Efecto radioprotector del piruvato de etilo, solo o como coadyuvante de la amifostina / Radioprotective effect of ethyl pyruvate alone or as a coadyuvant of amifostine / Efeito radioprotetor do piruvato de etila, sozinho ou como um coadjuvante de amifostina

Entre los radioprotectores con uso clínico se destaca la amifostina (WR- 2721), eficaz pero con efectos secundarios que impiden su uso repetitivo. Es interés de los autores desarrollar radioprotectores menos tóxicos, por sí mismos o como coadyuvantes de amifostina. Ratas machos o hembras se expusieron a una dosis de rayos X de 2 Gy. Se ensayó el piruvato de etilo, solo o conjuntamente con amifostina. Cuarenta y ocho horas después de la exposición a la radiación, se realizó el recuento de eritrocitos, de leucocitos y la fórmula leucocitaria. Los efectos genotóxicos se evaluaron en leucocitos de sangre mediante el ensayo Cometa. Se realizaron también estudios de supervivencia a 60 días post-irradiación. En los animales irradiados disminuyeron los eritrocitos, y el recuento de leucocitos se redujo drásticamente respecto al control, presentando además una fórmula alterada. El tratamiento con piruvato de etilo resultó en una protección de los eritrocitos en ambos sexos. El daño genético disminuyó significativamente por el tratamiento con piruvato de etilo solo o combinado con amifostina, y en hembras se observó una mayor supervivencia solo con el tratamiento combinado. El piruvato de etilo mostró una acción radioprotectora significativa, que podría mejorarse aumentando la dosis o el tiempo de tratamiento, ya que tiene muy baja toxicidad.

Among the currently available radioprotectors, only amifostine (WR-2721) has shown in clinical trials to reduce radiation-induced toxicity. This compound is an efficient radioprotector but it exhibits some undesirable side effects which prevent its repetitive use. Efforts are directed to develop radioprotective agents with lower toxicity, with their own protective potential or suitable as coadyuvants of amifostine. The present study describes the results obtained by repetitive oral administration of ethyl pyruvate. Male or female rats were exposed to an X-ray dose of 2 Gy. Forty-eight hours after exposure to radiation, erythrocyte count, leukocyte and differential count were performed. Genotoxic effects were assessed in blood leukocytes by the Comet assay. Survival studies were also performed at 60 days post-irradiation. Eritrocyte and leukocyte were reduced in animals exposed to radiation compared to the control, also presenting an altered formula. Treatment with ethyl pyruvate resulted in a protection on erythrocytes of both sexes. Genetic damage was significantly decreased by ethyl pyruvate alone or combined with amifostine, and in females, higher survival was observed only with combined administration. Ethyl pyruvate showed a significant radioprotective action, which could be improved by increasing the dose or time of treatment because it has low toxicity.

Entre os radioprotetores com uso clínico destaca-se a amifostina (WR-2721) eficaz mas com efeitos secundários que impedem seu uso repetitivo. O interesse dos autores é desenvolver radioprotetores menos tóxicos, por si mesmos ou como coadjuvantes de amistofina. Ratos machos ou fêmeas foram expostos a doses de raios X de 2Gy. Ensaiou-se o piruvato de etila, só ou junto com amifostina. Quarenta e oito horas após a exposição à radiação foi realizada a contagem de eritrócitos, de leucócitos e da fórmula leucocitária. Efeitos genotóxicos foram avaliados em leucócitos do sangue pelo Ensaio Cometa. Estudos de sobrevivência foram também realizados a 60 dias pós-irradiação. Nos animais irradiados diminuíram os eritrócitos, e a contagem de leucócitos se reduziu drasticamente em comparação com o controle, apresentando também uma fórmula alterada. O tratamento com piruvato de etila resultou numa proteção dos eritrócitos em ambos os sexos. O dano genético diminuiu significativamente pelo tratamento com piruvato de etila sozinho ou combinado com amifostina, e nas fêmeas se observou maior sobrevivência só com o tratamento combinado. O piruvato de etila mostrou uma ação radioprotetora significativa, que poderia ser melhorada pelo aumento da dose ou do tempo de tratamento, visto que tem baixa toxicidade.

Mecanismos involucrados en el cáncer de mama por consumo de alcohol y alternativas para su prevención / Mechanisms involved in breast cancer induced by alcohol drinking and alternatives for prevention / Mecanismos envolvidos no câncer de mama por consumo de álcool e alternativas para sua prevenção

El consumo de alcohol se asocia con un riesgo incrementado para el cáncer de mama, aumentando linealmente incluso con un consumo moderado y con independencia del tipo de bebida alcohólica. El mecanismo está aún lejos de haberse establecido. Los estudios realizados por este laboratorio sugieren que el acetaldehído producido in situ y acumulado en el tejido mamario podría desempeñar un papel en los eventos mutacionales y de promoción del proceso carcinogénico. Estudios posteriores indicaron la producción de especies reactivas de oxígeno, acompañada de la disminución en los contenidos de vitamina E y de glutatión y de la actividad glutatión transferasa. El estrés oxidativo resultante también podría desempeñar un papel relevante en varias etapas del proceso carcinogénico. Por otra parte, está demostrado que los niveles plasmáticos de los estrógenos aumentan significativamente después del consumo de alcohol y que el riesgo de cáncer de mama inducido por beber alcohol guarda mayor relación con los tumores mamarios con receptores de estrógeno (ER)- positivo en comparación con los ER-negativos. Los estrógenos pueden producir cáncer de mama por acciones sobre el ER y también como auténticos carcinógenos químicos, como consecuencia de su oxidación que conduce a metabolitos reactivos. En este trabajo se presenta una hipótesis que integra los efectos del acetaldehído y del estrés oxidativo con los que implica un aumento de los niveles de estrógeno. Se analizan posibles acciones preventivas accesibles.

Alcohol consumption is associated with an increased risk of breast cancer, increasing linearly even with a moderate consumption and irrespective of the type of alcoholic beverage. The precise mechanism is still far from being established. Studies by this laboratory suggest that acetaldehyde produced in situ and accumulated in mammary tissue because of poor detoxicating mechanisms might play a role in mutational and promotional events. Additional studies indicated the production of reactive oxygen species accompanied by decreases in vitamin E and glutathione contents and of glutathione transferase activity. The resulting oxidative stress might also play a relevant role in several stages of the carcinogenic process. Studies reported in the literature show that plasmatic levels of estrogens significantly increased after alcohol drinking and that breast cancer risk by alcohol is more related to ER-positive tumors than to ER-negative tumors. Estrogens are known to likely produce breast cancer by actions on ER and also act as chemical carcinogens as a result of their oxidation leading to reactive metabolites. In this review, a working hypothesis is introduced, integrating the effects of acetaldehyde and oxidative stress with those involving increased estrogen levels. Potential preventive actions are also analysed.

O consumo de álcool está associado a um risco elevado de câncer de mama aumentando linearmente mesmo com o consumo moderado e independentemente do tipo de bebida alcoólica. O mecanismo está ainda longe de ter-se estabelecido. Estudos realizados por esse laboratório sugerem que o acetaldeído produzido in situ e acumulado no tecido mamário, poderia desempenhar um papel nos eventos mutacionais e de promoção do processo carcinogênico. Estudos posteriores indicaram a produção de espécies reativas de oxigênio, juntamente com uma diminuição nos conteúdos de vitamina E e de glutationa e da atividade glutationa transferase. O estresse oxidativo resultante também poderia desempenhar um papel importante em vários passos do processo carcinogênico. Aliás, está demonstrado que os níveis plasmáticos dos estrogênios aumentam significativamente após o consumo de álcool e que o risco de câncer de mama induzido por beber álcool guarda maior relação com os tumores mamários com receptores de estrogênio (ER)-positivo em comparação com os (ER)-negativos. Os estrogênios podem causar câncer de mama por ações sobre o ER e também como autênticos carcinógenos químicos, como resultado de sua oxidação que leva a metabólitos reativos. Neste trabalho apresenta-se uma hipótese que integra os efeitos do acetaldeído e do estresse oxidativo que envolvem um aumento nos níveis de estrogênio. Ações preventivas possíveis também são discutidas.

Mecanismos involucrados en el cáncer de mama por consumo de alcohol y alternativas para su prevención / Mechanisms involved in breast cancer induced by alcohol drinking and alternatives for prevention / Mecanismos envolvidos no cÔncer de mama por consumo de álcool e alternativas para sua prevenþÒo

El consumo de alcohol se asocia con un riesgo incrementado para el cáncer de mama, aumentando linealmente incluso con un consumo moderado y con independencia del tipo de bebida alcohólica. El mecanismo está aún lejos de haberse establecido. Los estudios realizados por este laboratorio sugieren que el acetaldehído producido in situ y acumulado en el tejido mamario podría desempeñar un papel en los eventos mutacionales y de promoción del proceso carcinogénico. Estudios posteriores indicaron la producción de especies reactivas de oxígeno, acompañada de la disminución en los contenidos de vitamina E y de glutatión y de la actividad glutatión transferasa. El estrés oxidativo resultante también podría desempeñar un papel relevante en varias etapas del proceso carcinogénico. Por otra parte, está demostrado que los niveles plasmáticos de los estrógenos aumentan significativamente después del consumo de alcohol y que el riesgo de cáncer de mama inducido por beber alcohol guarda mayor relación con los tumores mamarios con receptores de estrógeno (ER)- positivo en comparación con los ER-negativos. Los estrógenos pueden producir cáncer de mama por acciones sobre el ER y también como auténticos carcinógenos químicos, como consecuencia de su oxidación que conduce a metabolitos reactivos. En este trabajo se presenta una hipótesis que integra los efectos del acetaldehído y del estrés oxidativo con los que implica un aumento de los niveles de estrógeno. Se analizan posibles acciones preventivas accesibles.(AU)

Alcohol consumption is associated with an increased risk of breast cancer, increasing linearly even with a moderate consumption and irrespective of the type of alcoholic beverage. The precise mechanism is still far from being established. Studies by this laboratory suggest that acetaldehyde produced in situ and accumulated in mammary tissue because of poor detoxicating mechanisms might play a role in mutational and promotional events. Additional studies indicated the production of reactive oxygen species accompanied by decreases in vitamin E and glutathione contents and of glutathione transferase activity. The resulting oxidative stress might also play a relevant role in several stages of the carcinogenic process. Studies reported in the literature show that plasmatic levels of estrogens significantly increased after alcohol drinking and that breast cancer risk by alcohol is more related to ER-positive tumors than to ER-negative tumors. Estrogens are known to likely produce breast cancer by actions on ER and also act as chemical carcinogens as a result of their oxidation leading to reactive metabolites. In this review, a working hypothesis is introduced, integrating the effects of acetaldehyde and oxidative stress with those involving increased estrogen levels. Potential preventive actions are also analysed.(AU)

O consumo de álcool está associado a um risco elevado de cÔncer de mama aumentando linearmente mesmo com o consumo moderado e independentemente do tipo de bebida alcoólica. O mecanismo está ainda longe de ter-se estabelecido. Estudos realizados por esse laboratório sugerem que o acetaldeído produzido in situ e acumulado no tecido mamário, poderia desempenhar um papel nos eventos mutacionais e de promoþÒo do processo carcinogÛnico. Estudos posteriores indicaram a produþÒo de espécies reativas de oxigÛnio, juntamente com uma diminuiþÒo nos conteúdos de vitamina E e de glutationa e da atividade glutationa transferase. O estresse oxidativo resultante também poderia desempenhar um papel importante em vários passos do processo carcinogÛnico. Aliás, está demonstrado que os níveis plasmáticos dos estrogÛnios aumentam significativamente após o consumo de álcool e que o risco de cÔncer de mama induzido por beber álcool guarda maior relaþÒo com os tumores mamários com receptores de estrogÛnio (ER)-positivo em comparaþÒo com os (ER)-negativos. Os estrogÛnios podem causar cÔncer de mama por aþ§es sobre o ER e também como autÛnticos carcinógenos químicos, como resultado de sua oxidaþÒo que leva a metabólitos reativos. Neste trabalho apresenta-se uma hipótese que integra os efeitos do acetaldeído e do estresse oxidativo que envolvem um aumento nos níveis de estrogÛnio. Aþ§es preventivas possíveis também sÒo discutidas.(AU)

Acetaldehyde content and oxidative stress in the deleterious effects of alcohol drinking on rat uterine horn.

After alcohol exposure through a standard Lieber and De Carli diet for 28 days, a severe atrophy in the rat uteirne horn was observed, accompanied by significant alterations in its epithelial cells. Microsomal pathway of acetaldehyde production was slightly increased. Hydroxyl radicals were detected in the cytosolic fraction, and this was attributed to participation of xanthine oxidoreductase. They were also observed in the microsomal fraction in the presence of NADPH generating system. No generation of 1-hydroxyethyl was evidenced. The t-butylhydroperoxide-induced chemiluminescence analysis of uterine horn homogenates revealed a significant increase in the chemiluminiscence emission due to ethanol exposure. In the animals repeatedly exposed to alcohol, sulfhydryl content from uterine horn proteins was decreased, but no significant changes were observed in the protein carbonyl content from the same samples. Minor but significant decreasing changes were observed in the GSH content accompanied by a tendency to decrease in the GSH/GSSG ratio. A highly significant finding was the diminished activity content of glutathione peroxidase. Results suggest that acetaldehyde accumulation plus the oxidative stress may play an additional effect to the alcohol-promoted hormonal changes in the uterus reported by others after chronic exposure to alcohol.

Acumulación de acetaldehído y estrés oxidativo en testículo luego de la intoxicación alcohólica en ratas / High levels of acetaldehyde and oxidative stress in rat testes after alcohol drinking / Acúmulo de acetaldeído e estresse oxidativo em testículo de ratos após intoxicaþÒo alcoólica

En el hombre el consumo excesivo de alcohol está asociado con una disminución en la producción de testosterona y la atrofia testicular. Pudieron observarse consecuencias similares en estudios realizados in vitro en testículos aislados y la producción de testosterona, donde el acetaldehído mostró ser más potente que el alcohol para la supresión de la liberación de la hormona. Estudios previos de este laboratorio reportaron que la fracción microsomal del testículo de rata era capaz de metabolizar el etanol a metabolitos reactivos como el acetaldehído y los radicales libres 1-hidroxietilo. En este trabajo se presenta evidencia de que luego de una dosis única de etanol, el acetaldehído se acumula en el testículo durante las primeras seis horas posteriores al tratamiento para alcanzar concentraciones superiores a las plasmáticas aunque más bajas que en el hígado. Además se encontró que la actividad aldehído deshidrogenasa presente en el testículo es significativamente menor que en el hígado. El consumo de etanol en los animales produjo una susceptibilidad aumentada a la oxidación de los lípidos testiculares, que fue detectada por niveles aumentados de hidroperóxidos de lípidos. Los resultados sugieren que la oxidación in situ del etanol a acetaldehído y a radicales libres y la detoxificación deficiente podrían ser relevantes para explicar los efectos observados.(AU)

Excessive alcohol consumption is associated with impaired testosterone production and testicular atrophy. Similar findings were observed in in vitro studies on testosterone production by isolated testes, being acetaldehyde more potent than alcohol in suppressing testosterone release. In previous laboratory studies, it was reported that rat testicular microsomes were able to bioactivate ethanol to reactive metabolites like acetaldehyde and 1-hydroxyethyl free radical. In this work, evidence is shown that after a single ethanol dose, acetaldehyde accumulates in testicular tissue during the first six hours post-treatment to reach concentrations higher than those in blood but lower than those in the liver. In agreement with those findings, it was reported that aldehyde dehydrogenase activity in cytosolic, mitochondrial and microsomal fractions is significantly smaller than in the corresponding liver counterparts. Ethanol drinking led to increased susceptibility of testicular lipids to oxidation as detected by increased levels of microsomal lipid hydroperoxides. Results suggest that in situ oxidation of ethanol to acetaldehyde and free radicals and their poor detoxification would be relevant to the effects observed.(AU)

No homem, o consumo excessivo de álcool está associado a uma diminuiþÒo da produþÒo de testosterona e atrofia testicular. Efeitos semelhantes foram observados em estudos realizados in vitro em testículos isolados e na produþÒo de testosterona, em que o acetaldeído se mostrou mais potente do que o álcool para a supressÒo da liberaþÒo do horm¶nio. Estudos anteriores deste laboratório referiram que a fraþÒo microssomal do testículo de camundongo era capaz de metabolizar etanol para metabolitos reativos como o acetaldeído e os radicais livres 1-hidroxietil. Este trabalho apresenta evidÛncia de que após uma dose única de etanol o acetaldeído se acumula no testículo durante as primeiras seis horas após o tratamento para atingir concentraþ§es superiores Os plasmáticas embora mais baixas que no fígado. Constatou-se também que a atividade aldeído desidrogenase presente no testículo é significativamente menor do que no fígado. O consumo de etanol nos animais produziu uma susceptibilidade aumentada O oxidaþÒo dos lipídeos testiculares, que foi detectada por níveis aumentados de hidroperóxidos de lipídeos. Os resultados sugerem que a oxidaþÒo in situ de etanol a acetaldeído e a radicais livres e a desintoxicaþÒo deficiente poderiam ser relevantes para explicar os efeitos observados.(AU)

Acumulación de acetaldehído y estrés oxidativo en testículo luego de la intoxicación alcohólica en ratas / High levels of acetaldehyde and oxidative stress in rat testes after alcohol drinking / Acúmulo de acetaldeído e estresse oxidativo em testículo de ratos após intoxicação alcoólica

En el hombre el consumo excesivo de alcohol está asociado con una disminución en la producción de testosterona y la atrofia testicular. Pudieron observarse consecuencias similares en estudios realizados in vitro en testículos aislados y la producción de testosterona, donde el acetaldehído mostró ser más potente que el alcohol para la supresión de la liberación de la hormona. Estudios previos de este laboratorio reportaron que la fracción microsomal del testículo de rata era capaz de metabolizar el etanol a metabolitos reactivos como el acetaldehído y los radicales libres 1-hidroxietilo. En este trabajo se presenta evidencia de que luego de una dosis única de etanol, el acetaldehído se acumula en el testículo durante las primeras seis horas posteriores al tratamiento para alcanzar concentraciones superiores a las plasmáticas aunque más bajas que en el hígado. Además se encontró que la actividad aldehído deshidrogenasa presente en el testículo es significativamente menor que en el hígado. El consumo de etanol en los animales produjo una susceptibilidad aumentada a la oxidación de los lípidos testiculares, que fue detectada por niveles aumentados de hidroperóxidos de lípidos. Los resultados sugieren que la oxidación in situ del etanol a acetaldehído y a radicales libres y la detoxificación deficiente podrían ser relevantes para explicar los efectos observados.

Excessive alcohol consumption is associated with impaired testosterone production and testicular atrophy. Similar findings were observed in in vitro studies on testosterone production by isolated testes, being acetaldehyde more potent than alcohol in suppressing testosterone release. In previous laboratory studies, it was reported that rat testicular microsomes were able to bioactivate ethanol to reactive metabolites like acetaldehyde and 1-hydroxyethyl free radical. In this work, evidence is shown that after a single ethanol dose, acetaldehyde accumulates in testicular tissue during the first six hours post-treatment to reach concentrations higher than those in blood but lower than those in the liver. In agreement with those findings, it was reported that aldehyde dehydrogenase activity in cytosolic, mitochondrial and microsomal fractions is significantly smaller than in the corresponding liver counterparts. Ethanol drinking led to increased susceptibility of testicular lipids to oxidation as detected by increased levels of microsomal lipid hydroperoxides. Results suggest that in situ oxidation of ethanol to acetaldehyde and free radicals and their poor detoxification would be relevant to the effects observed.

No homem, o consumo excessivo de álcool está associado a uma diminuição da produção de testosterona e atrofia testicular. Efeitos semelhantes foram observados em estudos realizados in vitro em testículos isolados e na produção de testosterona, em que o acetaldeído se mostrou mais potente do que o álcool para a supressão da liberação do hormônio. Estudos anteriores deste laboratório referiram que a fração microssomal do testículo de camundongo era capaz de metabolizar etanol para metabolitos reativos como o acetaldeído e os radicais livres 1-hidroxietil. Este trabalho apresenta evidência de que após uma dose única de etanol o acetaldeído se acumula no testículo durante as primeiras seis horas após o tratamento para atingir concentrações superiores às plasmáticas embora mais baixas que no fígado. Constatou-se também que a atividade aldeído desidrogenase presente no testículo é significativamente menor do que no fígado. O consumo de etanol nos animais produziu uma susceptibilidade aumentada à oxidação dos lipídeos testiculares, que foi detectada por níveis aumentados de hidroperóxidos de lipídeos. Os resultados sugerem que a oxidação in situ de etanol a acetaldeído e a radicais livres e a desintoxicação deficiente poderiam ser relevantes para explicar os efeitos observados.

Inhibition of rat mammary microsomal oxidation of ethanol to acetaldehyde by plant polyphenols.

We previously reported that the microsomal fraction from rat mammary tissue is able to oxidize ethanol to acetaldehyde, a mutagenic-carcinogenic metabolite, depending on the presence of NADPH and oxygen but not inhibited by carbon monoxide or other cytochrome P450 inhibitors. The process was strongly inhibited by diphenyleneiodonium, a known inhibitor of NADPH oxidase, and by nordihydroguaiaretic acid, an inhibitor of lipoxygenases. This led us to suggest that both enzymes could be involved. With the purpose of identifying natural compounds present in food with the ability to decrease the production of acetaldehyde in mammary tissue, in the present studies, several plant polyphenols having inhibitory effects on lipoxygenases and of antioxidant nature were tested as potential inhibitors of the rat mammary tissue microsomal pathway of ethanol oxidation. We included in the present screening study 32 polyphenols having ready availability and that were also tested against the rat mammary tissue cytosolic metabolism of ethanol to acetaldehyde. Several polyphenols were also able to inhibit the microsomal ethanol oxidation at concentrations as low was 10-50 µM. The results of these screening experiments suggest the potential of several plant polyphenols to prevent in vivo production and accumulation of acetaldehyde in mammary tissue.

Inhibition of the rat breast cytosolic bioactivation of ethanol to acetaldehyde by some plant polyphenols and folic acid.

There is a well-established association between alcohol consumption and breast cancer risk. About 4% of the breast cancers in developed countries are estimated to be attributable to drinking alcohol. The mechanism of tumor promotion by alcohol remains unknown. Recent studies from our laboratory and others showed the ability of mammary tissue to bioactivate ethanol to mutagenic/carcinogenic acetaldehyde and free radicals. Xanthine oxidoreductase (XOR) is an enzyme involved in those biotransformation processes. In the present study, we provide evidence of the ability of different natural polyphenols and of folic acid derivatives to inhibit the biotransformation of alcohol to acetaldehyde by rat breast cytosolic XOR. Folic acid and dihydrofolic acid, at concentrations of 10 microM, inhibited 100% and 84%, respectively, of the cytosolic acetaldehyde formation. Thirty-five polyphenols were tested in these initial experiments: ellagic acid, myricetin, quercetin, luteolin, and apigenin inhibited 79-95% at 10 microM concentrations. The remaining polyphenols were either less potent or noninhibitory of acetaldehyde formation at similar concentrations in these screening tests. Results are relevant to the known preventive effects of folic acid against alcohol-induced breast cancer and to their potential preventive actions if added to foods or alcoholic beverages.