Investigation on the relationship between violent death, cocaine abuse and single nucleotide polymorphisms / Estudo da relação entre morte violenta, uso de cocaína e polimorfismos de nucleotídeo único

Violence is a dreadful phenomenon spread throughout the world, resulting in unfortunate events that can ultimately cause death. It is known that some countries play a much worrying role in this scenario than others. Brazil is one of them. The present study has focused on identifying the use of cocaine within 105 postmortem cases arriving at the Institute of Legal Medicine of São Paulo (IML-SP) through analytic toxicological methods and latter applying genetic testing to see whether the presence of certain single nucleotide polymorphisms (SNPs) is more predominant within users rather than non-users, which would help to better understand one's susceptibility to abuse the drug. Both blood and hair samples have been analysed through ultra-performance liquid chromatography coupled to electrospray ionization tandem mass spectrometry (UPLC-ESI-MS/MS) in order to distinguish between recent or chronic cocaine use among violent individuals whose violence has ultimately leaded to their death. Two dilute-and-shoot methods have been validated and used for this purpose, and the final residue was analysed through the UPLC-ESIMS/ MS system. From the 105 postmortem cases, a rather high proportion of cocaine and its metabolites was found. A chronic use of the drug was denoted in 53% of the cases, which were positive for cocaine and benzoylecgonine, followed by 43% for norcocaine, 40% for cocaethylene and 13% for anhydroecgonine methyl ester, in hair. As for blood, reflecting the use of cocaine prior to death, 51% of the cases have shown to be positive for benzoylecgonine, followed by 41% for cocaine, 23% for cocaethylene and 20% for norcocaine. These findings suggest a probable association between the use of the drug and risky/violent behaviours. Genetic wise, a significant difference has been observed for SNP rs4263329 from the BCHE gene in its dominant model, with higher frequencies of the genotypes A/G and G/G seen in cocaine users rather than non-users (OR=8.91; 95%CI=1.58-50.21; ρ=0.01). Likewise, also SNP rs6280 from the DRD3> gene presented a significant association in both its additive and dominant model, suggesting that the C allele may be playing a role in cocaine use as both genotypes T/C and C/C were significantly more frequent in users than non-users. This association was not lost when adjusted for covariants using logistic regression (OR=4.96; 95%CI=1.07; ρ=0.04). Finally, a statistically significant association (ρ = 0.003) was also encountered among individuals with both A/G and G/G genotypes within SNP rs4263329 and the use of cocaine HCl (f(A/G+G/G)=44.7%) versus crack-cocaine (f(A/G+G/G)=7.7%) and nonusers (f(A/G+G/G)=16.2%). In conclusion, this study has found significant associations within two SNPs related to cocaine use, however, due to several inherent limitations, these must be confirmed by further studies with a higher number of subjects and within a more controlled setting. Definite assumptions may not be made at this point and future researches are to be conducted

A violência é um fenômeno aterrador espalhado por todo o mundo, resultando em eventos que podem, em última instância, causar a morte. Sabe-se que, em alguns países esse cenário é mais preocupante que em outros. O Brasil é um deles. O presente estudo teve como objetivo identificar o uso de cocaína em 105 casos postmortem provenientes do Instituto de Medicina Legal de São Paulo (IML-SP) por meio de métodos toxicológicos analíticos e posterior aplicação de testes genéticos para verificar se a presença de determinados polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) é mais predominante dentro dos usuários do que dos não usuários, o que explicaria uma possível suscetibilidade de um indivíduo ao abuso da droga. Amostras de sangue e cabelo foram analisadas através de cromatografia líquida de ultra-eficiência acoplada a espectrometria de massas e ionização por electrospray (UPLC-ESI-MS/MS) para distinguir entre uso recente ou crônico de cocaína entre indivíduos violentos cuja violência levou à sua morte. Para tal, dois métodos de extração baseados na técnica de "dilute-and-shoot" foram validados e utilizados para esse fim, e o resíduo final foi analisado através de um sistema UPLC-ESI-MS/MS. Dos 105 casos postmortem, foi encontrada uma proporção significativa de cocaína e seus produtos de biotransformação. O uso crônico da droga foi denotado em 53% dos casos, sendo estes positivos para cocaína e benzoilecgonina, seguidos de 43% para norcocaína, 40% para cocaetileno e 13% para anidroecgonina metil éster, no cabelo. Quanto ao sangue, refletindo o uso de cocaína antes da morte, 51% dos casos mostraram-se positivos para benzoilecgonina, seguido de 41% para cocaína, 23% para cocaetileno e 20% para norcocaína. Esses dados corroboram a hipótese provável da relação entre o uso da droga e comportamentos de risco/violentos. Quanto à genética, uma diferença significativa foi observada para o SNP rs4263329 do gene BCHE em seu modelo dominante, com maiores frequências dos genótipos A/G e G/G vistos em usuários de cocaína ao contrário de não usuários (OR=8,91; 95%IC=1,58-50,21; ρ=0,01). Da mesma forma, também o SNP rs6280 do gene DRD3 apresentou uma associação significativa tanto no seu modelo aditivo quanto dominante, sugerindo que o alelo C pode estar desempenhando um papel no uso de cocaína, pois ambos os genótipos T/C e C/C foram significativamente mais frequentes nos usuários do que não usuários. Essa associação não foi perdida quando ajustada para co-variáveis usando regressão logística (OR=4,96; 95%IC=1,07; ρ=0,04). Finalmente, uma associação estatisticamente significativa (ρ=0,003) também foi encontrada entre indivíduos com ambos os genótipos A/G e G/G dentro do SNP rs4263329 e o uso de cocaína HCl (f(A/G + G/G)=44,7%) versus crack (f(A/G + G/G)=7,7%) e não usuários (f(A/G + G/G)=16,2%). Em conclusão, este estudo encontrou associações significativas em dois SNPs relacionados ao uso de cocaína, no entanto, devido a várias limitações inerentes, estas devem ser confirmadas por mais estudos com um maior número de indivíduos e dentro de um cenário mais controlado. Hipóteses definitivas não poderão ser feitas neste momento e futuras pesquisas devem ser conduzidas

Approaches and perspectives to toxicogenetics and toxicogenomics / Aproximaciones y perspectivas en toxicogenética y toxicogenómica

Toxicology is one of the scientific disciplines that has most evolved in recent years due to scientific and technological advances that have created a deeper understanding of the genetic and molecular basis for appreciative variability in toxic response from one person to another. The application of this knowledge in toxicology is known as toxicogenetics and toxicogenomics. The latter is the discipline that studies the genomic response of organisms exposed to chemical agents, including drugs, environmental pollutants, food additives, and other commonly used chemical products. The use of emerging omic technologies, such as genomics, transcriptomics, proteomics, metabolomics and bioinformatics techniques, permits the analysis of many variants of genes simultaneously in an organism exposed to toxic agents in order to search for genes susceptible to damage, to detect patterns and mechanisms of toxicity, and determine specific profiles of gene expression that give origin to biomarkers of exposure and risk. This constitutes predictive toxicology.

La toxicología es una de las disciplinas científicas que más ha evolucionado en los últimos años; esto se ha dado gracias a los avances científicos y tecnológicos que han generado un conocimiento cada vez más profundo de las bases genéticas y moleculares de la variabilidad en la respuesta tóxica de unas personas a otras. La aplicación de estos conocimientos a la toxicología se conoce como toxicogenética y toxicogenómica; esta última es la disciplina que estudia la respuesta genómica de los organismos expuestos a agentes químicos, dentro de los que se incluyen fármacos, contaminantes ambientales, aditivos alimentarios y otros productos químicos de uso común. Dichos estudios se adelantan mediante el empleo de las tecnologías ómicas emergentes, como genómica, trascriptómica, proteómica, metabolómica y las técnicas bioinformáticas, las cuales permiten analizar múltiples variantes de genes simultáneamente de un organismo expuesto a agentes tóxicos, con el propósito de buscar los relacionados con susceptibilidad al daño, detectar de patrones y mecanismos de toxicidad, determinar moléculas endógenas susceptibles al ataque de agentes tóxicos y determinar perfiles específicos de expresión de genes que pueden originar biomarcadores de exposición y riesgo, constituyendo la toxicología predictiva.