TEMA 5 - Mutàgens ambientals i químics (2015)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Genética - 2º curso
Asignatura Mutagènesi
Año del apunte 2015
Páginas 20
Fecha de subida 08/04/2015
Descargas 13
Subido por

Vista previa del texto

MUTAGÈNESI PARCIAL 1 Tema 5 – Mutàgens àmbientàls i químics ETERNA INTRODUCCIÓ 16/03/15 Al voltant del 10% de les malalties humanes són causades per defectes hereditaris; aquestes van sorgir a partir de mutacions, i qualsevol augment en la mutació augmentarà la freqüència de defectes genètics.
Hi ha més de 70.000 substàncies químiques artificials comercialment disponibles, incloent fertilitzants, conservants, pesticides, herbicides, drogues, etc., que podem ingerir.
La base molecular de les mutacions induïdes és la mateixa que les mutacions espontànies però amb una major taxa d’aparició.
Molts compostos naturals que poden estar presents en l’aire que respirem, els aliments i l'aigua, són també mutàgens potencials.
En el passat, els productes químics no eren provats abans de ser posats a disposició de tothom; la legislació vigent garanteix que qualsevol producte que s’hagi d’utilitzar com a additiu alimentari ha de ser sotmès a proves de carcinogenicitat, i les regulacions vigents requereixen avaluacions d'impacte ambiental, de manera que, almenys, la toxicitat pugui ser detectada. A dia d’avui, la majoria dels nous productes químics són sotmesos a proves pels efectes adversos mutagènics, carcinogènics i reproductius.
Al voltant del 90% dels agents carcinògens que són examinats són mutagènics i, com veurem, les mutacions en certs gens poden causar càncer. Fins i tot els compostos més essencials poden ser cancerígens en dosis altes.
Per exemples, el calci, en dosis 5 vegades superiors a les recomanades, pot augmentar les mutacions; el seleni en dosis de 5 ppm també és cancerigen. Per contra, els nivells baixos són anticancerígens. Per què és tan difícil d'identificar possibles mutàgens / cancerígens? Alguns carcinògens actuen via mutagènica. Altres tenen un mecanisme no detectable en assajos de mutació. Són els anomenats epigenètics (o carcinògens no genotòxics). La seva acció no és directament sobre el DNA.
Dir que qualsevol carcinogen ambiental és carcinogen en humans és fals. És més important la dosi administrada que no la substància en sí. Per exemple, a nivells alts de calci es pot parlar d’increments mutacionals, però a nivells baixos el mateix component pot tenir un efecte anticancerigen.
Gairebé qualsevol mitogen (agent que augmenta la mitosi) condueix a una major taxa de càncer. Altres irritants crònics i agents inflamatoris, com ara fibres d'amiant i el virus de l'hepatitis B, poden actuar d'aquesta manera augmentant el risc de càncer.
49 MUTAGÈNESI PARCIAL 1 Les interaccions poden ser importants! El butilhidroxitoluè (BHT), un conservant d'aliments, no és mutagènic, però si s'afegeix a un sistema de prova juntament amb un mutagen conegut, sovint apareixen moltes més mutacions en els resultats.
A vegades s’ha d’estudiar l’efecte particular d’un agent, ja que si interacciona amb altres substàncies pot comportar-se de manera diferent (pot ser que un mutagen passi a no ser-ho quan interacciona amb un altre mutagen, i viceversa).
Els compostos que inhibeixen un sistema de reparació del DNA propens a errors poden disminuir les taxes de mutació, però la inhibició del sistema de reparació específic deixant únicament la reparació propensa a errors activa, augmentarà les taxes de mutació.
El metabolisme pot alterar les dosis i compostos eficaços Els enzims normals que ajuden a protegir les nostres cèl·lules descomponent compostos tòxics poden produir residus intermedis altament reactius.
L’AHH (hidrolasa d'hidrocarburs aril), un enzim hepàtic induïble, funciona associat amb la citocrom 450 per trencar molts compostos de cadena llarga i compostos d’estructura en anell que poden ser tòxics però no necessàriament mutagènics, fent primer un anell epòxid. Els epòxids són molt reactius i poden danyar el DNA.
Un enzim sovint s’encarregarà de degradar un xenobiòtic en compostos més hidrosolubles i menys tòxics. Ara bé, si la persona no produeix l’enzim necessari, l’individu pot acumular el xenobiòtic. A vegades passa que els productes obtinguts després de la degradació del xenobiòtic per l’enzim són més tòxics i liposolubles del què era el xenobiòtic original.
Exemples: Les aflatoxines, produïdes per fongs que es troben sovint en el gra florit, poden acabar en la mantega de cacauet i la cervesa, per exemple. Les persones que mengen molts cacauets crus tenen un major risc de patir càncer d'estómac. La quantitat d’aliment contaminant és essencial.
18/03/15 El benzo-a-pirè, un subproducte comú en el fum del tabac, també està present en gairebé qualsevol material biològic cremat (biòpsies dels pulmons de pacients amb càncer del doctor MD Anderson van mostrar que 76 de cada 78 tenien nivells molt alts d’AHH; causa o efecte?).
Els compostos que són mutagènics poden descompondre’s ràpidament en compostos innocus, pel que poden acabar sent menys perjudicials del previst.
Les diferències metabòliques poden ser importants En les proves de rata, aproximadament el 25% dels animals convertien els ciclamats, l'edulcorant artificial utilitzat abans de la sacarina, a ciclohexamines, que són molt mutagèniques (com s’ha detectat amb l’observació de cromosomes trencats en cultius de teixits).
50 MUTAGÈNESI PARCIAL 1 Si els éssers humans fessin el mateix, moltes persones estarien en alt risc, de manera que el producte va ser prohibit.
Cap a l’any 1991, en base a altres proves, no es va trobar cap evidència de conversió de ciclamats a ciclohexamines en els éssers humans.
Els edulcorants són objecte d’avaluació mutagènica. Les ciclohexamines van sortir com a mutàgens molt potents en ratolins. Es va prohibir l’ús de ciclohexamines per aquest motiu.
Però es va veure que en humans no es dóna aquesta transformació metabòlica. Per tant, el producte inicial no és transformat en un mutagènic potencialment carcinogènic.
Un compost teratogen és aquell que provoca infertilitat.
La talidomida era un medicament que prenien les embarassades pels marejos durant els 3 primers mesos que provocava malformacions. S’havien fet proves de la talidomida en femelles gestants de rosegadors i no hi havia conseqüències. Per tant, hi ha variabilitat de resposta.
Els efectes poden no ser evidents durant molts anys El dietilestilbestrol (DES) va ser utilitzat com un medicament durant l'embaràs en la dècada dels 50 per prevenir els naixements prematurs i els avortaments espontanis.
Les dades epidemiològiques van revelar que les filles exposades a DES en l'úter havien augmentat molt el risc de patir càncer de coll d'úter i d'ovari a partir dels 20 anys. També molts fetus de mascles exposats van començar a mostrar una major freqüència de càncer testicular 40 anys després de l'exposició. Els efectes moltes vegades surten a llarg termini.
Una utilització fraudulenta del DES (hormona sintètica) era engreixar el bestiar abans de vendre’l. Consumint carn amb DES, augmenta el nostre risc de càncer.
Imaginem que el DES és un carcinogen transplacental. Podria ser usat per algun tractament per humans? Sí, podria; això sí, com a últim tractament i en persones de gènere masculí o femení d’edat avançada (quan no hi ha risc d’embaràs).
Les rates metabolitzen i envelleixen a una taxa més alta que els humans (7X), per la qual cosa els efectes poden aparèixer en pocs d'anys. Però en humans no és així.
En general, aproximadament 333 de cada 1000 persones acabarà patint algun tipus de càncer detectable; > 100 d'elles podrà atribuir-se al consum de tabac.
Proves millorades per a la detecció de mutagenicitat Actualment, en la majoria de proves, generalment s'empra primer, entre d’altres, un nou test bacterià anomenat la prova d'Ames (Bruce Ames va desenvolupar la prova). Només els productes químics que passen aquesta prova podran ser provats en cèl·lules de cultiu de teixits o rosegadors, si el producte químic s'utilitzarà de manera que acabi exposant-se al públic.
Els fàrmacs potencials segueixen endavant si no és massa arriscat en comparació amb la situació sense fàrmac. Per exemple, la isoniazida s’utilitza pel tractament de la tuberculosi tot i ser un dèbil mutagen.
51 MUTAGÈNESI PARCIAL 1 Test de mutagenicitat amb HisPer aquests tests s'utilitzen soques creades His- de S. typhimurium. Les soques His- són mutants auxotròfics d'histidina que requereixen d’histidina, un dels 20 aminoàcids necessaris per a la fabricació de proteïnes per tal de créixer. Les cèl·lules normals de Salmonella poden fabricar histidina. Aquests bacteris mutants moren a menys que s'afegeixi histidina al medi de cultiu, o a menys que tinguin una segona mutació que els restauri el seu fenotip His+.
Les cèl·lules His- no creixen en medis mínims, només les cèl·lules "mutants" que reverteixen al seu fenotpi His+ podran créixer.
Les soques estan disponibles amb o sense paret cel·lulars per veure si el compost pot o no entrar a la cèl·lula. Les proves es poden realitzar amb i sense extracte de fetge de rata per veure si els enzims de tipus AHH causen la conversió a compostos mutagènics (o destrueixen la mutagenicitat).
La presència de colònies en excés de número en una placa de medi de cultiu on no hi ha histidina indica que ha tingut lloc una mutació reversa. En l'exemple anterior, l'elevat nombre de colònies observades prova que es tracta d’una colònia que conté un compost mutagènic.
Exemples de resultats de les proves d'Ames: (1) TRIS, un químic retardant de flama que va ser afegit a les peces infantils per satisfer el grup de seguretat dels consumidors de Ralph Nader, va resultar ser mutagènic; era absorbit per la pell i aspirat pels nadons des de la peça, fins a tal punt que la mutagenicitat es va poder detectar a l'orina.
(2) La dioxina, un contaminant de l'Agent Taronja usat a Vietnam com a defoliant, no és mutagènic en la prova d'Ames. Un subproducte relacionat, tetraclorodibenzodioxina (TCDD), és molt cancerigen. Moltes proves i demandes ho han provat. La dioxina és extremadament tòxica per alguns organismes i menys per uns altres. El contacte causa acne clòric, és a dir, pell desfigurada que porta molt de temps curar. La dioxina s'absorbeix i s'emmagatzema en el greix si s'ingereix. Els homes de la Força Aèria que manegaven Agent Taronja tenien nivells més alts en la majoria dels seus cossos que no pas els menys exposats, però no tenien majors taxes de càncer, almenys fins el moment en què van ser realitzats els estudis.
Els components naturals dels aliments, si són extrets i analitzats independentment, poden ser mutagènics: en són exemples la piperina del pebre, l'àcid cafeic de fruites, etc.
Ames estima que el 99,9% dels mutàgens químics als quals estem exposats són compostos naturals (això no inclou el gas radó).
Els aliments també contenen compostos "antimutagènics" que redueixen les taxes de mutació; la majoria són antioxidants com ara l’ascorbat, els carotenoides, l’α-tocoferol que es troba en fruites i verdures (s'estima que les dietes altes en fruites i verdures (5 porcions diàries) redueixen el risc de càncer a la meitat).
52 MUTAGÈNESI PARCIAL 1 Els compostos reactius de l'oxigen creats durant les reaccions metabòliques en les nostres cèl·lules danyen unes 10.000 bases/cèl·lules del nostre DNA cada dia. La majoria són òbviament reparades, però podria ser un factor potencial d'envelliment.
A les nostres cèl·lules tenim molta aigua, a més de metalls de transició (com el ferro o el zinc).
Això afavoreix una reacció química que produeix espècies reactives d’oxigen.
Aquest dany oxidatiu és fàcilment reparable però si n’hi ha molt o la persona no el pot reparar, es fixa i pot comportar carcinogènesi.
L'àcid nitrós (NA) pot causar transicions en qualsevol direcció, és a dir ATGC, on la purina en una cadena se substitueix per l'altre purina. El NA també està involucrat en la mutagenicitat indirecta: a pHs baixos, com en l'estómac, els nitrits són equivalents al NA i interactuen amb amines secundàries, incloent l'aminoàcid prolina, per formar nitrosamines. Les nitrosamines formades són descompostes per enzims de tipus citocrom P450 i poden formar compostos intermedis molt reactius altament mutagènics.
A l’estómac arriben molts nitrits que a nivell del seu efecte serien equiparables a l’àcid nitrós i poden interactuar amb amines com la prolina i formar nitrosamines.
El nitrit s'utilitza com a conservant de la carn; en la carn vermella, reacciona amb l'hemoglobina (Hb) per fer metahemoglobina que manté l’aspecte de la carn vermella i fresca.
Abans s’utilitzaven grans quantitats de nitrit, sobretot per conservar el peix, que no té gaire Hb. Les taxes de càncer d'estómac són més alts amb nivells alts de nitrits.
Els nitrits es fan servir com a conservant bàsicament en productes càrnics. El nitrit reacciona amb l’hemoglobina de la carn i aquesta té un aspecte més saludable. A nivell legal, la quantitat de nitrit està regulada. Perquè funcioni en peixos s’ha d’augmentar molt la dosi.
Llavors per què utilitzar-lo? És molt eficaç contra Clostridium botulinum, el bacteri que produeix la toxina que causa l’enverinament del botulisme, que sovint és fatal; és un fora de comerç! Els límits admissibles s'han reduït en gran mesura en els últims anys.
Alts nivells de nitrit comporten alts nivells de càncer estomacal.
Els japos li donen bastantó al saké. Fa anys, no tenien càncer de colon però sí d’estómac, tot al contrari dels habitants d’EEUU. Ara ha canviat la lifestyle i ha augmentat la incidència de càncer de colon i disminuït el d’estómac al Japó. Hi ha un component ambiental important, i és que s’ha globalitzat tot – abans EEUU i japos no es podien ni veure (because II GM).
Algunes verdures i reserves d'aigua naturals també tenen nitrits; no obstant això la major part del nitrit que la majoria de nosaltres ingerim probablement es forma a la nostra saliva pels bacteris que converteixen els nitrats a nitrits! 53 MUTAGÈNESI PARCIAL 1 Mutàgens Ambientals i Químics El gas mostassa va ser el primer mutagen químic provat. Això es va demostrar durant la Segona Guerra Mundial per Charlotte Auerbach a Anglaterra, però com estava sent utilitzada com a arma, el descobriment no va ser anunciat fins més tard (és molt càustic i destrueix els pulmons si es respira).
La nitrosoguanidina (NG) és un dels mutàgens més potents mai descoberts; encara que no és molt tòxic, generalment causa molts canvis de base en lloc d'un. També és molt carcinogènic.
Anàlegs de base Són aquells compostos que són tant similars a les purines i pirimidines normals que poden ser inserits per error en el DNA durant la replicació o la reparació. Poden conduir a un augment de les taxes de mutació.
L'exemple més conegut és el 5-bromo uracil (5BU). Aquesta és una pirimidina que és gairebé idèntica a la T, però té un Br unit al carboni 5' en lloc de CH3-. Els àtoms de brom electronegatius permeten reordenaments dels enllaços dobles i senzills en la 5BU, per tant aquests es formen amb més facilitat amb Br que quan hi ha T. Això passa quan la 5BU es troba en forma tautomèrica, que és potser un 1% de les vegades, ja que en realitat és més com una C i per tant provocarà missmathcs amb G i no amb A. Així, si 5BU pot incorporar-se en el DNA ja sigui com a T o com a G, pot conduir a canvis posteriors.
Compostos com la 5BU s'utilitzen sovint en la quimioteràpia pel càncer; la idea és que només s'incorporaran en el DNA de les cèl·lules en replicació activa, les cèl·lules canceroses principalment, i per tant tendeixen a causar defectes en aquestes cèl·lules en concret. És d'esperar que condueixin a la mort cel·lular d’aquestes cèl·lules, però per descomptat altres cèl·lules que es divideixen també són sensibles i per això veiem efectes secundaris com la pèrdua de cabells.
Colorants d'acridina Les acridines són molècules planes que semblen imitar un parell de base enlloc d’una sola base. Tendeixen a intercalar-se entre els parells de bases d'una doble hèlix de DNA, però no estan unides a la cadena principal de sucres fosfats. Això sembla confondre els enzims de reparació provocant l’addició per part dels enzims d'un parell de bases reals o provocant l'eliminació d'un veritable parell de bases, de manera que l'efecte primari de la mutagenicitat de l'acridina és l'addició o supressió d'un sol parell de bases. Les acridines difereixen entre ells en les seves cadenes laterals.
Un dels compostos d’aquest tipus més conegut és el bromur d'etidi que emet fluorescència de color rosa sota la llum ultraviolada quan s'intercala en una doble hèlix de DNA.
Un altre és el ICR 171, compost que ha estat utilitzat com a agent anti-tumoral.
54 MUTAGÈNESI PARCIAL 1 CLASSIFICACIÓ Una manera d’agrupar els diferents compostos químics en funció del tipus d’acció mutagènica és la següent: MUTÀGENS QUÍMICS METABOLITZATS A COMPOSTOS D’UNIÓ AL DNA Són substàncies químiques que han de ser metabolitzades per interaccionar amb el DNA. La substància per se no és mutagènica, perquè si no és transformada no té l’efecte mutagènic.
Pot ser que una espècie la transformi i l’altre no.
- N-Nitrosamines Hidrazines i triazines Carbamats Hidrocarburs halogenats Arilamines i arilamides Compostos relacionats amb l’arilamina – colorants azoics i amines heterocícliques Hidrocarburs aromàtics policíclics Hidrocarburs aromàtics metilats policíclics Hidrocarburs nitrogenats aromàtics policíclics Compostos nitrogenats heterocíclics Micotoxines MUTÀGENS QUÍMICS CONVERTITS A COMPOSTOS D’UNIÓ AL DNA EN EXPOSAR-SE A LA LLUM Són substàncies químiques que per interactuar amb el DNA han de ser activades per la llum.
MUTÀGENS QUÍMICS QUE NO REQUEREIXEN DE METABOLISME PER FORMAR ADDUCTES DE DNA Són substàncies químiques que no necessiten cap metabolisme per unir-se de forma covalent al DNA. Són els que anomenem mutàgens directes.
- - Agents metilants i etilants d’acció directe Agents alquilants multifuncionals o Cloroetilnitrosurees o Derivats del platí o Mostasses i derivats Epòxids Aldehids Altres mutàgens d’acció directa 55 MUTAGÈNESI PARCIAL 1 MUTAGENS QUÍMICS QUE DANYEN EL DNA DE MANERA INDIRECTA - Mutàgens oxidatius Hidrazina i isoniazida Altres mutàgens que causen dany al DNA indirectament AGENTS INTERCALANTS INCORPORACIÓ DE NUCLEÒTIDS MODIFICATS AL DNA - Anàlegs de base Precursors de desoxinucleòtids modificats per mutàgens MUTÀGENS QUÍMICS 23/03/15 Tenim un xenobiòtic que entra en la cèl·lula. En funció de quin sigui, es produiran unes reaccions o unes altres. Una vegada ha estat transformat metabòlicament per reaccions de la primera fase, obtenim un metabòlit primari (en principi aquest producte és menys tòxic i més hidrosoluble, però no sempre és així). Normalment, les primeres fases són d’hidròlisi, d’oxidació o de reducció. En la segona fase trobem normalment reaccions de conjugació o de biosíntesi. El producte encara és menys tòxic i més hidrosoluble.
Els metalls pesants són compostos que s’acumulen quan els incorporem (no els excretem). El peix blau és una font de metalls pesants.
En aquestes taules hi ha els enzims més importants d’aquestes dues fases i els substrats on poden actuar: 56 MUTAGÈNESI PARCIAL 1 57 MUTAGÈNESI PARCIAL 1 Si parlem de metabolisme, parlem de substàncies que han de ser transformades.
NITROSAMINES Parlem de la nitrosació in situ de les amines pels nitrits (àcids de l’estómac, bacteris de la flora), reacció que dóna lloc a les nitrosamines. Una de les més comunes és la dimetilnitrosamina.
Les nitrosamines són molècules que degut a les reaccions de nitrosació per culpa de nitrits esdevenen mutagèniques. La dimetilnitrosamina és transformada per una reacció on, en la fase 1, té lloc una reacció oxidativa produïda pel citocrom P450 oxidatiu. S’obté un intermediari o metabòlit primari hidroxilat. Per obtenir el segon intermediari, alliberem formaldehid, una substància química que s’ha demostrat ser mutagènica directa des de fa temps.
El segon metabòlit primari continua patint reaccions i s’obté el metil diazohidròxid que té un doble enllaç N=N. Sempre que tinguem un doble enllaç N=N, tindrem un compost –azo (azocompostos). Aquesta molècula és la que és capaç de metilar (alquilar) el DNA.
Normalment l’acció mutagènica és per metilació i etilació.
HIDRAZINES (!) Una hidrazina és NH2-NH2.
És activa directa i indirectament.
La seva oxidació la porta a terme el CT P-450 i la monoaminaoxidasa.
L’activació metabòlica de la hidrazina deriva a espècies mutagèniques.
TRIAZENS (!) Tenen l’estructura R1N=NNR2R3. Alguns són colorants tèxtils, d’altres són antitumorals.
58 MUTAGÈNESI PARCIAL 1 CARBAMATS Els carbamats són èsters o derivats de l’àcid carbàmic. Els més estudiats i els més mutagènics són els ditiocarbamats. Concretament, el més estudiat és el carbamat d’etil (uretà) = CH3CH2OCONH2.
Els carbamats d’etil són substàncies que tenen una gran afinitat per fer adductes en el DNA, concretament a la guanina. Quan en una base tenim un adducte i no és eliminat abans de la replicació, pot produir incorporacions errònies. A més, quan tenim adductes (i amb agents alquilants és molt característic), les bases alquilades poden establir enllaços encreuats (també anomenats crooslinks) intra o intercatenaris. Si es produeixen molts crosslinks, es dificulta la replicació.
Moltes teràpies antitumorals passen per produir aquests enllaços per impedir la replicació de les cèl·lules tumorals, tot i que també es produeixen en les cèl·lules sanes.
Es va dur a terme un experiment en ratolins – quan tractaven un oncogen (C-Ha-ras) amb carbamat de vinil, detectaven una transversió A:T  T:A en la 2a posició del codó 61.
Si després d’un tractament amb una substància química trobem una incidència d’un tipus de càncer, i analitzant el DNA de les cèl·lules canceroses detectem moltes vegades un mateix canvi en un gen i en la mateixa posició, aquest canvi és la conseqüència del tractament (a nivell molecular ja saps com actua la molècula).
59 MUTAGÈNESI PARCIAL 1 CONJUGACIÓ DEL GLUTATIÓ (!) En l’esquema tenim una sèrie d’hidrocarburs halogenats.
Normalment tenen propietats dissolvents, són intermediaris químics i són utilitzats en agricultura.
La majoria són genotòxics. Alguns polihalogenats cíclics són carcinogènics però aparentment no genotòxics.
COMPOSTOS ARÍLICS Tenim les arilamides i les arilamines.
Les arilamines van ser els primers compostos coneguts com a carcinogènics, i en ells es van fer els primers treballs sobre activació metabòlica i l’activació dels promutàgens o procarcinògens En aquest esquema tenim una molècula que pot formar un adducte amb el DNA per l’acció d’un sol enzim o pot ser que per fer-ho hagi de passar per altres passos diferents. Per tant, els compostos arílics poden experimentar moltes reaccions o només una, però sigui quina sigui la via, al final sempre acabem amb què el producte final de la ruta és el que s’uneix covalentment al DNA.
Normalment hi ha un canvi que és el majoritari (normalment serà el més mutagènic). Però hi ha altres canvis en una molècula que poden tenir conseqüències mutagèniques (prelació).
El lloc més important d’unió de les arilamines i arilamides activades per N-oxidació és la posició Carboni 8 de la desoxiguanosina. En alguns també l’Oxigen 6.
60 MUTAGÈNESI PARCIAL 1 (!) Estructures d’adductes de DNA formats per 2-aminofluorens i 2-acetilaminofluorens. Poden provocar petites delecions (mutacions frameshit), transversions C:CT:A i transicions G:CA:T.
COLORANTS AZO – Hidrocarburs cíclics i policíclics units per enllaços azo (!) La seva ruta primària del metabolisme implica la reducció i el trencament dels enllaços AZO, per la microflora intestinal o per les activitats azoreductasa de la fracció microsomal i del citosol dels mamífers.
61 MUTAGÈNESI PARCIAL 1 PAHs – Hidrocarburs policíclics aromàtics Sempre que veiem formes α i β, α serà més mutagènica que β, sempre seran més reactives.
Els PAHs els trobem en llocs industrialitzats pels processos de combustió incomplets i en atmosferes contaminades o el fum del tabac.
Si la combustió dels PAH és total, quasi no en tindrem. El que necessitem per obtenir-los és que es donin processos de combustió incomplets. Un motor que crema bé és poc contaminant.
El PAH més estudiat és el benzo-α-pirè.
Aquest compost, un cop a l’organisme, segueix una ruta de transformacions que passa per epòxids, fenols, quinones fins a generar espècies reactives de l’oxigen.
Quan tenim una transferència d’aquest tipus, pot passar que tots els passos intermediaris ja siguin mutagènics. Els epòxids per exemple poden ser-ho molt.
De fet tots els intermediaris són molècules potencialment reactives. Per exemple, el DES en sí no era mutagènics però causava càncer.
Fonamentalment tenim adductes a guanines i transversions G:CT:A.
PSORALENOS (!) En la imatge tenim un exemple d’enllaç creuat, perquè el -metoxipsoralè (producte del metabolisme del psoralè) ha unit dues timines: 62 MUTAGÈNESI PARCIAL 1 AFLATOXINES Són produïdes pels fongs Aspergillus. Les què es troben més freqüentment en els aliments són l’aflatoxina B1, G1 i M1. La més mutagènica i carcinogènica és l’aflatoxina B1.
Està classificada com a carcinogen en humans (IARC, 1987).
Produeix, especialment, càncer de fetge.
En l’esquema de l’esquerra veiem que quan es metabolitza l’aflatoxina té un epòxid que li permet formar un adducte en el DNA.
L’adducte és inestable, i dóna lloc a la despurinització o a la conversió en un adducte més estable – FAPY. Existeix molt bona correlació entre el nivell d’adductes FAPY en el DNA hepàtic i la hepatocarcinogenicitat de l’exposició a l’aflatoxina B1.
Els adductes els tenim en el DNA. Podríem estar parlant d’adductes en proteïnes, com en l’hemoglobina. Però quan en tenim molts en proteïnes, deduïm que també n’hi haurà en el DNA. Molts adductes tenen com a conseqüència carcinogènesis importants, però hem de saber la posició on s’han format els adductes. Alguns tenen més implicacions en carcinogènesi que altres i no tots ells són iguals de carcinogènics.
Els adductes grans semblen els més perillosos però són justament els més reparats per ser més voluminosos. Els petits també s’han de tenir en compte.
63 MUTAGÈNESI PARCIAL 1 MUTÀGENS DIRECTES – Agents alquilants En aquest cas no necessiten ser oxidats, ni reduïts, etc. Sinó que es poden enllaçar automàticament amb el DNA, són mutàgens directes. Tot i això, també poden ser metabolitzats i que els productes també siguin mutagènics.
25/03/15 A nivell de mutàgens químics directes, n’hi ha uns quants que ja coneixem. Uns són els agents alquilants, que afegeixen grups metils o etils al DNA (n’afegeixen més, però les propietats mutagèniques més importants venen donades per aquests).
Els agents alquilants que estudiem, els classifiquen en dues categories: els SN1 i els SN2.
Els SN1 també s’anomenen de substitució nucleofílica monomolecular. Els SN2 també s’anomenen de substitució nucleofílica bimolecular.
Els SN1 són agents alquilants que actuen a través d’un intermediari molt reactiu. Aquest intermediari molt reactiu és un carbocatió. Aquest intermediari és el que alquila el DNA. En canvi els SN2 són ells mateixos els que causen el desplaçament nucleofílic tant a l’agent com al DNA.
Les alquilacions en el DNA es produeixen en funció del compost en unes bases i en unes posicions concretes dins d’aquestes bases. Acostumen a atacar les següents posicions de les bases: N7(en la Guanina), N3(en l’Adenina), O6(en la Guanina), O4(en la Timina). Estan en ordre de base i posició més freqüentment alquilada.
Aquestes són dades obtingudes a partir de Drosophila melanogaster o ratolins.
64 MUTAGÈNESI PARCIAL 1 En base a aquestes informacions, s’ha discutit si hi ha diferència entre l’acció alquilant dels agents amb mecanisme SN1 respecte dels SN2. De forma general, s’ha conclòs que els agents alquilants SN2 (actuen sense necessitat d’un intermediari) són, en general, més selectius i més mutagènics i carcinogènics. Això és degut a que les dues posicions més lligades a SN2 són N7(G), N3(A), que també són les més alquilades.
Per tant, l’alquilació pot produir mutagènesi i carcinogènesi, però els efectes sobre les bases més significatives els duen a terme un tipus concret d’agents alquilants.
Les bases adductades poden unir-se mitjançant enllaços encreuats ja siguin intra o intercatenaris. A més també poden haver crosslinks DNA – proteïna. La probabilitat que es trenqui el DNA llavors és més gran – apoptosi.
Una utilitat dels agents alquilants és la quimioteràpia per aquest motiu, tot i que també et carregues les cèl·lules bones.
Dins els agents alquilants més emprats com a substàncies cancerígenes tenim les cloroetillnitrosourees i els derivats del platí.
Tots aquests formen adductes que poden provocar la mort cel·lular. En la imatge anterior tenim dues estructures representades – cis i trans. Les formes cis acostumen a ser més mutagèniques que les trans, així com les α ho eren més que les β.
Mostasses i derivats.
65 MUTAGÈNESI PARCIAL 1 Alquilació de la desoxiguanosina mitjançant mostasses nitrogenades.
EPÒXIDS Molts són usats per pesticides i plaguicides. Molts altres es produeixen de manera natural com a resultat del metabolisme ja que són intermediaris en la producció de les epoxiresines (per exemple, en el metabolisme de les PAH).
Com a exemples de plaguicides tenim el dieldrin i l’endrin.
L’abreviatura de l’òxid d’etilè és EtO i no s’ha de confondre amb Samuel Eto’o. És l’epòxid més senzill i és dels primers compostos que es va demostrar que era carcinogen laboral o ocupacional. Es feia servir molt fins fa poc en hospitals com a esterilitzant químic.
Altres epòxids es formen en els sistemes biològics com a metabòlits dels xenobiòtics.
Generalment són mutagènics i s’assemblen als agents metilants.
A més es van fer estudis del que anomenem l’espectre molecular de mutació. S’agafa el gen a estudiar en pacients i es mira si en aquell gen es detecten a nivell molecular mutacions que no es detecten a la població normal.
ALDEHIDS 66 MUTAGÈNESI PARCIAL 1 MUTÀGENS OXIDATIUS El dany oxidatiu està molt lligat a la radiació ionitzant. La reducció de molts compostos (mitomicines, bleomicina, antraciclines, estreptonigrina, nitrosubstituts) pot provocar la producció d’espècies reactives de l’oxigen.
Tenim dues reaccions involucrades en el cicle de HABER-WEISS. Si només parlem de la segona parlem de la reacció de Fenton.
El dany oxidatiu es produeix per aquestes dues reaccions. Estan implicades en els metalls de transició. Aquest cicle implica que qualsevol cèl·lula tindrà oxigen juntament amb una certa quantitat de metall de transició de manera que es produeix oxigen molecular i ferro2+. Quan l’oxigen molecular reacciona amb el peròxid d’hidrogen es produeixen radicals oxils i oxidils.
Aquestes reaccions es donen de normal – és el dany basal.
AGENTS INTERCALANTS Produeixen mutacions frameshift tant a la cadena motlle com en el substrat.
ANÀLEGS DE BASE 67 MUTAGÈNESI PARCIAL 1 MUTÀGENS FÍSICS RADIACIONS IONITZANTS (Rajos X, α, β, ϒ...) La principal acció o acció primària és que produeixen desplaçaments electrònics – passen de formes atòmiques o moleculars a radicals ions. La formació de parells iònics condueix a la producció de radicals lliures. L’acció física directa és que la radiació, quan incideix sobre el DNA, produeix trencaments – efectes clastogènics. Com més intensitat, més trencaments, i si són DSB més conseqüències.
RADIACIONS NO IONITZANTS (Rajos UV) Hi ha fàrmacs que per ser actius s’han d’activar amb la llum ultraviolada. Aquests s’han utilitzat per apaivagar els efectes de dues malalties: la psoriasi i la viteligo (són malalties de la pell). En les dues malalties hi ha substàncies farmacèutiques que s’apliquen juntament amb la radiació ultraviolada i serveixen per inhibir-ne els símptomes (no tenen cura).
La seva acció més típica és la formació de dímers de pirimidines adjacents. Aquestes distorsions per se no són mutacions, però pot ser-ne la causa si no són reparades a temps.
Poden ser eliminats per fotoliases (amb llum) o escissió (sense llum) en bacteris i en la resta d’organismes per escissió de nucleòtids (NER).
FIBRES Són fibres amb capacitat carcinogènica. Exemples: amiant o asbestos. Aquests són minerals metamòrfics fibrosos compostos de silicats de cadena doble.
Aplicacions d’aquests minerals: pel vestuari dels bombers, i per fabricar canonades i el material d’aïllament de cases antigues es fa servir l’amiant. Produeixen patologies pulmonars.
A l’OCDE està prohibit l’asbest però en canvi pot ser que en llocs del primer món, fabricacions que esta prohibits fer-los servir, els fabriquen per vendre’ls a països menys desenvolupats com Xina.
  OCDE = International organisation helping governments tackle the economic, social and governance challenges of a globalised economy.
L'asbest (o amiant) és un grup de minerals metamòrfics fibrosos. Es componen de silicats de cadena doble.* XOCS TÈRMICS Els xocs tèrmics també poden provocar l’aparició de mutacions, sobretot perquè provoquen ruptures. Però això per nosaltres no gaire importància, ja que no estem sotmesos a xocs tèrmics.
68 ...