qual o papel dos pesticidas na...

Qual o papel dos pesticidas na

carcinogênese?Tatiana de Almeida Simão

Programa de Carcinogênese Molecular/CPQ/INCALaboratório de Toxicologia e Biologia Molecular/DBq/IBRAG/UERJ

Etapas envolvidas em estudos de carcinogênese:

� Estudos epidemiológicos

� Identificação dos principais carcinógenos

� Estudos de carcinogênese experimental

� Estudos de genotoxicidade

� Estudos de metabolismo do carcinógeno

� Estudos das alterações no DNA e seu reparo

� Estudos de genes alterados e perfil mutacional

� Estudos em cultura de célula humana

� Análise de tumores humanos

p

O que causa câncer?

a

(Adaptado de Doll & Peto, 1981)

O que causa câncer?

d

Xenobióticos Pré-carcinógenos

Carcinógenos• Compostos que formam espécies reativas ,

eletrófilicas ou radioativas livres capazes de ligar

covalentemente a sítios nucleofílicos presentes

nas macromoléculas

• Dano ao Material Genético:

a) Ligação covalente ao DNA

b) Alteração da expressão de genes

c) Interferência com o aparelho mitótico

• Ativação de oncogenes

• Inativação de genes supressores de tumor

• Fixação do dano genotóxico

• Expansão da célula iniciada

• Reversibilidade

• Outras alterações do genótipo

• Expansão clonal predominante de células com

maiores vantagens fenotípicas para o

crescimento

• transição da benignidade para malignidade

•Irreversibilidade

1º evento Genético

Proliferação Celular

Instabilidade

Fenotípica e

proliferação celular

Absorção

Ativação Metabólica

Iniciação

Promoção

Progressão

(Adaptado de Gomes-Carneiro et al., 1997)

Carcinogênese









• Reversibilidade




crescimento





Instabilidade

Fenotípica e


Absorção

Iniciação

Promoção

Progressão






nas macromoléculas

Absorção


evento desencadeador





nas macromoléculas









• Reversibilidade




crescimento





Instabilidade

Fenotípica e


Absorção


Iniciação

Promoção

Progressão


ao

Carcinógeno

não-genotóxicoAlte

raçõ

es n

a ex

pres

ão g

enic

a





nas macromoléculas









• Reversibilidade



maiores vantagens fenotípicas para o crescimento





Instabilidade

Fenotípica e


Absorção


Iniciação

Promoção

Progressão


Mecanismo de Carcinogênese(1º passo)

+Reparo do DNA

ExcreçãoPré-cancerígeno Cancerígeno Inócuo

CYP GST

Divisão celular

Inócuo

DNA com mutação INICIAÇÃO

- Estavéis em pH fisiológico - Hidrossolúveis- Eletrofílicos (adutos)

>ria carcinógenos genotóxicos

característica comum dos carcinógenos

genotóxicos ambientais

Mecanismo de Carcinogênese

+Reparo do DNA


CYP GST

Divisão celular

Inócuo




Mecanismo de Carcinogênese

+Reparo do DNA


CYP GST

Divisão celular

Inócuo

MUTAÇÃO ⇒⇒⇒⇒ INICIAÇÃO

PRÉ-CARCINÓGENO

ELETROFÍLICOFASE I EXCREÇÃOFASE II(GST)

G

C

X-G

C

T

A

G

C

X-G

C

G

C

G

C A

T T

A

DNA NORMALSEM MUTAÇÃO

G

C

X-G

A

G

C

G

C

G

C

T

A

G

C

X-G

A

T

T

T

T

A A

A A

DIVISÃO CELULAR

DIVISÃO CELULAR

REPARO SEM REPARO

x

MUTAÇÃO

Câncer X Fatores Ambientais


v

Câncer X Fatores Ambientais


Tabaco

Principal causa de morte evitável em todo o mundo.Organização Mundial de Saúde

� Um terço da população mundial adulta é fumante.

�Estima-se que 4,9 milhões de mortes ao ano sejam provocadas pelo tabaco.

Tabaco

�Responsável por:

• 25% das mortes por doença coronariana.

• 85% das mortes por doença pulmonar obstrutiva crônica.

• 25% das mortes por doença cerebrovascular.

• 30% das mortes por câncer.

• 90% das mortes por câncer de pulmão.

Classe Química Número de Compostos

Carcinógenos representativos e quantidades típicas na fumaça do

cigarro (ng/cigarro)

Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos

14 B[a]PDibenz[a,h]antraceno

94

Nitrosaminas 8 NNKNNN

123179

Aminas Aromáticas

12 4-aminobifenil2-naftilamina

1,410

Aldeídos 2 FormaldeídoAcetaldeído

16.000819.000

Fenóis 2 Catecol 68.000

Hidrocarbonetos Voláteis

3 Benzeno1,3-butadieno

59.00052.000

Compostos Nitrosos

3 Nitrometano 500

Outros Compostos Orgânicos

8 Óxido de etilenoAcrilonitrila

7.00010.000

Compostos Inorgânicos

9 Cádmio 132

Total 61

Adaptado de Hecht, 2003.

Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos

Benzo[a]pireno

Fontes de Exposição:-Fumaça do tabaco-Poluição atmosférica-Alimentos pirolisados

Tumores:Pulmão

Excreção

GST

Conjugação com glutationa

ligação ao DNA

ativação de oncogene ou inativação de gene supressor de tumor

CÂNCER

Resistente a epóxido hidrolase

Ativação do Benzo[a]pirenoenvolve uma série de enzimas que catalisam diversas reações.

epoxidação epoxidaçãohidratação do epóxido

G

C

T

A A

BP

Mutação G T induzido

por Benzo[a]pireno

G

Benzo[a]pireno

Sawan et al., 2008

PadrPadrãão de mutao de mutaçãção em TP53 especo em TP53 especíífico em fico em fumantes com cfumantes com cââncer de pulmncer de pulmããoo

Smokers Non-Smokers

A:T>C:G

A:T>G:C

G:C>T:A

del/ins/complex

A:T>T:A

G:C>A:T

G:C>A:T at CpG

G:C>C:G

G to T

30%

12%

Pfeifer Pfeifer et alet al., 2002.., 2002.

Se conhecemos as principais causas que levam aoaparecimento da maioria dos tumores

Se muitas destas causassão passíveis de prevenção

Por que não foi possível levar à transformação dos hábitos de vida e consequente redução da incidência

da maioria dos tumores ????

Exemplo típico: Câncer de Pulmão

92% dos pacientes são fumantes

12% dos fumantes desenvolvem câncer de pulmão

� Esta susceptibilidade ocorre em genes que interagem com compostos ambientais.

� Dentre estes genes, os mais relevantes são aqueles que participam da ativação de pré-carcinógenos e/ou da desintoxicação dos

carcinógenos formados.

SUSCEPTIBILIDADE GENÉTICA

+


Reparo do DNA


CYP GST

Divisão celular

Polimorfismos de Enzimas que Metabolizam Carcinógenos

• Genes que codificam enzimas de biotransformação são polimórficos.

• Polimorfismos podem apresentar alterações: – Na regulação da transcrição do gene (> ou <).– Na atividade da enzima.– Não ter consequência fenotípica.

• Manifestações irão depender da exposição ambiental.

• Genes de baixa penetrância (baixo risco).

(Adaptado de Nerbert, 1996)


E OS PESTICIDAS????

Groups Agents (n)

Group 1 Carcinogenic to humans 108 (ex: Benzo[a]pireno)

Group 2A

Probably carcinogenic to humans (evidência limitada de

carcinogênese em humanos e provas suficientes em animais experimentais)

64 (ex: mate-quente)

Group 2B

Possibly carcinogenic to humans (evidência limitada de

carcinogênese em humanos e pouca evidencia em animais experimentais.)

272 (ex:acetaldeído)

Group 3

Not classifiable as to its carcinogenicity to humans

(evidência inadequada em humanos e inadequada ou limitada em animais

experimentais)

508 (ex: diazepan)

Group 4Probably not carcinogenic to

humans1 (Caprolactama)

AGENTS CLASSIFIED BY THE IARC MONOGRAPHS, VOLUMES 1–105

IARC publica monografias agrupando os fatores ambientais quanto ao risco de desenvolver câncer .

PESTICIDAS E CÂNCER

de

*Grupo 2B: possivelmente carcinogênico em humanos (n=3).

Grupo 3: provavelmente não carcinogênico para seres humanos (n= 15).

**

*


+Grupo 2A: Provavelmente carcinogênico em humanos (n=2).

*Grupo 2B: possivelmente carcinogênico em humanos (n=5).

Grupo 3: provavelmente não carcinogênico para seres humanos (n= 10).

+

**

*

*+

*


The Carcinogenic Potency Database (CPDB)

Lois Swirsky Gold, PhD, Director

http://potency.berkeley.edu/cpdb.html

University of California, Berkeley

A base de dados de potencial carcinogênico (CPDB) é uma fonte dos resultados de testes de carcinogênese crônicos e a longo prazo em animais experimentais, incluindo 1547 substâncias diferentes. A CPDB fornece um

acesso simples à literatura de ensaios biológicos, com análises qualitativas e quantitativas de experimentos, tanto positivos quanto negativos, que foram

publicados nos últimos 50 anos.


publicações sobre este assunto vem aumentando nos últimos anos, entretanto ainda são necessários muitos estudos para maior compreensão deste tema.

Cipermetrina: potente inseticida

amplamente utilizado (> 30% do

uso global). ↓toxicidade

Uso prolongado e incontrolado:

toxicidade aguda e crônica

Carcinógeno completo em

tumores de pele de camundongos suíços albinos

Os pesticidas atuam na iniciação e/ou promoção?

Incidência de tumores em

múltiplas doses > dose única

Fungicida. Carcinógeno multipotente. Mas qual é o

mecanismo de ação?

Camundongos proteômica da pele: S100A6 e

S100A9 Mancozebe possui papel

neoplásico em cels HaCaT com o envolvimento de

S100A6, S100A9 e a via de transdução de sinal ERK1/2

Quais mecanismos? Genéticos e/ou epigenéticos?

Marcadoras de diferenciação de queratinócitos e

proliferação

Análise de possíveis alvos que regulam essas proteínas:

ERK1/2, COX-2, NFkB = superexpressão

Estudos funcionais: células HaCaT tratadas com

mancozebe superexpressaram S100A6 e S100A9

7 organofosforados

Células K562 tratadas e controle.

Análise de metilação de todo genoma: ~14.000 genes.

Os pesticidas podem modificar os níveis de

metilação do DNA, sugerindo que os mecanismos

epigenéticos contribuem para carcinonegênese induzida por

pesticida.

Quais mecanismos? Genéticos e/ou epigenéticos?

Qual o papel dos pesticidas na

carcinogênese?

Pergunta inicial:

Exposição ambiental

Susceptibilidade Genética

EpigenéticaMutações

qual o papel dos pesticidas na...

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