Leishmania (Sauroleishmania) tarentolae versus pathogenic species: comparative evaluation of protease activity, glycoconjugates, resistance to complement and metabolome composition

BACKGROUND Leishmania tarentolae is a non-pathogenic species found in lizards representing an important model for Leishmania biology. However, several aspects of this Sauroleishmania remain unknown to explain its low level of virulence. OBJECTIVES We reported several aspects of L. tarentolae biology including glycoconjugates, proteolytic activities and metabolome composition in comparison to pathogenic species (Leishmania amazonensis, Leishmania braziliensis, Leishmania infantum and Leishmania major). METHODS Parasites were cultured for extraction and purification of lipophosphoglycan (LPG), immunofluorescence probing with anti-gp63 and resistance against complement. Parasite extracts were also tested for proteases activity and metabolome composition. FINDINGS Leishmania tarentolae does not express LPG on its surface. It expresses gp63 at lower levels compared to pathogenic species and, is highly sensitive to complement-mediated lysis. This species also lacks intracellular/extracellular activities of proteolytic enzymes. It has metabolic differences with pathogenic species, exhibiting a lower abundance of metabolites including ABC transporters, biosynthesis of unsaturated fatty acids and steroids, TCA cycle, glycine/serine/threonine metabolism, glyoxylate/dicarboxylate metabolism and pentose-phosphate pathways. MAIN CONCLUSIONS The non-pathogenic phenotype of L. tarentolae is associated with alterations in several biochemical and molecular features. This reinforces the need of comparative studies between pathogenic and non-pathogenic species to elucidate the molecular mechanisms of virulence during host-parasite interactions.

Metal exposure in a child population after a mine tailings dam failure. Projeto Bruminha / Exposição a metais em uma população infantil após rompimento de barragem de rejeitos da mineração. Projeto Bruminha

ABSTRACT Objective: This study aimed to analyze the urinary concentrations of As, Cd, Pb, Hg, and Mn in children living in areas directly affected by the tailings of the Brumadinho disaster. Methods: We performed a cross-sectional descriptive study on a population of 217 children aged 0 to 6 years, living in Córrego do Feijão (CF), Parque da Cachoeira (PC), Aranha (AR), and Tejuco (TJ), enrolled in the Longitudinal Study of Child Health in Brumadinho (Minas Gerais) — Projeto Bruminha. Socioeconomic data and urine samples were collected to determine the concentration of selected metals. Results: Children living in locations not directly affected by the disaster (AR and TJ) had higher concentrations of As and Mn than those in directly affected areas (CF and PC). Additionally, children living in locations not potentially exposed to dust from tailings mud or mining activity (AR) showed higher urinary As concentrations than those potentially exposed (CF, PC, and TJ). Conclusion: Our results suggest the need to investigate possible sources of As exposure in children living in areas not directly affected by the disaster and not potentially exposed to dust.

RESUMO Objetivo: Este estudo teve como objetivo analisar as concentrações urinárias de As, Cd, Pb, Hg e Mn em crianças residentes em localidades diretamente atingidas pelos rejeitos do desastre em Brumadinho. Métodos: Foi realizado um estudo descritivo transversal de uma população de 217 crianças de 0 a 6 anos, residentes no Córrego do Feijão (CF), Parque da Cachoeira (PC), Aranha (AR), e Tejuco (TJ) e inscritas no Estudo Longitudinal da Saúde Infantil em Brumadinho (MG) — Projeto Bruminha. Dados socioeconômicos e amostras de urina foram coletados para determinar a concentração dos metais selecionados. Resultados: Crianças residentes em localidades não diretamente atingidas pelo desastre (AR e TJ) apresentaram maiores concentrações de As e Mn do que aquelas em localidades diretamente atingidas (CF e PC). Adicionalmente, crianças residentes em localidades não potencialmente expostas à poeira da lama de rejeito ou da atividade de mineração (AR) apresentaram maiores concentrações urinárias de As do que aquelas potencialmente expostas (CF, PC e TJ). Conclusão: Nossos resultados sugerem a necessidade de se investigar possíveis fontes de exposição ao As em crianças residentes em localidades não diretamente atingidas pelo desastre e não potencialmente expostas à poeira.

Prevalence of metal levels above the reference values in a municipality affected by the collapse of a mining tailings dam: Brumadinho Health Project / Prevalência dos níveis de metais acima dos valores de referência em município atingido pelo rompimento de barragem de rejeitos da mineração: Projeto Saúde Brumadinho

ABSTRACT Objective: To describe the prevalence of levels of arsenic, cadmium, mercury, lead and manganese above the reference values (RV) in the population of Brumadinho, after the rupture of the mining tailings dam and to verify the factors associated with these levels. Methods: Baseline study of a prospective cohort, in a representative sample of 3,080 residents (aged 12 and over) in Brumadinho, Minas Gerais. Exploratory variables (age, sex, skin color, household income, smoking and place of residence) were collected using a questionnaire and the levels of As, Cd and Hg in urine and Pb and Mn in blood were evaluated using the technique of inductively coupled plasma mass spectrometry. The distribution of prevalence of levels above the reference for metals was made, according to the exploratory variables. Multiple logistic regression analyzes were used to investigate the association between altered levels of metals and characteristics evaluated. Results: Concentrations above RV were found in 38.08% of the population for Mn, 33.37% for As, 5.04% for Pb, 0.76% for Hg and 0.17% for Cd. There was a significant association between age group and levels of Mn and Pb; and between place of residence and As level. Conclusion: The results show a high prevalence of levels above the reference for Mn, As and Pb, with small differences in relation to the other variables, suggesting that it is an exposure distributed throughout the municipality.

RESUMO Objetivo: Descrever a prevalência dos níveis dos metais arsênio, cádmio, mercúrio, chumbo e manganês acima dos valores de referência (VR) na população de Brumadinho, após o rompimento da barragem de rejeitos de mineração, e verificar os fatores associados a esses níveis. Métodos: Estudo da linha de base de uma coorte prospectiva, em amostra representativa de 3.080 residentes (12 anos ou mais de idade) de Brumadinho, Minas Gerais. As variáveis exploratórias (idade, sexo, cor de pele, renda domiciliar, tabagismo e local de residência) foram coletadas por questionário, e os níveis de As, Cd e Hg na urina e de Pb e Mn no sangue foram avaliados pela técnica de espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado. Fez-se a distribuição das prevalências de níveis acima da referência para os metais, segundo as variáveis exploratórias. Análises de regressão logística múltipla foram utilizadas para averiguar associação entre os níveis alterados de metais e as características avaliadas. Resultados: Encontraram-se concentrações acima do VR em 38,08% da população para Mn, 33,37% para As, 5,04% para Pb, 0,76% para Hg e 0,17% para Cd. Houve associação significativa entre a faixa etária e os níveis de Mn e Pb; e entre o local de residência e o nível de As. Conclusão: Os resultados demonstram elevada prevalência de níveis acima da referência para Mn, As e Pb, com pequenas diferenças em relação às demais variáveis, sugerindo se tratar de uma exposição distribuída em todo o município.

Normas ocupacionais do benzeno: uma abordagem sobre o risco e exposição nos postos de revenda de combustíveis / Occupational regulation for benzene: an approach on risk and exposure in gas stations

Resumo Introdução: trabalhadores estão sujeitos a riscos decorrentes da exposição ambiental e ocupacional ao benzeno, situação ainda mais crítica quando associada a fatores como desigualdade social, múltipla exposição, suscetibilidade individual, degradação ambiental e às possíveis interações entre os contaminantes ambientais. Além disso, nem sempre as regulamentações são estabelecidas e/ou atualizadas apenas a partir de achados científicos, pois são processos permeados por conflitos de interesses. Objetivo: realizar análise crítica sobre a identificação de risco e avaliação da exposição ao benzeno. Métodos: revisão bibliográfica e documental do marco normativo brasileiro e internacional sobre exposição ao benzeno, com relação aos aspectos toxicológicos, de exposição ocupacional e ambiental e de avaliação de risco. Discussão: o controle da exposição ao benzeno permeia o campo da disputa técnico-política de saúde e segurança, constituindo-se em marco regulatório resultante de consenso de entendimentos. Esses entendimentos são marcados pela disputa entre a proteção à saúde e a gestão empresarial das condições de trabalho, em detrimento das evidencias científicas. Em tal contexto, os Limites de Exposição Ocupacional podem variar significativamente entre os países e agências, apesar do reconhecimento universal de que não há limites seguros para exposição ao benzeno, por ser um composto carcinogênico.

Abstract Introduction: workers are subject to risks from environmental and occupational exposure to benzene. This situation is even more critical when combined with social inequality, multiple exposure, individual susceptibility, environmental degradation, and possible interactions between environmental contaminants. In addition, regulations are not always established and/or updated only from scientific evidences, because they are processes permeated by conflicts of interest. Objective: to produce a critical analysis on risk identification and benzene exposure evaluation. Methods: literature and documentary review of the Brazilian and international regulatory standards on benzene exposure, toxicological aspects, occupational and environmental exposure, and risk evaluation. Discussion: benzene exposure control permeates the technical-political dispute of health and safety, resulting in a regulatory standard from consensus of understandings. These understandings are shaped by the dispute between health protection and business management of working conditions, to the detriment of scientific evidence. In this context, the Occupational Exposure Limits can vary significantly between countries and agencies, despite the universal recognition that there are no safe limits for benzene exposure, because it is a carcinogenic compound.

Avaliação da exposição ocupacional ao benzeno em trabalhadores frentistas e analistas de combustíveis utilizando o Teste Cometa como biomarcador de genotoxicidade / Comet assay as a biomarker of genotoxicity to assess occupational exposure to benzene in gas-station attendants and fuel analysts

Resumo Introdução: frentistas e analistas de combustíveis estão expostos a vários compostos orgânicos voláteis presentes na gasolina, incluindo benzeno, que se destaca por sua importância toxicológica. Objetivo: avaliar a exposição ocupacional ao benzeno na gasolina, utilizando o Teste Cometa como biomarcador de genotoxicidade em comparação ao ácido trans,trans-mucônico urinário (AttM) como biomarcador de exposição ao benzeno. Métodos: estudo de corte transversal com análises de biomarcadores de exposição e de genotoxicidade em grupo de expostos ocupacionalmente ao benzeno através da gasolina e grupo controle. Resultados: o Teste Cometa mostrou uma média (desvio padrão) de índice de dano, expresso em unidades arbitrárias, no grupo exposto de 28,4 (10,1) significativamente mais elevado do que no grupo não-exposto, 18,4 (10,1). O AttM urinário, em mg/g de creatinina, foi significativamente maior no grupo exposto, 1,13 (0,45), em relação ao grupo não exposto, 0,44 (0,33). Os dois biomarcadores apresentaram boa correlação linear (r=0,81; p<0,05), indicando uma forte associação entre o biomarcador de exposição e o biomarcador de efeito. Conclusão: os resultados sugerem que uma maior exposição ocupacional ao benzeno está associada a um risco aumentado de dano genotóxico entre indivíduos expostos à gasolina.

Abstract Introduction: gas-station attendants and fuel analysts are exposed to various volatile organic compounds found in gasoline, including benzene, which stands out because of its toxicological significance. Objective: to assess occupational exposure to benzene using the comet assay as a biomarker of genotoxicity in comparison to the urinary trans, trans muconic acid (ttMA) as benzene exposure biomarker. Methods: cross-sectional study using biomarkers of exposure and genotoxicity analyses in a group of workers occupationally exposed to benzene from gasoline compared with a control group. Results: the comet assay results showed that the mean (standard deviation) damage index, in arbitrary units, in the exposed group, 28.4 (10.1), was significantly higher than in the non-exposed group, 18.4 (10.1). The mean value of urinary ttMA was significantly higher in the exposed group, 1.13 (0.45), compared to the non-exposed group, 0.44 (0.33). Both biomarkers showed a linear correlation r = 0.81 (p<0.05) indicating a strong association between the exposure biomarker and the biomarker effect. Conclusion: the results suggest that a greater occupational exposure to benzene is associated to an increased risk of genotoxic damage among individuals exposed to gasoline.

Utilização de biomarcadores de genotoxicidade e expressão gênica na avaliação de trabalhadores de postos de combustíveis expostos a vapores de gasolina / Use of genotoxicity biomarkers and gene expression on the evaluation of gas station attendants exposed to gasoline fumes

Resumo Introdução: a avaliação de uma exposição mensura sua intensidade, frequência e duração, podendo detectar danos precoces que, se ignorados, podem evoluir para um quadro nocivo. Nos campos da saúde ambiental e ocupacional, os biomarcadores de genotoxicidade tem sido largamente utilizados para essa avaliação. Objetivo: identificar, descrever e discutir os principais bioindicadores de genotoxicidade e seu uso conjunto com técnicas de avaliação de expressão gênica em estudos de exposição ocupacional ao benzeno em postos de revenda de combustíveis (PRC). Métodos: revisão bibliográfica de trabalhos publicados entre 1995 e 2015. Resultados: as técnicas identificadas foram: ensaio cometa, estresse oxidativo, micronúcleos, aberrações cromossômicas, polimorfismos, adutos de DNA e proteínas, fatores epigenéticos e expressão gênica. Foi observado que testes de danos genéticos e epigenéticos são utilizados em frentistas de PRC que participam de programas de saúde do trabalhador ou de pesquisas, embora um baixo número de publicações sobre o tema tenha sido identificado. Esse fato talvez possa ser explicado pelos poucos países onde a profissão persiste e pelas limitações para o desenvolvimento de pesquisas nesses países. Conclusão: os bioindicadores de genotoxicidade e as técnicas de expressão gênica são úteis na detecção de dano precoce desta exposição ocupacional e devem ser avaliados em conjunto.

Abstract Introduction: an exposure evaluation measures its intensity, frequencyand duration, detecting premature damage that, if ignored, might develop into a harmful framework. On environmental and occupational health fields, genotoxicity biomarkers have been widely used for this evaluation. Objective: to identify, describe and discuss main genotoxicity biomarkers and their use together with gene expression evaluation techniques in studies concerning occupational exposure to benzene in gas stations (GS). Methods: bibliographical review of studies published between 1995 and 2015. Results: the following techniques were identified: comet assay, oxidative stress, micronuclei, chromosomal aberrations, polymorphisms, DNA and protein adducts, epigenetic factors and gene expression. We observed that genetic and epigenetic damage tests are used in gas station attendants who participate in worker’s health programs or in researches, although a short number of publications on the theme have been identified. This can be explained by the small number of countries where such job still exists and by the limitations for developing research in such countries. Conclusion: genotoxicity biomarkers and gene expression techniques are useful for detecting the premature damage resulting from this occupational exposure and must be jointly evaluated.

Estratégias analíticas com cromatografia e espectrometria de massas para biomonitorização da exposição ao benzeno pela determinação do ácido S-fenilmercaptúrico urinário / Analytical strategies with chromatography and mass spectrometry for biomonitoring of benzene exposure by determination of urinary S-phenylmercaturic acid

Resumo Introdução: o benzeno é uma substância de reconhecida toxicidade e sua biomonitorização torna-se fundamental para a prevenção de danos à saúde humana, principalmente em situações de exposição ocupacional. Dentre os biomarcadores de exposição, o ácido S-fenilmercaptúrico é considerado o único específico, mas, devido a suas baixas concentrações na urina, é requerido o uso de técnicas analíticas sensíveis capazes de quantificar traços. Objetivo: revisar metodologias baseadas na cromatografia e na espectrometria de massas para a determinação do ácido S-fenilmercaptúrico. Método: revisão da literatura sobre a determinação do ácido S-fenilmercaptúrico urinário por técnicas de cromatografia e espectrometria de massas, nas principais bases de dados científicas, considerando o período entre 1951 e 2015. Resultados: 120 documentos serviram como base teórica para a construção desta revisão. A técnica analítica mais empregada foi o acoplamento da cromatografia a líquido com a espectrometria de massas. Contudo, os métodos diferem quanto ao preparo das amostras. Conclusão: o alto custo de aquisição e a manutenção de equipamentos são fatores limitantes para a difusão dos sistemas de cromatografia e espectrometria de massas. No entanto, sua elevada sensibilidade e seletividade faz com que essas técnicas, acopladas, possibilitem elucidar situações de exposição ocupacional e ambiental a poluentes, como o benzeno.

Abstract Introduction: benzene is a substance of recognized toxicity and its biomonitoring of exposure becomes critical for preventing health damages, especially in occupational exposure situations. Among all the biomarkers of exposure, S-phenylmercapturic acid is considered the only specific one, but due to its low concentrations in urine, acute analytical techniques capable of quantifying traces must be used. Objective: to review methodologies based on chromatography and mass spectrometry for determination of S-phenylmercapturic acid. Method: literature review on the determination of urinary S-phenylmercapturic acid by chromatographic techniques and mass spectrometry in the main scientific databases, considering the period between 1951 and 2015. Results: 120 documents served as theoretical basis for the construction of this review. The analytical technique that was most applied was the coupling of liquid chromatography with mass spectrometry. However, the methods differ according to the preparation of samples. Conclusion: the high cost of equipment acquisition and maintenance are limiting factors for the diffusion of chromatography systems and mass spectrometry. Nevertheless, its high sensitivity and selectivity enable these coupled techniques to elucidate situations of occupational and environmental exposure to pollutants, such as benzene.