all tested spatial frequencies (9/11 subjects; 81%). Three gold miners and 1 riverine (4/19 subjects, 21%) performed worse than normal subjects making more mistakes in the color arrangement test. Five of 10 subjects tested (50%), comprising 2 gold miners, 2 technicians, and 1 riverine, performed worse than normal in the color discrimination test, having areas of one or more MacAdam ellipse larger than normal subjects and high color discrimination thresholds at least in one color locus. These data indicate that psychophysical assessment can be used to quantify the degree of visual impairment of mercury-exposed subjects. They also suggest that some spatial tests such as the measurement of red-green chromatic contrast are sufficiently sensitive to detect visual dysfunction caused by mercury toxicity.

Variability of in vivo fish acute toxicity data

The variability of toxicity data contained within databases was investigated using the widely used US EPA ECOTOX database as an example. Fish acute lethality (LC50) values for 44 compounds (for which at least 10 data entries existed) were extracted from the ECOTOX database yielding a total of 4654 test records. Significant variability of LC50 test results was observed, exceeding several orders of magnitude. In an attempt to systematically explore potential causes of the data variability, the influence of biological factors (such as test species or life stages) and physical factors (such as water temperature, pH or water hardness) were examined. Even after eliminating the influence of these inherent factors, considerable data variability remained, suggesting an important role of factors relating to technical and measurement procedures. The analysis, however, was limited by pronounced gaps in the test documentation. Of the 4654 extracted test reports, 66.5% provided no information on the fish life stage used for testing. Likewise, water temperature, hardness or pH were not recorded in 19.6%, 48.2% and 41.2% of the data entries, respectively. From these findings, we recommend the rigorous control of data entries ensuring complete recording of testing conditions. A more consistent database will help to better discriminate between technical and natural variability of the test data, which is of importance in ecological risk assessment for extrapolation from laboratory tests to the field, and also might help to develop correction factors that account for systematic differences in test results caused by species, life stage or test conditions.

Expert opinion on toxicity profiling--report from a NORMAN expert group meeting.

This article describes the outcome and follow-up discussions of an expert group meeting (Amsterdam, October 9, 2009) on the applicability of toxicity profiling for diagnostic environmental risk assessment. A toxicity profile was defined as a toxicological "fingerprint" of a sample, ranging from a pure compound to a complex mixture, obtained by testing the sample or its extract for its activity toward a battery of biological endpoints. The expert group concluded that toxicity profiling is an effective first tier tool for screening the integrated hazard of complex environmental mixtures with known and unknown toxicologically active constituents. In addition, toxicity profiles can be used for prioritization of sampling locations, for identification of hot spots, and--in combination with effect-directed analysis (EDA) or toxicity identification and evaluation (TIE) approaches--for establishing cause-effect relationships by identifying emerging pollutants responsible for the observed toxic potency. Small volume in vitro bioassays are especially applicable for these purposes, as they are relatively cheap and fast with costs comparable to chemical analyses, and the results are toxicologically more relevant and more suitable for realistic risk assessment. For regulatory acceptance in the European Union, toxicity profiling terminology should keep as close as possible to the European Water Framework Directive (WFD) terminology, and validation, standardization, statistical analyses, and other quality aspects of toxicity profiling should be further elaborated.

Clinical importance of risk variants in the dihydropyrimidine dehydrogenase gene for the prediction of early-onset fluoropyrimidine toxicity.

We investigated the clinical relevance of dihydropyrimidine dehydrogenase gene (DPYD) variants to predict severe early-onset fluoropyrimidine (FP) toxicity, in particular of a recently discovered haplotype hapB3 and a linked deep intronic splice site mutation c.1129-5923C>G. Selected regions of DPYD were sequenced in prospectively collected germline DNA of 500 patients receiving FP-based chemotherapy. Associations of DPYD variants and haplotypes with hematologic, gastrointestinal, infectious, and dermatologic toxicity in therapy cycles 1-2 and resulting FP-dose interventions (dose reduction, therapy delay or cessation) were analyzed accounting for clinical and demographic covariates. Fifteen additional cases with toxicity-related therapy delay or cessation were retrospectively examined for risk variants. The association of c.1129-5923C>G/hapB3 (4.6% carrier frequency) with severe toxicity was replicated in an independent prospective cohort. Overall, c.1129-5923G/hapB3 carriers showed a relative risk of 3.74 (RR, 95% CI = 2.30-6.09, p = 2 × 10(-5)) for severe toxicity (grades 3-5). Of 31 risk variant carriers (c.1129-5923C>G/hapB3, c.1679T>G, c.1905+1G>A or c.2846A>T), 11 (all with c.1129-5923C>G/hapB3) experienced severe toxicity (15% of 72 cases, RR = 2.73, 95% CI = 1.61-4.63, p = 5 × 10(-6)), and 16 carriers (55%) required FP-dose interventions. Seven of the 15 (47%) retrospective cases carried a risk variant. The c.1129-5923C>G/hapB3 variant is a major contributor to severe early-onset FP toxicity in Caucasian patients. This variant may substantially improve the identification of patients at risk of FP toxicity compared to established DPYD risk variants (c.1905+1G>A, c.1679T>G and c.2846A>T). Pre-therapeutic DPYD testing may prevent 20-30% of life-threatening or lethal episodes of FP toxicity in Caucasian patients.

Methods for Hypothesis Testing in Animal Carcinogenicity Experiments

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-08

Novel pharmacogenomic markers of irinotecan-induced severe toxicity in metastatic colorectal cancer patients

L’irinotécan est un agent de chimiothérapie largement utilisé pour le traitement de tumeurs solides, particulièrement pour le cancer colorectal métastatique (mCRC). Fréquemment, le traitement par l’irinotécan conduit à la neutropénie et la diarrhée, des effets secondaires sévères qui peuvent limiter la poursuite du traitement et la qualité de vie des patients. Plusieurs études pharmacogénomiques ont évalué les risques associés à la chimiothérapie à base d’irinotécan, en particulier en lien avec le gène UGT1A, alors que peu d’études ont examiné l’impact des gènes codant pour des transporteurs. Par exemple, le marqueur UGT1A1*28 a été associé à une augmentation de 2 fois du risque de neutropénie, mais ce marqueur ne permet pas de prédire la toxicité gastrointestinale ou l’issue clinique. L’objectif de cette étude était de découvrir de nouveaux marqueurs génétiques associés au risque de toxicité induite par l’irinotécan, en utilisant une stratégie d’haplotype/SNP-étiquette permettant de maximiser la couverture des loci génétiques ciblés. Nous avons analysé les associations génétiques des loci UGT1 et sept gènes codants pour des transporteurs ABC impliqués dans la pharmacocinétique de l’irinotécan, soient ABCB1, ABCC1, ABCC2, ABCC5, ABCG1, ABCG2 ainsi que SLCO1B1. Les profils de 167 patients canadiens atteints de mCRC sous traitement FOLFIRI (à base d’irinotécan) ont été examinés et les marqueurs significatifs ont par la suite été validés dans une cohorte indépendante de 250 patients italiens. Nous avons découvert dans la région intergénique en aval du gène UGT1, un nouveau marqueur (rs11563250G) associé à un moindre risque de neutropénie sévère (rapport des cotes (RC)=0.21; p=0.043 chez les canadiens, RC=0.27; p=0.036 chez les italiens, et RC=0.31 p=0.001 pour les deux cohortes combinées). De plus, le RC est demeuré significatif après correction pour multiples comparaisons (p=0.041). Par ailleurs, pour l’haplotype défini par les marqueurs rs11563250G et UGT1A1*1 (rs8175347 TA6), le RC était de 0.17 (p=0.0004). Un test génétique évaluant ces marqueurs permettrait d’identifier les patients susceptibles de bénéficier d’une augmentation de dose d’irinotécan. En revanche, une autre combinaison de marqueurs, ABCC5 rs3749438 et rs10937158 (T–C), a prédit un risque plus faible de diarrhée sévère dans les deux cohortes (RC = 0.43; p=0.001). La coexistence des marqueurs ABCG1 rs225440T et ABCC5 rs2292997A a prédit un risque accru de neutropénie (RC=5.93; p=0.0002), alors qu’une prédiction encore plus significative a été obtenue lorsque ces marqueurs sont combinés au marqueur de risque bien établi UGT1A1*28 rs8175347 (RC=7.68; p<0.0001). Enfin, les porteurs de l’allèle de protection UGT1 rs11563250G en absence d’allèles de risque, ont montré une incidence réduite de neutropénie sévère (8.2% vs. 34.0%; p<0.0001). Nous concluons que ces nouveaux marqueurs génétiques prédictifs pourraient permettre d’améliorer l’évaluation du risque de toxicité et personnaliser le traitement à base d’irinotécan pour les patients atteints du cancer colorectal métastatique.

Impact of genetic polymorphisms determining leukocyte/neutrophil count on chemotherapy toxicity

Nous avons investigué la relation entre les polymorphismes de nucléotides simples (SNPs) chez trois gènes/loci candidats : DARC, CXCL2 et le loci ORMDL3-GSDMA-CSF3 situés sur le chromosome 17q21 et les complications neutropéniques et infectieuses qui en résultent durant la chimiothérapie chez les patients atteints de la leucémie lymphoblastique aigue. Ces loci codent pour certaines composantes du système immunitaire altérant la concentration de chémokines et leur distribution (DARC), stimulant le relâchement et la migration des neutophiles de la moelle épinière (CXCL2) et régulant la prolifération et la survie des granulocytes (G-CSF). Il est possible que des polymorphismes dans ces loci lorsqu’associés à de la chimiothérapie puissent mettre des individus suceptibles à un risque plus élevé de complication reliées à la chimiothérapie. Une sélection des marqueurs SNPs dans ces gènes ont été génotypés chez des enfants traités au CHU Ste-Justine pour une ALL entre 1989 et 2005. Après correction pour tests multiples, un polymorphisme DARC rs3027012 situé dans le 5’UTR a été associé à un compte phagocytaire peu élevé (APC<500 et <1000 cellules/µL, p=0.001 and p=0.0005, respectivement) ainsi qu’une hospitalisation due à une neutropénie (p=0.007) ou due à une infection et/ou neutropénie (p=0.007). Un effet protecteur a été identifié pour la mutation non sense Gly42Asp variant rs12075 (p=0.006). Des polymorphismes sur le chromosome 17q2 étaient associés à une hospitalisation due à une infection (rs3859192, p= 0.004) et à une neutropénie (rs17609240, p=0.006) L’infection était aussi modulée par CXCL2 (rs16850408, p=0.008) Cette étude identifie pour la première fois que les loci modulant le décompte des leucocytes et des neutrophiles pourraient jouer un rôle dans de déclenchement de complications dues à la chimiothérapie et pourraient ainsi servir de marqueurs pour un ajustement et un suivi du traitement.

Impact of genetic polymorphisms determining leukocyte/neutrophil count on chemotherapy toxicity

Nous avons investigué la relation entre les polymorphismes de nucléotides simples (SNPs) chez trois gènes/loci candidats : DARC, CXCL2 et le loci ORMDL3-GSDMA-CSF3 situés sur le chromosome 17q21 et les complications neutropéniques et infectieuses qui en résultent durant la chimiothérapie chez les patients atteints de la leucémie lymphoblastique aigue. Ces loci codent pour certaines composantes du système immunitaire altérant la concentration de chémokines et leur distribution (DARC), stimulant le relâchement et la migration des neutophiles de la moelle épinière (CXCL2) et régulant la prolifération et la survie des granulocytes (G-CSF). Il est possible que des polymorphismes dans ces loci lorsqu’associés à de la chimiothérapie puissent mettre des individus suceptibles à un risque plus élevé de complication reliées à la chimiothérapie. Une sélection des marqueurs SNPs dans ces gènes ont été génotypés chez des enfants traités au CHU Ste-Justine pour une ALL entre 1989 et 2005. Après correction pour tests multiples, un polymorphisme DARC rs3027012 situé dans le 5’UTR a été associé à un compte phagocytaire peu élevé (APC<500 et <1000 cellules/µL, p=0.001 and p=0.0005, respectivement) ainsi qu’une hospitalisation due à une neutropénie (p=0.007) ou due à une infection et/ou neutropénie (p=0.007). Un effet protecteur a été identifié pour la mutation non sense Gly42Asp variant rs12075 (p=0.006). Des polymorphismes sur le chromosome 17q2 étaient associés à une hospitalisation due à une infection (rs3859192, p= 0.004) et à une neutropénie (rs17609240, p=0.006) L’infection était aussi modulée par CXCL2 (rs16850408, p=0.008) Cette étude identifie pour la première fois que les loci modulant le décompte des leucocytes et des neutrophiles pourraient jouer un rôle dans de déclenchement de complications dues à la chimiothérapie et pourraient ainsi servir de marqueurs pour un ajustement et un suivi du traitement.