Protección del ácido clorogénico frente a lesiones inducidas por venzo(a)pireno en Saccharomyces cerevisiae / Protection of chlorogenic acid against benzo(a)pyrene-induced lesions in Saccharomyces cerevisiae / Proteção do ácido clorogênico contra lesões induzidas por benzo(a)pireno em Saccharomyces cerevisiae

El objetivo del presente estudio fue analizar el efecto del ácido clorogénico, uno de los compuestos polifenólicos con mayor concentración en la infusión de Ilex paraguariensis, sobre el daño celular y molecular inducido por el benzo(a)pireno. La infusión de Ilex paraguariensis ("mate") es bebida por la mayoría de los habitantes de Argentina, Paraguay, sur de Brasil y Uruguay. La levadura Saccharomyces cerevisiae (cepas SC7K lys2-3; SX46A y SX46Arad14() se utilizó como modelo eucariota. Las células en crecimiento exponencial se expusieron a concentraciones crecientes de benzo(a)pireno y a tratamientos combinados con una concentración de 250 ng/mL de benzo(a)pireno y ácido clorogénico a una concentración igual a la encontrada en la infusión de yerba mate. Luego de los tratamientos se determinaron fracciones de sobrevida, frecuencia mutagénica y roturas de doble cadena de ADN así como la modulación en la expresión de la proteína Rad14 a través de un análisis de Western Blot. Se observó un aumento significativo en las fracciones de sobrevida así como una disminución en la frecuencia mutagénica después de la exposición combinada con benzo(a)pireno y ácido clorogénico en comparación con los tratamientos con benzo(a)pireno como único agente. En la cepa mutante deficiente en la proteína Rad14 se observó un aumento significativo en la sensibilidad a benzo(a)pireno en comparación con la cepa SC7K lys2-3. En los tratamientos combinados de benzo(a)pireno y ácido clorogénico se observó una importante disminución de la letalidad. Con respecto a la determinación de roturas de doble cadena de ADN no se observó fraccionamiento cromosómico a la concentración de benzo(a)pireno utilizada en los experimentos. Los análisis de Western Blot mostraron un aumento en la expresión de la proteína Rad14 en las muestras tratadas con benzo(a)pireno como único agente en comparación con la muestra control. Adicionalmente se observó una disminución en la expresión de la proteína cuando en los tratamientos se utilizaron benzo(a)pireno y ácido clorogénico combinados. Los resultados indican que el ácido clorogénico disminuye significativamente la actividad mutagénica producida por el benzo(a)pireno, la cual no se encuentra relacionada con un incremento en la remoción de las lesiones inducidas por el sistema de reparación por escisión de nucleótidos.

The aim of this study was to analyze the effect of chlorogenic acid, a polyphenolic compound found at high concentrations in Ilex paraguariensis infusions, on cellular and molecular damage induced by benzo(a)pyrene. Ilex paraguariensis infusions ("mate") are consumed by most of the population in Argentina, Paraguay, southern Brazil and Uruguay. Saccharomyces cerevisiae yeast (SC7K lys2-3; SX46A and SX46Arad14( strains) were used as eukaryotic model organisms. Cells in an exponential growth phase were exposed to increasing concentrations of benzo(a)pyrene, as well as combined treatments of benzo(a)pyrene at a concentration of 250 ng/mL and chlorogenic acid at a concentration matching that which is commonly found in mate. Determinations of surviving fraction, mutagenic frequency and double strand DNA breaks induction were performed, along with the assessment of the modulation of the expression of protein Rad14 by Western Blot. A significant increase of surviving fractions and a decrease in mutagenic frequency were observed after exposure to benzo(a)pyrene plus chlorogenic acid, contrary to benzo(a)pyrene alone. A substantial increase in sensitivity to benzo(a)pyrene was observed for the Rad14 protein-deficient mutating strain when compared to the SC7K lys2-3 strain. An important decrease in lethality was observed when combined benzo(a)pyrene and chlorogenic acid treatments were applied. As for the determination of DSBs, no chromosomic fractionation was observed at the benzo(a)pyrene concentration tested in the experiments. Western Blot analysis showed an increase in the expression of protein Rad14 for samples treated with benzo(a)pyrene as a single agent when compared against the control sample. Additionally, the expression of this protein was observed to diminish when combined treatments with benzo(a)pyrene and chlorogenic acid were used. Results obtained indicate that chlorogenic acid significantly decreases the mutagenic activity of benzo(a)pyrene, which is not related to an increase in the removal of lesions induced by nucleotide excision repair system.

O objetivo deste estudo foi analisar o efeito do ácido clorogênico, um dos compostos polifenólicos com maior concentração na infusão de Ilex paraguariensis, sobre o dano celular e molecular induzido pelo benzopireno. A infusão de Ilex paraguariensis ("mate") é consumida pela maioria dos habitantes da Argentina, Paraguai, sul do Brasil e Uruguai. A levedura Saccharomyces cerevisiae (cepas SC7K lys2-3; SX46A e SX46Arad14() foi utilizada como modelo eucariótico. Células em crescimento exponencial foram expostas a concentrações crescentes de benzopireno e tratamentos combinados foram realizados com uma concentração de 250 ng/mL de benzo(a)pireno e ácido clorogênico, igual à encontrada na infusão de erva-mate. Após os tratamentos, foram determinadas as frações de sobrevivência, frequência mutagênica e quebras de fita dupla do DNA, bem como a modulação na expressão da proteína Rad14 por meio de análise de Western Blot. Um aumento significativo nas frações de sobrevivência, bem como uma diminuição na frequência mutagênica foram observados após a exposição combinada de benzo(a)pireno e ácido clorogênico em comparação com tratamentos de agente único de benzo(a)pireno. Um aumento significativo na sensibilidade ao benzo(a)pireno foi observado na cepa mutante deficiente em proteína Rad14 em comparação com a cepa SC7K lys2-3. Nos tratamentos combinados de benzo(a)pireno e ácido clorogênico, observou-se uma diminuição significativa na letalidade. Com relação à determinação das quebras de fita dupla de DNA, não foi observado fracionamento cromossômico na concentração de benzo(a)pireno utilizada nos experimentos. A partir da análise de Western Blot, observou-se um aumento na expressão da proteína Rad14 nas amostras tratadas com benzo(a)pireno como agente único em relação à amostra controle. Além disso, uma diminuição na expressão da proteína foi observada quando combinados de benzo(a)pireno e ácido clorogênico foram usados ​​nos tratamentos. Os resultados obtidos neste trabalho indicam que o ácido clorogênico diminui significativamente a atividade mutagênica produzida pelo benzo(a)pireno, a qual não está relacionada a um aumento na remoção de lesões induzidas pelo sistema de reparo por excisão de nucleotídeos.

Análise proteômica de células BEAS-2B expostas a benzo[α]pireno e nicotinamida ribosídeo / Proteomic Analysis of BEAS-2B cells exposed to benzo[α]pyrene and nicotinamide riboside

Responsável por milhões de óbitos anuais e um grande custo para a saúde pública, o câncer é a segunda maior causa de mortes no mundo. Dentre seus diversos tipos, o câncer de pulmão, além da alta incidência, é um dos mais letais. A exposição a substâncias tóxicas provenientes da combustão de matéria orgânica, assim como o consumo de cigarro, são os principais responsáveis pela alta incidência de câncer de pulmão. Dentre estas substâncias, está o benzo[α]pireno (B[α]P), um carcinógeno completo, ou seja, capaz de iniciar e promover o processo de carcinogênese. Resultados anteriores obtidos pelo grupo demonstraram que células BEAS-2B expostas a 1 µM de B[α]P apresentaram alterações das concentrações de metabólitos intracelulares, indução de estresse redox e hipermetilação do DNA. A exposição a 1 µM de nicotinamida ribosídeo (NR), um dos precursores de NAD+, foi capaz de proteger as células BEAS-2B contra a transformação induzida por B[α]P, além de impedir totalmente que células não expostas a B[α]P formassem colônias em soft-agar. A utilização da proteômica neste trabalho permitiu verificar a abundância das proteínas nos quatro diferentes grupos de exposição: Controle, B[α]P, B[α]P + NR e NR. Após 120 h de exposição as células foram coletadas, as proteínas extraídas e preparadas para análise. Foram descobertas 3024 proteínas posteriormente analisadas com o objetivo de elucidar vias possivelmente envolvidas na proteção contra o processo de transfomação maligna. Os grupos NR e Controle demonstram ser mais parecidos em relação ao seu conteúdo, enquanto os grupos B[α]P e B[α]P + NR foram mais semelhantes entre si. A análise de proteínas exclusivas revelou menos processos relacionados ao reparo de DNA no grupo tratado apenas com B[α]P quando comparado com B[α]P + NR. A análise estatística do total de proteínas utilizando o teste ANOVA (p < 0,05, N = 5) revelou 564 proteínas diferencialmente expressas entre os grupos. A clusterização nos permitiu observar a diferença na abundância de proteínas entre os quatro tratamentos. As proteínas estão envolvidas em funções como a regulação do metabolismo, resposta a estresse, transdução de sinal, regulação de expressão gênica e morte celular. Um dos clusters (cluster 1), contendo 59 proteínas, revelou poucos processos na análise de enriquecimento, mas as proteínas contidas nele apresentam funções como controle da divisão celular, apoptose e proteção ao estresse redox. Nele podemos observar que, no geral, o tratamento com B[α]P aumentou a abundância de algumas proteínas, o que foi revertido no grupo B[α]P + NR. O tratamento apenas com NR diminuiu a abundância das proteínas contidas nesse cluster. Outro cluster (cluster 4) apresentou 51 proteínas de abundância diminuída durante a exposição ao B[α]P, o que se reverteu no grupo B[α]P + NR. As proteínas desse cluster estão envolvidas em etapas importantes da via glicolítica, de crescimento, adesão, migração e invasão celular. Apesar de ser descrito que a exposição a NR pode aumentar a eficiência do reparo de DNA, os resultados apresentados nesse trabalho indicam que o efeito protetor pode estar relacionado com a modulação do ciclo celular ou alterações na adesão celular

Responsible for millions of annual deaths and a great health expense, cancer is the second leading cause of death in the world. Among its many types, lung cancer, besides its high incidence, is also one of the most lethal. Exposure to toxic substances resulting from the combustion of organic matter, as well as cigarette consumption, are the mainly responsible for the high incidence of lung cancer. One of these substances is benzo[α]pyrene (B[α]P), a complete carcinogen, able to initiate and promote the carcinogenesis process. Results obtained previously demonstrated that BEAS-2B cells exposed to 1 µM BaP presented alterations in the levels of intracellular metabolites, induction of oxidative stress, and hypermethylation of DNA. The exposure to 1 µM nicotinamide riboside (NR), one of the precursors of NAD+, was able to protect BEAS-2B cells against the transformation induced by B[α]P, moreover, it also totally prevented the colonies formation on soft agar in cells not exposed to B[α]P. The use of proteomics allowed us to verify the abundance of proteins in the four different exposure groups: Control, B[α]P, B[α]P + NR e NR. After 120h of exposure, the cells were collected followed by the extraction of the proteins. A total of 3024 proteins were identified and analyzed aiming to elucidate possible pathways involved in the protective effect against the malignant transformation induced by B[α]P. The NR and Control groups showed to be more similar, while B[α]P and B[α]P + NR were more similar. The analysis of exclusive proteins revealed fewer processes related to DNA repair in B[α]P when compared with B[α]P + NR. The statistical analysis of the total proteins using the ANOVA test (p <0.5, N = 5) revealed 564 proteins differentially expressed between the groups. The heatmap showed the difference in protein abundance between the four treatments. Proteins are involved in functionssuch asthe regulation of metabolism, stress response, signal transduction, regulation of gene expression, and cell death. One of the clusters (cluster 1), containing 59 proteins, revealed a few processes in the enrichment analysis, but the proteins contained in it have functions such as control of cell division, apoptosis, and protection from redox stress. It is possible to observe, in general, treatment with B[α]P increased the abundance of some proteins, which was partially reversed in group B[α]P + NR. On the other hand, the NR treatment decreased the abundance of proteins contained in this cluster. Another cluster (cluster 4) showed 51 proteins of decreased abundance during exposure to B [α] P, which was partially reversed in group B[α]P + NR. The proteins in this cluster are involved in important stages of the glycolytic pathway, also in growth, adhesion, migration, and cell invasion. Although it has been described that exposure to NR can increase the efficiency of DNA repair, the results presented in this work indicate that the protective effect may be related to the modulation of the cell cycle or cell adehsion modifications

Comparative Bioaccumulation of PAH and BTEX in Malapterurus electricus (Siluriformes: Malapteruridae) and its Enteric Parasite, Electrotaenia malopteruri Sampled from Lekki Lagoon, Lagos, Nigeria / Bioacumulação comparativa de HAP e BTEX em Malapterurus electricus (Siluriformes: Malapteruridae) e seu parasita entérico, Electrotaenia malopteruri, coletado na lagoa Lekki, Lagos, Nigéria

Abstract Contamination of Lekki lagoon by petrogenic chemicals such as polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and benzene, toluene, ethylbenzene, and xylene (BTEX) has been widely reported. The study was aimed at investigating the bioaccumulation of PAH and BTEX in Malapterurus electricus collected from Lekki lagoon in Lagos, Nigeria. BTEX was analyzed in the intestine, water, and sediment samples using 8260B Agilent 7890B gas chromatograph coupled to a mass spectrometer (GC-MS). While PAHs were tested in the same media using a gas chromatograph coupled to a flame ionization detector (GC-FID). Histopathological analysis of the fish intestine was conducted using haematoxylin and eosin (H&E) stains. Parasite intensity, antioxidant enzymes, and lipid peroxidation activities were investigated in the fish. The parasitic infection detected in Malapterurus electricus was Electrotaenia malopteruri. The parasite showed weak and no depurative capacities for BTEX and PAH respectively. The decrease in superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), and reduced glutathione (GSH) in conjunction with an increase in Malondialdehyde (MDA) characterized relatively higher susceptibility among the male fish. Varieties of tissue injuries increased with the standard length of the fish groups. Results suggest that lengthier and uninfected M. electricus were more susceptible to PAH in Lekki lagoon than the shorter and infected ones. The study demonstrated a promising tendency of the enteric parasite, E. malopteruri to depurate chlorobenzene, ethylbenzene, o-xylene, m+p-xylene, and 1,4-dichlorobenzene from the intestine of its host fish, M. electricus, while PAHs were poorly mediated by the parasite.

Resumo A contaminação da lagoa Lekki por produtos químicos petrogênicos, como hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HAP) e benzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno (BTEX), foi amplamente relatada. O estudo teve como objetivo investigar a bioacumulação de HAP e BTEX em Malapterurus electricus, coletados na lagoa Lekki, em Lagos, Nigéria. O BTEX foi analisado no intestino, na água e nas amostras de sedimento usando o cromatógrafo de gás Agilent 7890B 8260B acoplado a um espectrômetro de massa (GC-MS). Já os HAP foram testados no mesmo meio utilizando cromatógrafo gasoso acoplado a detector de ionização de chama (GC-FID). A análise histopatológica do intestino do peixe foi conduzida usando colorações de hematoxilina e eosina (H&E). Intensidade de parasitas, enzimas antioxidantes e atividades de peroxidação lipídica foram investigadas nos peixes. A infecção parasitária detectada em Malapterurus electricus foi Electrotaenia malopteruri. O parasita mostrou fraca e nenhuma capacidade depurativa para BTEX e HAP, respectivamente. A diminuição da superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT) e glutationa reduzida (GSH), em conjunto com o aumento do Malondialdeído (MDA), caracterizou a suscetibilidade relativamente maior entre os peixes machos. Variedades de lesões nos tecidos aumentaram com o comprimento padrão dos grupos de peixes. Os resultados sugerem que os M. electricus maiores e não infectados foram mais suscetíveis aos HAP na lagoa Lekki do que os menores e infectados. O estudo demonstrou uma tendência promissora do parasita entérico E. malopteruri de depurar clorobenzeno, etilbenzeno, o-xileno, m + p-xileno e 1,4-diclorobenzeno do intestino de seu peixe hospedeiro, M. electricus, enquanto os HAP foram mal mediados pelo parasita.

Modulação da concentração intracelular de NAD+ e seu efeito na tumorigênese induzida por benzo[a]pireno em células bronquiais epiteliais humanas / Modulation of intracellular concentration of NAD+ and its effect on benzo[a]pyrene-induced tumorigenesis in human epithelial bronchial cells

A alta incidência, prevalência e mortalidade do câncer de pulmão demonstram a necessidade de se identificar alterações moleculares envolvidas na carcinogênese pulmonar. Nesse contexto, a reprogramação do metabolismo energético é uma marca emergente do câncer. Há evidências de que benzo[a]pireno (B[a]P), um conhecido carcinógeno humano, induz alterações metabólicas via modificação da função mitocondrial tanto in vitro quanto in vivo. Uma vez que as alterações metabólicas não são somente o resultado da transformação celular, mas podem também ter papel na etiologia do câncer ao modular o epigenoma e a expressão de genes, intervir no metabolismo de células em processo de transformação pode contribuir para desvendar mecanismos de carcinogênese e revelar alvos para quimioprevenção. A fim de investigar a relação entre alterações no metabolismo celular, marcas epigenéticas e transformação celular, implementamos um modelo de tumorigênese (avaliada pela formação de colônias em soft-agar) induzida por B[a]P em células epiteliais bronquiais humanas imortalizadas (linhagem BEAS-2B) crescidas em monocamada (2D). O modelo possibilitou a observação de alterações precoces do metabolismo celular. Levando em consideração que o nucleotídeo NAD+ regula as atividades de diversas vias moleculares importantes para a sobrevivência, diferenciação, crescimento e morte celular, e que suas concentrações foram rapidamente diminuídas após exposição a B[a]P, decidimos suplementar as células BEAS-2B com nicotinamida ribosídeo (NR), um precursor intracelular de NAD+, concomitantemente à exposição a B[a]P. NR em baixa concentração no meio de cultura (1 µM) induziu estresse energético em células BEAS-2B expostas a B[a]P (1 µM) ao longo do período de uma semana de co-incubação, aumentando seletivamente a taxa de apoptose dessas células. Protegeu contra a transformação celular induzida por B[a]P e impediu completamente a formação espontânea de colônias das células controle em soft-agar. Usamos uma abordagem metabolômica direcionada a alvos específicos ("targeted metabolomics") desenvolvida no grupo para quantificar metabólitos conhecidamente alterados no câncer. Os dados indicam que NR diminui o metabolismo de glutamina nas células expostas a B[a]P, o que ocorre em paralelo com a diminuição das concentrações de citrato e aspartato, aumento da razão malato/aspartato, diminuição das razões ATP/AMP e ATP/ADP e aumento das concentrações de adenosina. As alterações se enquadram na hipótese de inibição do shuttle malato-aspartato, cuja atividade é necessária para a sobrevivência de células que sofrem o efeito Warburg (alta dependência de NADH citosólico para geração de ATP). NR adicionalmente protegeu as células contra o estresse redox, a hipermetilação do DNA e o aumento da atividade de sirtuína 1 (SIRT1) induzidos por B[a]P, além de aumentar a expressão de genes supressores tumorais (E-caderina, PTEN, semaforina 3F, p16(ink4a)) que podem ser reprimidos por CtBP (proteína ligante de NADH que atua como sensor redox e traduz a condição metabólica da célula para o controle da expressão gênica). Foi ainda observada maior atividade de PARP1 nas células expostas a B[a]P+NR em comparação aos demais grupos. Os resultados obtidos mostram que NR se contrapõe a ou exacerba alterações bioquímicas induzidas por B[a]P, diminuindo a chance de transformação carcinogênica das células BEAS-2B. Estudos em modelos mais complexos, como micro tecidos in vitro, são necessários para a confirmação do efeito quimiopreventivo da NR e alterações bioquímicas subjacentes

Tese de DoutoradoDOIhttps://doi.org/10.11606/T.9.2021.tde-05082021-095853DocumentoTese de DoutoradoAutorCordeiro, Everson Willian Fialho (Catálogo USP)Nome completoEverson Willian Fialho CordeiroE-mailE-mailUnidade da USPFaculdade de Ciências FarmacêuticasÁrea do ConhecimentoToxicologiaData de Defesa2021-04-08ImprentaSão Paulo, 2021OrientadorLoureiro, Ana Paula de Melo (Catálogo USP) Banca examinadoraLoureiro, Ana Paula de Melo (Presidente) Àvila, Daiana Silva de Meotti, Flavia Carla Silva, Eloiza Helena Tajara da Título em portuguêsModulação da concentração intracelular de NAD+ e seu efeito na tumorigênese induzida por benzo[a]pireno em células bronquiais epiteliais humanasPalavras-chave em portuguêsBenzo[a]pireno Câncer de pulmão Metabolismo energético Nicotinamida ribosídeo Resumo em portuguêsA alta incidência, prevalência e mortalidade do câncer de pulmão demonstram a necessidade de se identificar alterações moleculares envolvidas na carcinogênese pulmonar. Nesse contexto, a reprogramação do metabolismo energético é uma marca emergente do câncer. Há evidências de que benzo[a]pireno (B[a]P), um conhecido carcinógeno humano, induz alterações metabólicas via modificação da função mitocondrial tanto in vitro quanto in vivo. Uma vez que as alterações metabólicas não são somente o resultado da transformação celular, mas podem também ter papel na etiologia do câncer ao modular o epigenoma e a expressão de genes, intervir no metabolismo de células em processo de transformação pode contribuir para desvendar mecanismos de carcinogênese e revelar alvos para quimioprevenção. A fim de investigar a relação entre alterações no metabolismo celular, marcas epigenéticas e transformação celular, implementamos um modelo de tumorigênese (avaliada pela formação de colônias em soft-agar) induzida por B[a]P em células epiteliais bronquiais humanas imortalizadas (linhagem BEAS-2B) crescidas em monocamada (2D). O modelo possibilitou a observação de alterações precoces do metabolismo celular. Levando em consideração que o nucleotídeo NAD+ regula as atividades de diversas vias moleculares importantes para a sobrevivência, diferenciação, crescimento e morte celular, e que suas concentrações foram rapidamente diminuídas após exposição a B[a]P, decidimos suplementar as células BEAS-2B com nicotinamida ribosídeo (NR), um precursor intracelular de NAD+, concomitantemente à exposição a B[a]P. NR em baixa concentração no meio de cultura (1 µM) induziu estresse energético em células BEAS-2B expostas a B[a]P (1 µM) ao longo do período de uma semana de co-incubação, aumentando seletivamente a taxa de apoptose dessas células. Protegeu contra a transformação celular induzida por B[a]P e impediu completamente a formação espontânea de colônias das células controle em soft-agar. Usamos uma abordagem metabolômica direcionada a alvos específicos ("targeted metabolomics") desenvolvida no grupo para quantificar metabólitos conhecidamente alterados no câncer. Os dados indicam que NR diminui o metabolismo de glutamina nas células expostas a B[a]P, o que ocorre em paralelo com a diminuição das concentrações de citrato e aspartato, aumento da razão malato/aspartato, diminuição das razões ATP/AMP e ATP/ADP e aumento das concentrações de adenosina. As alterações se enquadram na hipótese de inibição do shuttle malato-aspartato, cuja atividade é necessária para a sobrevivência de células que sofrem o efeito Warburg (alta dependência de NADH citosólico para geração de ATP). NR adicionalmente protegeu as células contra o estresse redox, a hipermetilação do DNA e o aumento da atividade de sirtuína 1 (SIRT1) induzidos por B[a]P, além de aumentar a expressão de genes supressores tumorais (E-caderina, PTEN, semaforina 3F, p16(ink4a)) que podem ser reprimidos por CtBP (proteína ligante de NADH que atua como sensor redox e traduz a condição metabólica da célula para o controle da expressão gênica). Foi ainda observada maior atividade de PARP1 nas células expostas a B[a]P+NR em comparação aos demais grupos. Os resultados obtidos mostram que NR se contrapõe a ou exacerba alterações bioquímicas induzidas por B[a]P, diminuindo a chance de transformação carcinogênica das células BEAS-2B. Estudos em modelos mais complexos, como micro tecidos in vitro, são necessários para a confirmação do efeito quimiopreventivo da NR e alterações bioquímicas subjacentes.Título em inglêsModulation of intracellular concentration of NAD+ and its effect on benzo[a]pyrene-induced tumorigenesis in human epithelial bronchial cellsPalavras-chave em inglêsBenzo[a]pyrene Energetic metabolism Lung cancer Nicotinamide riboside Resumo em inglêsThe high incidence, prevalence and mortality of lung cancer demonstrates the need to identify molecular changes involved in lung carcinogenesis. In this context, the reprogramming of energy metabolism is an emerging brand of cancer. There is evidence that benzo[a]pyrene (B[a]P), a known human carcinogen, induces metabolic changes via modification of mitochondrial function both in vitro and in vivo. Since metabolic changes are not only the result of cell transformation, but can also play a role in the etiology of cancer by modulating the epigenome and gene expression, intervening in the metabolism of cells in the process of transformation can contribute to unravel mechanisms of carcinogenesis and reveal targets for chemoprevention. In order to investigate the relationship between changes in cell metabolism, epigenetic marks and cell transformation, we implemented a model of tumorigenesis (assessed by the formation of colonies on soft-agar) induced by B[a]P in immortalized human bronchial epithelial cells (BEAS-2B cell line human) grown in monolayer (2D). The model enabled the observation of early changes in cell metabolism. Taking into account that the NAD+ nucleotide regulates the activities of several molecular pathways important for cell survival, differentiation, growth and death, and that their concentrations were rapidly decreased after exposure to B[a]P, we decided to supplement the BEAS-2B cells with nicotinamide riboside (NR), an intracellular precursor of NAD+, concomitantly with exposure to B[a]P. NR in low concentration in the culture medium (1 µM) induced energy stress in BEAS-2B cells exposed to B[a]P (1 µM) over the period of a week of co-incubation, selectively increasing the apoptosis rate of these cells. It protected against cell transformation induced by B[a]P and completely prevented the spontaneous formation of control cell colonies on soft-agar. We use a targeted metabolomics approach developed in the group to quantify metabolites known to be altered in cancer. The data indicate that NR decreases the glutamine metabolism in cells exposed to B[a]P, which occurs in parallel with the decrease in citrate and aspartate concentrations, increased malate/aspartate ratio, decreased ATP/AMP and ATP/ADP ratios and increased adenosine concentrations. The changes fit the hypothesis of inhibition of the malate-aspartate shuttle, whose activity is necessary for the survival of cells that suffer the Warburg effect (high dependence on cytosolic NADH for ATP generation). NR additionally protected cells against redox stress, DNA hypermethylation and increased B[a]P-induced sirtuin 1 (SIRT1) activity, in addition to increasing the expression of tumor suppressor genes (E-cadherin, PTEN, semaphorin 3F, p16 (ink4a)) that can be suppressed by CtBP (NADH-binding protein that acts as a redox sensor and translates the cell's metabolic condition to control gene expression). Higher PARP1 activity was also observed in cells exposed to B[a]P+NR compared to the other groups. The results obtained show that NR is opposed to or exacerbates biochemical changes induced by B[a]P, reducing the chance of carcinogenic transformation of BEAS-2B cells. Studies on more complex models, such as micro tissues in vitro, are necessary to confirm the chemopreventive effect of NR and underlying biochemical changes

Aislamiento e identificación de levaduras degradadoras de hidrocarburos aromáticos, presentes en tanques de gasolina de vehículos urbanos / Isolation and identification of aromatic hydrocarbon degrading yeasts present in gasoline tanks of urbans vehicles

RESUMEN Se obtuvieron aislamientos de levaduras a partir de muéstreos en tanques de combustible de vehículos urbanos, con el objeto de evaluar su potencial actividad de degradación de hidrocarburos aromáticos derivados del petróleo. Se realizaron ensayos de crecimiento en medio mínimo mineral sólido utilizando distintos hidrocarburos (benceno, tolueno, naftaleno, fenantreno, y pireno). Los aislamientos que presentaron crecimiento notorio en alguno de los hidrocarburos aromáticos policíclicos fueron identificados mediante secuenciación Sanger de los marcadores moleculares ITS1 e ITS2 del ARNr. Se obtuvieron 16 aislados de levaduras, de las cuales tres presentaron crecimiento conspicuo con hidrocarburos aromáticos como única fuente de carbono. Las cepas identificadas pertenecen al género Rhodotorula y corresponden a las especies Rhodotorula calyptogenae (99,8% de identidad) y Rhodotorula dairenensis (99,8% de identidad). Dichas cepas presentaron crecimiento en benceno, tolueno, naftaleno, fenantreno. En este estudio se reporta por primera vez la presencia de levaduras del género Rhodotorula que habitan los ductos y tanques de gasolina de vehículos urbanos, así como su capacidad para utilizar distintos hidrocarburos aromáticos que son contaminantes para el medio ambiente. Estos resultados sugieren que dichas levaduras constituyen potenciales candidatos para la degradación de éstos compuestos, como parte de estrategias de biorremediación.

ABSTRACT Yeast isolates were obtained from fuel tanks of vehicles in order to assess their potential use in the degradation of aromatic hydrocarbons. Growth assays were performed in minimum mineral medium using different aromatic hydrocarbons (benzene, toluene, naphthalene, phenanthrene, and pyrene) as the sole carbon source. Isolates that showed growth in any of the tested polycyclic aromatic hydrocarbons were identified by Sanger sequencing of the ITS1 and ITS2 rDNA molecular markers. A total of 16 yeasts strains were isolated, and three showed remarkable growth in media with aromatic hydrocarbons as the sole carbon source. These strains belong to the genus Rhodotorula, and correspond to the species Rhodotorula calyp-togenae (99,8% identity) and Rhodotorula dairenensis (99,8% identity). These strains grew in benzene, toluene, naphthalene, phenanthrene and pyrene. This study demonstrates for the first time that yeasts of the genus Rhodotorula inhabit pipelines and fuel tanks of vehicles and that remove aromatic hydrocarbons that are environmental pollutants. Our results suggest that these yeasts are potential candidates for aromatic hydrocarbon degradation as part of bioremediation strategies.

Tolerance to Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) by filamentous fungi isolated from contaminated sediment in the Amazon region / Tolerância a Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPAs) por fungos filamentosos isolados de sedimentos contaminados da região Amazônica

Tolerance to Polycyclic Hydrocarbons Aromatic (PAHs) is considered an important characteristic when assessing the bioremediation potential of microorganisms. Given this, the objective of this research was to assay filamentous fungi from the Amazon region, isolated from sediments with differents levels of contamination by PAHs, for tolerance to phenanthrene and pyrene. To achieve this, fungal cultures plugs (5 mm), obtained after 7 days growth, were transferred to petri dishes containing 20% Sabouraud dextrose agar medium, after surface innoculation with phenanthrene and pyrene crystals, separately. Radial mycelial growth was evaluated after 10 days at five different concentration levels for each contaminant and control group, all in triplicate for each treatment. Fungal growth and growth inhibition rates were calculated. The average growth of the colonies in each treatment was compared with one-way ANOVA, followed by a Tukey Test (p < 0,05). All fungi showed tolerant to phenanthrene and pyrene. However, Hypoxylon sp. showed the lowest growth inhibition rate and average growth rates significantly different of the other six tested species. Hypoxylon sp. has been shown to be a promising genetic resource for use in new studies of PAHs degradation.

A tolerância a Hidrocarbonetos Policíclicos Aromática (HPAs) é considerada como uma característica importante na avaliação do potencial de micro-organismos para biorremediação. Diante disso, o objetivo desta pesquisa foi avaliar fungos filamentosos da região amazônica, isolados de sedimentos com diferentes níveis de contaminação por HPAs, quanto à tolerância ao fenantreno e pireno. Para tanto, discos das culturas fúngicas (5 mm), obtidas após 7 dias de crescimento, foram transferidas para placas de Petri contendo meio Agar Sabouraud Dextrose a 20%, após inoculação superficial com cristais de fenantreno e pireno, separadamente. O crescimento micelial radial foi avaliado após 10 dias em cinco concentrações diferentes para cada contaminante e grupo controle, ambos em triplicata para cada tratamento. As taxas de crescimento fúngico e de inibição de crescimento foram calculadas. O crescimento médio das colônias em cada tratamento foi comparado com ANOVA one way, seguido pelo teste de Tukey (p < 0,05). Todos os fungos mostraram tolerância ao fenantreno e ao pireno. No entanto, Hypoxylon sp. apresentou menor taxa de inibição de crescimento e taxas médias de crescimento significativamente diferentes das outras seis espécies testadas. Hypoxylon sp. tem se mostrado um recurso genético promissor para uso em novos estudos sobre degradação de HPAs.

Comparative Bioaccumulation of PAH and BTEX in Malapterurus electricus (Siluriformes: Malapteruridae) and its Enteric Parasite, Electrotaenia malopteruri Sampled from Lekki Lagoon, Lagos, Nigeria

Abstract Contamination of Lekki lagoon by petrogenic chemicals such as polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and benzene, toluene, ethylbenzene, and xylene (BTEX) has been widely reported. The study was aimed at investigating the bioaccumulation of PAH and BTEX in Malapterurus electricus collected from Lekki lagoon in Lagos, Nigeria. BTEX was analyzed in the intestine, water, and sediment samples using 8260B Agilent 7890B gas chromatograph coupled to a mass spectrometer (GC-MS). While PAHs were tested in the same media using a gas chromatograph coupled to a flame ionization detector (GC-FID). Histopathological analysis of the fish intestine was conducted using haematoxylin and eosin (H&E) stains. Parasite intensity, antioxidant enzymes, and lipid peroxidation activities were investigated in the fish. The parasitic infection detected in Malapterurus electricus was Electrotaenia malopteruri. The parasite showed weak and no depurative capacities for BTEX and PAH respectively. The decrease in superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), and reduced glutathione (GSH) in conjunction with an increase in Malondialdehyde (MDA) characterized relatively higher susceptibility among the male fish. Varieties of tissue injuries increased with the standard length of the fish groups. Results suggest that lengthier and uninfected M. electricus were more susceptible to PAH in Lekki lagoon than the shorter and infected ones. The study demonstrated a promising tendency of the enteric parasite, E. malopteruri to depurate chlorobenzene, ethylbenzene, o-xylene, m+p-xylene, and 1,4-dichlorobenzene from the intestine of its host fish, M. electricus, while PAHs were poorly mediated by the parasite.

Resumo A contaminação da lagoa Lekki por produtos químicos petrogênicos, como hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HAP) e benzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno (BTEX), foi amplamente relatada. O estudo teve como objetivo investigar a bioacumulação de HAP e BTEX em Malapterurus electricus, coletados na lagoa Lekki, em Lagos, Nigéria. O BTEX foi analisado no intestino, na água e nas amostras de sedimento usando o cromatógrafo de gás Agilent 7890B 8260B acoplado a um espectrômetro de massa (GC-MS). Já os HAP foram testados no mesmo meio utilizando cromatógrafo gasoso acoplado a detector de ionização de chama (GC-FID). A análise histopatológica do intestino do peixe foi conduzida usando colorações de hematoxilina e eosina (H&E). Intensidade de parasitas, enzimas antioxidantes e atividades de peroxidação lipídica foram investigadas nos peixes. A infecção parasitária detectada em Malapterurus electricus foi Electrotaenia malopteruri. O parasita mostrou fraca e nenhuma capacidade depurativa para BTEX e HAP, respectivamente. A diminuição da superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT) e glutationa reduzida (GSH), em conjunto com o aumento do Malondialdeído (MDA), caracterizou a suscetibilidade relativamente maior entre os peixes machos. Variedades de lesões nos tecidos aumentaram com o comprimento padrão dos grupos de peixes. Os resultados sugerem que os M. electricus maiores e não infectados foram mais suscetíveis aos HAP na lagoa Lekki do que os menores e infectados. O estudo demonstrou uma tendência promissora do parasita entérico E. malopteruri de depurar clorobenzeno, etilbenzeno, o-xileno, m + p-xileno e 1,4-diclorobenzeno do intestino de seu peixe hospedeiro, M. electricus, enquanto os HAP foram mal mediados pelo parasita.

Efeito da mistura de diazinon e benzo[a]pireno naS-transferase da Glutationa em Tilápias do Nilo / Effect of mixture of diazinon and benzo[a]pyrenein Glutathione S-transferase of Nile tilapia

Atualmente, com a crescente contaminação dos ecossistemas aquáticos, muitos compostos, como pesticidas e hidrocarbonetos,são lançados de forma indevida em corpos d’água. Estudos relacionando a exposição de poluentes, individualmente,com variações bioquímicas são abundantes na literatura. Entretanto, ainda são poucos os voltados às misturas complexas.Sendo assim, o objetivo do presente estudo foi analisar se a mistura diazinon e benzo[a]pireno pode afetar as atividadesbioquímicas de biomarcadores clássicos, tais como acetilcolinesterase (AChE), carboxilesterase (CbE), catalase (CAT), glutationaperoxidase (GPx) e glutationa S-transferase (GST) em Tilápias do Nilo (Oreochromis niloticus) e comparar os efeitosnos sistemas enzimáticos quando estão expostos à mistura e aos compostos separadamente. Foi medida a atividade dasenzimas em brânquias e fígados de Tilápia do Nilo após 2 e 7 dias de exposição ao Diazinon (0,5 mg/L) e ao benzo[a]pireno (1,0 mg/L) individualmente e em mistura. Os resultados mostraram que no grupo mistura do fígado após 7 dias deexposição, o benzo[a]pireno aumentou a ação inibidora do Diazinon na atividade da enzima GST. Isso indica que a toxicidadedas interações ambientais entre pesticida e hidrocarboneto policíclico aromático pode apresentar efeito sinérgico.Desse modo, é importante levar em conta esse fator, pois irá auxiliar na compreensão de resultados obtidos em estudosde campo, como em um monitoramento ambiental.

Currently, with the growing contamination of aquatic ecosystems, many compounds, such as pesticides and hydrocarbons,are improperly released into rivers and lakes. Studies about the exposure of single pollutants causing biochemical variationsare abundant in the literature. However, there are few studies focused on the biological effects of complex mixtures.The aim of this investigation was to evaluate whether mixture diazinon and benzo[a]pyrene can affect the biochemicalactivities of classic biomarkers such as acetylcholinesterase (AChE), carboxylesterase (CbE), catalase (CAT), glutathioneperoxidase (GPx) and glutathione S-transferase (GST) in Nile tilapia and compare the effects on enzymatic systems of theexposure to a mixture of compounds and the effects observed when they are exposed separately. We measured the activityof enzymes in gills and liver of Nile Tilapia (Oreochromis niloticus) after 2 and 7 days of exposure to Diazinon (0.5 mg/L)and benzo[a]pyrene (1.0 mg/L) individually and in mixture. The results showed that in the mixture group after 7 days ofexposure, the benzo[a]pyrene increased the inhibitory action of Diazinon in GST enzyme activity, in liver tissue. This indicatesthat the toxicity of the interactions between pesticide and polycyclic aromatic hydrocarbon may show synergisticeffect. These results suggest the importance of studies with mixture of compounds, because these data will help to understandthe results obtained in field studies, such as those from environmental monitoring.

El benzo(a)pireno en los alimentos y su relación con el cáncer / Benzo[a]pyrene from food and cancer

Antecedentes: el benzo(a)pireno es un hidrocarburo aromático policíclico con efectos adversos para la salud, una de las fuentes es la ingestión de alimentos, formados durante procesamiento industrial o en el hogar. Objetivo: indagar sobre la formación de benzo(a)pireno en los alimentos, su activación biológica, relación con el cáncer, contenido en los alimentos y la normativa que regula la cantidad en alimentos para humanos. Materiales y métodos: se realizó una búsqueda bibliográfica de artículos publicados en las bases de datos nacionales e internacionales. Resultados: el benzo(a)pireno ingerido con los alimentos se absorbe por el intestino, se metaboliza predominantemente en el hígado, allí se activa y puede inducir cáncer de diversa localización, como esófago, estómago, intestino, piel, vejiga, pulmón e hígado, evidenciado en estudios experimentales en animales. El benzo(a)pireno atraviesa la placenta y es potencialmente tóxico para el feto. Las cantidades en algunos alimentos exceden las máximas permitidas por la Comisión Europea entidad que periódicamente actualiza las normas sobre el tema. En Colombia no se encontró reglamentación. Conclusión: el benzo(a)pireno procedente de alimentos genera compuestos capaces de desarrollar cáncer principalmente del tracto gastrointestinal. La Comisión Europea actualiza periódicamente la normativa que regula el contenido de benzo(a)pireno en alimentos, Colombia carece de normas sobre el tema.

Background: Benzo[a]pyrene is a polycyclic aromatic hydrocarbon which has been related with adverse health outcomes. Food is a source of benzo[a]pyrene; which is produced during industrial processing or cooking. Objective: To review information about benzo(a)pyrene formation in food, biological activation, association with cancer, food content and regulation of benzo(a)pyrene content in human food. Methods: A literature search from national and international scientific databases was developed. Results: benzo[a]pyrene ingested is absorbed by the intestine metabolized and activated, predominantly, by the liver. Animal studies have associated benzo[a]pyrene with esophagus, stomach, intestine, skin, bladder, lung, and liver cancer. Benzo[a]pyrene is potentially toxic to the fetus, due to it passes trough placenta. Benzo[a]pyrene amounts in some foods exceed the maximum level allowed by the European Commission; which periodically updates legislation on this topic. In Colombia there is not regulation about benzo[a]pyrene. Conclusion: benzo[a]pyrene in food generates compounds that may be associated with cancer, mainly gastrointestinal cancer. The European Commission regularly updates regulation about benzo[a] pyrene content in foods. Colombia does not have regulation on this topic.

Lung apoptosis after intra-pulmonary instillation of Benzo(a)pyrene in Wistar rats / Apoptose pulmonar após instilação intrapulmonar de Benzo(a)pireno em ratos Wistar

PURPOSE: To evaluate the influence of pulmonary instillation of Benzo[a]pyrene in lung apoptosis of Wistar rats. METHODS: Male Rattus norvegicus albinus, Wistar lineage was carried through an intra-pulmonary instillation of the Benzo[a]pyrene (B[a]P) dilution in alcohol 70 percent. Three experimental groups had been formed with 08 animals each: Control Group (Alcohol 70 percent); B[a]P Group 40 mg/kg; e B[a]P Group 80mg/kg, submitted to euthanasia 16 and 18 weeks after the experimental procedure. The pulmonary sections had been processed by TUNEL method and submitted to the histomorphometric analysis to quantify the apoptotic cell number. RESULTS: After 16 weeks, mean of apoptotic cells number in control group (19,3±3,2) was greater than 40mg/Kg group (11,8±1,9; p<0,01) and 80mg/Kg group (7,0±1,4; p<0,01). Significant difference also observed between 40mg/Kg and 80mg/Kg (p<0,05). After 18 weeks, mean of apoptotic cells number in control group (18,0±2,2) was greater than 40mg/Kg group (8,8±1,7; p<0,01) and 80mg/Kg group (5,5±1,3; p<0,01). Significant difference wasn't observed between 40mg/Kg and 80mg/Kg (ns). CONCLUSION: Intra-pulmonary instillation of Benzo[a]pyrene induces significant decrease of apoptotic activity in lung tissue.

OBJETIVO: Avaliar a influência da instilação intrapulmonar de Benzo[a]pireno na apoptose pulmonar de ratos Wistar. MÉTODOS: Rattus norvegicus albinus, linhagem Wistar machos foram submetidos à instilação intra-pulmonar da diluição em álcool 70 por cento de Benzo[a]pireno (B[a]P). Foram formados três grupos experimentais com 08 animais cada: Grupo Controle (álcool 70 por cento); Grupo B[a]P 40 mg/kg; e Grupo B[a]P 80mg/kg, submetidos a eutanásia 16 e 18 semanas após o procedimento experimental. As secções pulmonares foram processadas pelo método TUNEL e submetidas à análise histomorfométrica para quantificação do número de células apoptóticas. RESULTADOS: Após 16 semanas, a média do número de células apoptóticas do grupo controle (19,3±3,2) mostrou-se maior que o grupo 40mg/Kg (11,8±1,9; p<0,01) e 80mh/Kg (7,0±1,4; p<0,01). Diferença significante foi também observada entre os grupos 40mg/Kg e 80mg/Kg (p<0,05). Após 18 semanas, a média do número de células apoptóticas do grupo controle (18,0±2,2) mostrou-se maior que o grupo 40mg/Kg (8,8±1,7; p<0,01) e 80mh/Kg (5,5±1,3; p<0,01). Não foi observada diferença significante entre os grupos 40 e 80mg/Kg (ns). CONCLUSÃO: A instilação intrapulmonar de Benzo[a]pireno induziu diminuição significativa da atividade apoptótica em tecido pulmonar.