Toxicologia

Curso de Extensão Universitária

Módulo:
Introdução à Toxicologia
Responsáveis:
Prof. Dr. José María Monserrat
Prof. Dra. Laura Geracitano
Instituto de Ciências Biológicas
Universidade Federal do Rio Grande

Mecanismos de ativação e
detoxificação de compostos
tóxicos

Xenobiotico Metabólito
não tóxico
Eliminação
Metabolito “ativado”
“Binding” a biomoléculas
(enzimas,receptores,
membranas, DNA)
Reparo celular
(Reparo de DNA,
síntese de
proteínas, etc)
Toxicidade (alterações
fisiológicas, injuria celular,
câncer)
Mecanismos de ativação e detoxificação

Xenobiótico
Citocromo
P450 + O2
Xenobiótico
oxidado
Transferases +
GSH
Conjugado
Fase 0:
Incorporação
Fase I:
Oxidação
Fase II:
Conjugação
Fase III:
Exportação
ATP ADP
Xenobiótico
Citocromo
P450 + O2
Xenobiótico
oxidado
Transferases +
GSH
Conjugado
ATP ADP

Fase 0
Condicionada pela quantidade de proteínas ou
canais presentes em cada tipo celular e pela
capacidade da molécula tóxica de poder se
mimetizar com metabolitos fisiológicos

Fase 0: Exemplo da incorporação da cianotoxina microcistina
Transportadores de ânions
orgânicos (OATPs)
Extracel.
Intracel.
OATP
GSH
MYC
HIPÓTESE
Aumento inicial
Depleção
Efeitos sobre a [glutationa] (GSH)

Fase 0: Exemplo da incorporação de microcistina em diferentes
órgãos
Fonte:
Cazenave et al.
(2005). Aquat.
Toxicol., 75:
178-190
(B) Corydora paleatus
(A) Jenynsia multidentata
(C) Odontesthes bonariensis

Fase 0: Exemplo da incorporação de diferentes formas
inorgânicas do arsênio

Fase 0: Exemplo da incorporação de arsênio
Diferentes linhagens celulares com
diferentes níveis constitutivos da
forma 9 da aquaporina (AQP9)
apresentam diferente sensibilidade ao
arsênio
Fonte: Leung et al. (2007).
Blood, 109: 740-746

Incluem reações
que podem estar
associadas a um
aumento da
toxicidade do
composto
parental
O processo
fisiológico
normal
OHCH3
CH3
O
P450 aromatase
Testosterona
OH
CH3
OH
Estradiol
1
2
3
4
567
8
9
10
11
12
benzo[a]pireno
O
benzo[a]pireno 4,5 epoxido
Epoxidação
Hidroxilação
Fase I

Espécie Composto Concentração Taxa metabólica
o grupo no tecido (pmol/min/g)
animal (nmol/g)
Carassius PCP 10,0 19,20  3,70
auratus
Moluscos PCP 10,0 4,82  6,61
Peixe BaP 10,0 19,10  6,30
Crustáceos BaP 10,0 2,05  0,19
Fase I: Pode se observar nos peixes maior capacidade de
oxidação

Proteína
translocadora
(Hsp90)
Agente indutor
(PAH, por exemplo)
Receptor Ah
Complexo
ativado
Citoplasma
Núcleo
Fase I

Núcleo
TATA Exon 1Responsive
element
mRNA
mRNA
mRNA
Transcripção
Traducção
Citocromo P450
Fase I

Análise imunocitoquímico de
CYP1A em brânquias de tilapia
(Oreochromis niloticus)
A: peces amostrados em um
local contaminado o (reservatório
Billings, São Paulo).
B: peces amostrados num local
referência.
Fase I
A
B
Fonte: Bainy et al. (1999).
Aquat. Toxicol., 44: 289-305

Fase II

Estas reações são
catalisadas por
enzimas
chamadas
glucuronidos
transferasae,
enzimas
associadas ao
retículo
endoplasmático,
onde ocorrem as
reações de Fase I,
diminuindo a vida
média dos
produtos desta
fase.
Fase II: Conjugação com derivados do ácido glucurônico

Esta é uma
das reações
de
conjugação
mais
estudadas.
Fase II: Conjugação com glutationa

Desde o ponto
de vista
ambiental,
existem toxinas
como a
microcistina
que são
substrato para
a conjugação
com a
glutationa
reduzida (GSH,
círculo
vermelho).
Fonte: Pflugmacher et al. (2001). Environ. Toxicol. Chem., 20: 846-852.
Fase II: Conjugação com glutationa, catalisada pela enzima glutationa-S-
transferase (GST)

GSH MIC+ GSH MIC
GST
Fonte: Pflugmacher et al. (1998).
Biochim. Biophys Acta, 1425: 527-533.
CI50 (g/l) Índice
Microcistina 36,33 8,37
Mic-GSH 272,51 4,43
Fonte: Metcalf et al. (2000).
FEBS Lett. 189: 155-158.
MIC+
GSH
MIC+
GSH
MIC
MIC
para fosfatases hepatossomático
Fase II: Conjugação
com glutationa,
catalisada pela enzima
glutationa-S-
transferase (GST)

Fase II: A atividade da GST é muitas vezes utilizada como um índice da
capacidade de detoxificação de um organismo
Hypophthalmichthys molitrix Aristichthys nobilis Carassius auratus Culter ilishaeformis
Fonte: Qiu et al. (2007). Toxicon, 50: 365-376.
Ejemplo de
aplicação

Neohelice granulata
(Decapoda)
Exemplo de aplicação: Aumento da
GST em brânquias posteriores dos
caranguejos expostos à microcistina
Exemplo de aplicação: Aumento da
GST em hepatopáncres dos
caranguejos expostos à microcistina
Fonte: Pinho et al. (2003). Comp.
Biochem. Physiol., C 135: 459-468
Fonte: Vinagre et al. (2003). Comp.
Biochem. Physiol., C 135: 67-75
Fase II: A atividade da GST é muitas vezes utilizada como um índice da
capacidade de detoxificação de um organismo

Exemplo de aplicação:
O trabalho de Best et al.
(2002) mostra que os lipo-
polisacárideos (LPS)
associados à
cianobactérias induzem
inibição da GST, o que
jogaria em contra do
processo de detoxificação
Danio rerio
Fonte: Best et al. (2002). Aquat.
Toxicol., 60: 223-231

GST 4 semanas
Órgão
Cérebro Músculo Fígado Brânquias
0
50
100
Controle
+AL
AtividadedaGST
(nmolesCDNB-GST/min/mgdeproteínas)
*
50
Corydora paleatus
Fase II: Estratégias de quimioprevenção com utlização
de antioxidantes (ácido lipoico, por exemplo)
Fonte: Monserrat et al. (2008).
Comp. Biochem. Physiol., C 148:
287-292

Fase III: Eliminação de metabólitos de substancias tóxicas para fora da célula
Pgp: eliminação de toxinas,drogas antineoplásicas,
hidrocarbonetos, etc. Os transportadores MDR formam
parte das Pgp
MRP: eliminação de toxinas por co-transporte com-
MDR
1
MRP
2
MDR
1
MRP
2
Ntcp Oatp
Apical
Baso-
lateral MRP
1
Transportadores de sais biliares
Sódio dependentes : Ntcp
Sódio independentes: Oatp{
Transportadores da família ABC
{
União estreita
GSH (MRP1) ou de conjugados com GSH (MRP2)

Inibidores das glicoproteínas P
Diretos: inibição por bloqueio do sítio ativo da
P-gp: verapamil
Indiretos: inibição da proteína quinase C que
fosforila as P-gp e as ativa: staurosporina
Quimio-sensibilisadores

Se verifica um aumento da concentração de proteína P-gp com dois
tipos de tóxicos. A funcionalidade é medida pela capacidade de
eliminação de rodamina: quanto menor é a fluorescência, maior é a
actividade. Observe que isso é verificado após exposição com cádmio
NA AUSÊNCIA DO INIBIDOR VERAPAMIL
Fonte: Eufemia e Epel (2000). Aquat. Toxicol., 49: 89-100.
Mytilus californianus

As células tipo
Lucena possuem
o fenótipo MDR,
que ameniza a
toxicidade da
microcistina em
concentrações de
0,8 µg/L. Isto
sugere um papel
das proteínas da
família MDR na
eliminação de
microcistinas
Fonte: Votto et al.
(2007). Cell Biol. Int., 31:
1359-1366.

As células tipo
Lucena possuem
fenótipo MDR e
apresentaram
menor dano de
DNA que as
células tipo K562.
Isto sugere um
papel das
proteínas da
família MDR na
eliminação de
microcistinas
Fonte: Votto et al.
(2007). Cell Biol. Int., 31:
1359-1366.

Fonte: Votto et al.
(2007). Cell Biol. Int., 31:
1359-1366.
As células tipo
Lucena possuem
fenótipo MDR e
apresentaram
menor
concentração de
espécies reativas
de oxígênio (RSO)
que as células tipo
K562. Isto sugere
um papel das
proteínas da
família MDR na
eliminação de
microcistinas

Diferenças na expressão da P-gp entre
“sea urchin” (Lytechinus amanesus) e
Urechis caupo quando expostos a petróleo
bio-degradado se traduz em uma maior
sensibilidade no caso da “sea urchin”
Fonte: Hamdoun et
al. (2002). Aquat.
Toxicol., 61: 127-140.
Lychetinus amanesus Urechis caupo

Jenynsia
multidentata
A exposição a 2 µg/L de microcistina levou a um aumento da expressão da P-gp (Fig. A) nas
brânquias do peixe J. multidentata, com um conseqüente aumento da quantidade de proteína
(Fig. B). Isto sugere um papel das proteínas da família MDR na eliminação de microcistinas
Fonte: Amé et al. (2007). Chemosphere, 74: 1179-1186.

Jenynsia
multidentata
Fuente: Amé et al. (2007). Chemosphere, 74: 1179-1186.
A exposição a 2 µg/L de microcistina levou a um aumento da expressão da P-gp (Fig. A) no
cérebro do peixe J. multidentata, com um conseqüente aumento da quantidade de proteína
(Fig. B). Isto sugere um papel das proteínas da família MDR na eliminação de microcistinas

Toxicologia

Mais conteúdo relacionado

Mais procurados

Último

Toxicologia