Persistent organic pollutants dysregulate energy homeostasis in human ovaries in vitro.

Exposure to persistent organic pollutants (POPs), such as dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT) and polychlorinated biphenyls (PCBs), has historically been linked to population collapses in wildlife. Despite international regulations, these legacy chemicals are still currently detected in women of reproductive age, and their levels correlate with reduced ovarian reserve, longer time-to-pregnancy, and higher risk of infertility. However, the specific modes of action underlying these associations remain unclear. Here, we examined the effects of five commonly occurring POPs - hexachlorobenzene (HCB), p,p'-dichlorodiphenyldichloroethylene (DDE), 2,3,3',4,4',5-hexachlorobiphenyl (PCB156), 2,2',3,4,4',5,5'-heptachlorobiphenyl (PCB180), perfluorooctane sulfonate (PFOS) - and their mixture on human ovaries in vitro. We exposed human ovarian cancer cell lines COV434, KGN, and PA1 as well as primary ovarian cells for 24 h, and ovarian tissue containing unilaminar follicles for 6 days. RNA-sequencing of samples exposed to concentrations covering epidemiologically relevant levels revealed significant gene expression changes related to central energy metabolism in the exposed cells, indicating glycolysis, oxidative phosphorylation, fatty acid metabolism, and reactive oxygen species as potential shared targets of POP exposures in ovarian cells. Alpha-enolase (ENO1), lactate dehydrogenase A (LDHA), cytochrome C oxidase subunit 4I1 (COX4I1), ATP synthase F1 subunit alpha (ATP5A), and glutathione peroxidase 4 (GPX4) were validated as targets through qPCR in additional cell culture experiments in KGN. In ovarian tissue cultures, we observed significant effects of exposure on follicle growth and atresia as well as protein expression. All POP exposures, except PCB180, decreased unilaminar follicle proportion and increased follicle atresia. Immunostaining confirmed altered expression of LDHA, ATP5A, and GPX4 in the exposed tissues. Moreover, POP exposures modified ATP production in KGN and tissue culture. In conclusion, our results demonstrate the disruption of cellular energy metabolism as a novel mode of action underlying POP-mediated interference of follicle growth in human ovaries.

Triple negative breast cancer cells exposed to aryl hydrocarbon receptor ligands hexachlorobenzene and chlorpyrifos activate endothelial cells.

Breast cancer is currently one of the most prevalent cancers worldwide. The mechanisms by which pesticides can increase breast cancer risk are multiple and complex. We have previously observed that two aryl hydrocarbon receptor (AhR) agonists ‒pesticides hexachlorobenzene (HCB) and chlorpyrifos (CPF)‒ act on tumor progression, stimulating cell migration and invasion in vitro and tumor growth in animal models. Elevated levels of hypoxia inducible factor-1α (HIF-1α) are found in malignant breast tumors, and HIF-1α is known to induce proangiogenic factors such as vascular endothelial growth factor (VEGF), nitric oxide synthase-2 (NOS-2) and cyclooxygenase-2 (COX-2), which are fundamental in breast cancer progression. In this work, we studied HCB (0.005, 0.05, 0.5 and 5 µM) and CPF (0.05, 0.5, 5 and 50 µM) action on the expression of these proangiogenic factors in triple negative breast cancer cells MDA-MB-231, as well as the effect of their conditioned medium (CM) on endothelial cells. Exposure to pesticides increased HIF-1α and VEGF protein expression in an AhR-dependent manner. In addition, HCB and CPF boosted NOS-2 and COX-2 content and VEGF secretion in MDA-MB-231 cells. The treatment of endothelial cells with CM from tumor cells exposed to pesticides increased cell proliferation, migration, and tubule formation, enhancing both tubule length and branching points. Of note, these effects were VEGF-dependent, as they were blocked in the presence of a VEGF receptor-2 (VEGFR-2) inhibitor. In sum, our results highlight the harmful impact of HCB and CPF in modulating the interaction between breast cancer and endothelial cells and promoting angiogenesis.

Modelo experimental de Porfiria Cutánea Tarda inducido por hexaclorobenceno en ratones Hairless / Experimental model of Porphyria Cutaneous Tarda by hexaclorobenceno in Hairless mice

En este trabajo se describe el efecto del HcB en ratones de la cepa hairless a fin de obtener un modelo experimental de PCT, lo que facilitaría el estudio de la fotosensibilización cutánea característica de la enfermedad y el ensayo de cremas dermatológicas. El HCB es un hidrocarburo polihalogenado que ha sido utilizado con éxito en ratones de las cepas Balb/C y C57BL. Los animales recibieron una única dosis de 200 mg HCB/Kg (vía i.p.). Dentro de los controles, un grupo no recibió ningún tratamiento y otro solo el pretratamiento con hierro. A distintos tiempos luego de comenzada la intoxicación, los animales fueron sacrificados y se determinó la relación porcentual peso hígado/peso corporal, se extrajeron y cuantificarón las porfirinas de piel, hígado, orina yheces; y se midió la actividad de la enzima Uro-D hepáica. Además se midieron los niveles de Cit-450 y LPO hepáticos y la concentración de glutation en hígado y piel, como indicadores del grado de intoxicación. Se observó en ambos sexos, un aumento del 40 por ciento en la relación porcentual peso hígado/ peso corporal tanto en los grupos intoxicados como en los control hierro. En hembras, los niveles de porfirinas aumentaron tanto en hígado como en piel, dicho aumento ocurrió luego de un descenso en los niveles de glutation. En cambio en machos , los niveles de prfirinas solo aumentarom en piel, registrándose una aumento en los niveles de glutation en ambos tejidos.

Precancerous pathology evoked by hexachlorobenzene treatment

The porphyrinogenic and carcinogenic ability of hexachlorobenzene (HCB) was assayed in male and female gold hamsters, and histological examinations of tissue alteraions were performed. So it was studied, in liver: a) prophyrin content which was significantly increased at five months of HCB treatment, specially in males, and the pattern of accumalated porphyrins which was altered independent of the sex, b) haem pathway enzymes: delta aminolaevulinicacid synthase, ferrochelatase and porphyrinogen carboxylyase (PCL); among which only PCL appeared to be altered just at ten months of HCB feeding. While thyroid gland and kidney remained unaltered along the treatment time, liver and spleen exhibited a noticeable size variation and morphological alterations. In fact the spleen in treated animals was hypotrophic showing a red pulp less developed with respect to the Malpighian corpuscles and many macrophages with iron deposits. Respect to the liver, enlargement in size of hepatocytes, high content of iron deposits, no PAS positive structures in the cytoplasm, several small lipid droplets, microsteatosis although no cytonecrosis, polymorphic nuclei, and proliferations of nucleoli were observed. Therefore HCB is able to cause precancerous pathology and to induce porphyria in hamster, but not hyperthyroidism, upon this experimental conditions. By the way, males were found to be a good experimental model, better than females, to study the earliest relations between porphyria and cancer.

Efecto de la tioctamina frente a la acción del hexaclorobenceno / Effect of the thioctamide in relation the hexachlorobenzene action

Se estudió el efecto de la intoxicación crónica con hexaclorobenceno en ratas, con y sin administración simultánea de tioctamida. En el grupo que recibió hexaclorobenceno solo, se produjo el esperado desarrollo de porfiria incrementándose la excreción urinaria y el contenido hepático de porfirinas y disminuyendo la actividad Uroporfirinógeno decarboxilasa. El contenido hepático de dienos conjugados no varió, en tanto que el de malondialdehido se incrementó en un grado estadísticamente no significativo. Estos resultados indicarían la existencia de un ligero proceso de peroxidación lipídica. La tioctamida (25 mg/Kg de peso) produjo efectos nocivos antes que protectores, detectados por un aumento de la actividad transaminasa glutámico pirúvica y una inhibición a nivel de la primera etapa de la Uroporfirinógeno decarboxilasa. Los resultados indicarían que: 1) altas dosis de tioctamida producen un decremento en la actividad Uroporfirinógeno decarboxilasa, enmascarando quizás su posible efecto protector frente a la acción del hexaclorobenceno por radicales libres; 2) la Uroporfirinógeno decarboxilasa es un parámetro más sensible que la medición de dienos conjugados o de melondialdehido para ensayar la producción de radicales libres por acción del hexaclorobenceno in vivo. De ser así, la tioctamida, ensayada a dosis menores y no tóxicas, a través de su habilidad como atrapante de radicales libres, quizás pueda proteger contra la acción del hexaclorobenceno.

Acción de las hormonas tiroideas sobre la modulación de la expresión genética de la enzima málica citosólica hepática, en ratas intoxicadas con hexaclorobenceno / Action of the thyroid hormone on modulation of the gene expression of the liver cytosolic malic enzyme, in intoxicated rats with hexachlorobenzene

El hexaclorobenceno (HCB) es un tóxico ampliamente distribuído en la biosfera. La exposición crónica de animales de laboratorio al HCB provoca disfunciones tiroideas. Previamente hemos demostrado que el HCB incrementa la actividad de enzimas hepáticas reguladas por hormonas tiroideas (HT) tales como: enzima málica (EM) y glucosa-6fosfato de dehidrogenasa (G6PD) sin alterar la actividad de la alpha-glicerol fosfato deshidrogenasa mitocondrial (alpha-GPD). En éste estudio hemos investigado si el HCB afectaba: a) la concentración del receptor de hormonas tiroideas (RT3) y su afinidad por el ligando, b) la expresión del gen de EM y de otras enzimas HT-dependientes, c) los complejos proteína/DNA formados sobre el elemento de respuesta a hormonas tiroideas (TRE). Se utilizaron hígados de ratas hembras Wistar intoxicadas con HCB (100 mg/100 g P.C.), por 9 y 15 días. El análisis de Scatchard mostró que ni la afinidad ni el número de sitios RT3 estaban alterados luego de 9 y 15 días de tratamiento con HCB (Control, Ka: 1,9 nM, Bmáx:3.9 fmol/100mug DNA; HCB9díasKa2.1nM, Bmáx4.5 fmol/100mug DNA; HCB15 días Ka 1.9nM, Bmáx5.1 fmol/100mug DNA). Tampoco los niveles de RNAm de TRbeta1 medidos por ensayos de protección a RNasa fueron afectados por HCB. Ensayos de Northern Blot han demostrado que los niveles de RNAm de EM se incrementaban 4 veces y 2 veces con respecto al control después de 9 y 15 días de intoxicación respectivamente, sin observarse alteraciones en los niveles de RNAm de otras enzimas cuya expresión es regulada por HT como gliceraldehído - 3 - fosfato deshidrogenasa (GAPDH) y fosfoenolpiruvatocarboxiquinasa (PEPCK) ni tampoco en la alpha-GPD mitocondrial. Ensayos de retardo en gel mostraron que el HCB no modificó la afinidad de las proteínas presentes en extractos nucleares por el TRE presente en el promotor de EM. Nuestros resultados sugieren que el RT3 no está involucrado en forma directa en la inducción de la expresión del gen de EM por HCB, sin embargo podría interaccionar con otros factores de transcripción en la sobreexpresión del gen de EM.