TEMA 5 – MUTÀGENS QUÍMICS I AMBIENTALS (2015)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Genética - 2º curso
Asignatura mutagenesi
Profesor A.C.
Año del apunte 2015
Páginas 14
Fecha de subida 27/03/2015
Descargas 1

Vista previa del texto

TEMA 5 – MUTÀGENS QUÍMICS I AMBIENTALS Al voltant del 10% de les malalties humanes són causades per defectes heretats. Aquests provenen de mutacions i qualsevol augment de mutació augmentarà la freqüència de defectes genètics.
Fa anys, es deia que les mutacions generades per agents químics eren diferents de les espontànies, la qual cosa actualment es sap que no és veritat. Les mutacions induïdes són les mateixes que les espontànies, però les que es produeixen per algun agent presenten una elevada taxa de mutació.
Hi ha uns 70000 productes químics fabricats per l’home que estan a l’abast en el comerç, com fertilitzants, conservants, pesticides, herbicides, drogues, etc. que pot ser que nosaltres ingerim.
Molts compostos naturals que es troben en l’aire, menjar o aigua també són potents mutàgens.
En el passat, els productes químics no es testaven abans de ser llançats al mercat: no hi havia cap regulació respecte a aquelles substàncies que es llençaven al mercat; si pareixia que no eren tòxiques, es podien vendre (podria passar que l’efecte fos a llarg termini i que açò no es detectés abans de vendre-ho a la gent). L’actual legislació assegura que qualsevol compost que sigui utilitzat com a additiu alimentari ha de passar un control de carcinogènesi, i les regulacions exigeixen avaluacions de l’impacte ambiental. Per tant, almenys la toxicitat serà detectada. En l’actualitat, la majoria dels nous productes químics han de ser testats pel seu efecte mutagènic, carcinogènic i efectes adversos en la reproducció.
Quan es fan estudis de carcinogènesi, al voltant del 90% dels carcinògens demostrats són mutàgens, i com ja veurem, les mutacions en certs gens poden causar càncer. A més, hi ha carcinògens que no es pot detectar el seu efecte en estudis de mutació: són els carcinògens epigenètics o no genotòxics.
Inclús compostos essencials poden ser carcinogènics en elevades dosis. Per exemple, el calci en més de 5 vegades la seva dosi pot incrementat el nombre de mutacions, o el seleni a més de 5 ppm és carcinogènic, encara que a baixos nivells són anticarcinogènics. Per tant, unes substàncies poden compensar a altres que es troben en grans quantitats.
Quasi qualsevol mitogen (agent que augmenta la mitosi i divisió cel·lular) fa que incrementi la taxa de càncer, encara que no són mutàgens. Altres productes irritants crònics i agents inflamatoris, com ara fibres d'amiant i el virus de l’hepatitis B poden actuar d’aquesta manera per incrementar el risc de càncer.
Les interaccions poden ser importants Tenim una substancia A mutagènica i una B també mutagènica. Quan posem A i B juntes no augmenta la taxa de mutació degut a l’efecte antimutagènic.
- El butilhidroxitoluè (BHT), un conservant alimentari no és mutagènic, però si s'afegeix a un sistema de prova juntament amb un mutagen conegut, moltes vegades augment el nombre de mutacions que apareixen.
Els compostos que inhibeixen un sistema de reparació del DNA error prone poden disminuir la taxa de mutació, però la inhibició d’un sistema de reparació exacte (error free) mentre continua actiu un sistema de reparació error prone incrementarà la taxa de mutació.
El metabolisme pot alterar dosis efectives i compostos Els enzims normals que ajuden a protegir els nostres cèl·lules trencant els compostos tòxics poden produir intermediaris molt reactius. En principi, l’enzim degradarà el xenobiòtic i el convertirà en metabòlits que seran menys tòxics i més hidrosolubles; d’aquesta manera disminueix la toxicitat i augmenta l’eliminació del compost. Però si l’enzim que tenim no és el normal (tenim un al·lel poc freqüent en la població) podríem patir una acumulació de toxines. A més, podria ser que els productes que generarem fossin més lipofílics i tòxics que el xenobiòtic original.
L’AHH (aryl hydrocarbon hydrolase), un enzim induïble del fetge funciona associat al citocrom 450 per trencar moltes cadenes llargues i compostos 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.
Exemples: - - - Les aflatoxines, produïdes per fongs sovint es troben en els grans amb floridura, pot acabar en la mantega de cacauet o la cervesa. La gent que ingereix elevades dosis de cacaus tenen in risc més elevat de patir càncer d’estómac o fetge.
El benzo-a-pirè, un subproducte comú en el fum del tabac també està present en gairebé qualsevol material biològic cremat. Biòpsies de pulmons de pacients de càncer del MD Anderson van demostrar que 76 de 78 presentaven alts nivells d’AHH. Causa o efecte? Els compostos que són mutagènics poden ser ràpidament degradats a compostos més inofensius que el precursor.
Les diferències metabòliques poden ser importants El sucre és el compost més utilitzat per endolcir a nivell mundial. Els edulcorants es troben els aliments i són objecte d’avaluació mutagènica abans de llançar-los al mercat.
- - En exàmens de rates, un 25% dels animals convertien ciclamats (l’edulcorant artificial que s’utilitzava abans de la sacarina) en ciclohexamines, les quals són molt mutagèniques (es detectava per la presencia de trencaments cromosòmics en el cultiu tissular).
Si els humans feren el mateix, una gran part de la població humana estaria afectada i tindria un risc incrementat, i per tant, el producte va ser prohibit. Sobre el 1991, uns estudis addicionals no van trobar cap evidència de la conversió de ciclamats a ciclohexamines en humans, és a dir, el producte mutagènic no es sintetitza. També podria ser al revés, que en rates no es detectés mutagenicitat per part d’algun producte, però en humans sí.
Els efectes poden no aparèixer en anys - - El dietilbestrol (DES), al metabolitzar-se, genera una DES-quinona, que és mutagènica. El DES per ell mateix no és mutagènic.
El DES va ser utilitzat com a fàrmac durant l’embaràs als anys 50 per prevenir avortaments espontanis i naixements prematurs. Dades epidemiològiques van revelar que les filles exposades quan es trobaven en l’úter de la seva mare, tenien un risc molt més alt del normal de patir càncer ovàric i de cèrvix quan tenien uns 20 anys més o menys. Els fetus masculins exposats van començar a mostrar una freqüència elevada de càncer testicular 40 anys després de la exposició, però hi havia molts menys casos i la freqüència de casos era molt menor que en les noies. El DES té acció transplacental, és a dir, passa de la mare al fetus a través de la placenta.
Tot i això, el DES es pot receptar a homes i dones d’avançada edat, ja que aquestes persones no es poden quedar embarassades i llavors, cap fetus sortirà danyat.
El DES també és una hormona sintètica: s’ha fet servir de manera il·legal i fraudulenta per engreixar el bestiar abans de vendre’l i així guanyar més diners. Llavors, la gent que comprava aquesta carn, ingeria DES sense saber-ho.
La talidomida es receptava en dones embarassades per evitar marejos, però provocava malformacions físiques en molts dels fetus. Interferia en el període en que qual el fetus desenvolupava els braços i les cames, i llavors, provocava focomèlia. Fins i tot, arribaven a néixer nadons sense extremitats.
Aquest és un problema de teratogènia: el compost no afecta al DNA però igualment provoca problemes en l’individu. Hi ha fàrmacs que són mutagènics i teratogènics a la vegada (no la talidomida). La resposta de la teratogènia variarà entre diferents espècies o grups d’espècies; en el cas de la talidomida, la resposta variava entre les diferents espècies de rosegadors.
Dins dels rosegadors, el ratio de metabolisme pot variar entre espècies o fins i tot, entre mascles i femelles de la mateixa espècie. Les rates metabolitzen i envelleixen a una taxa més alta que els humans (7 vegades més ràpid), per tant, els efectes podrien aparèixer en pocs anys.
En general 333 de cada 1000 persones patiran algun tipus de càncer detectable, encara que no tenen perquè morir d’aquesta causa. A més, més de 100 de les 333 vegades serà per culpa del tabac (no sols afecta a fumadors actius, sinó també als passius. Actualment, la incidència del càncer de pulmó està disminuint en homes però està incrementant en dones (la moda de fumar s’ha “invertit”).
S’han millorat els tests per detectar mutagenicitat. Ara, en unes proves, es comença per un prova bacteriana anomenada test d’Ames. Sols els químics que aconsegueixen passar la prova poden ser testats en cèl·lules de cultius tissulars o en rosegadors si el químic serà utilitzat d’alguna manera que impliqui exposició pública. Els fàrmacs que són molt potents es sintetitzen igualment si no impliquen tant de risc en relació al seu efecte bo. Per exemple, la isoniazida que s’utilitza per tractar la TB es un mutagen dèbil.
S’utilitzen soques His- de S. typhimurium. Les soques His- són soques mutants auxotròfiques per la histidina que requereixen histidina, un dels 20 aminoàcids que es necessiten per sintetitzar proteïnes, per poder créixer. Les cèl·lules de Salmonella normals sí que poden sintetitzar histidina per elles mateixes. Les mutants His- moren llevat que s’afegeixi histidina en el medi de cultiu, o si tenen una segona mutació que les reverteix a His+. Les cèl·lules His- no podran créixer en una medi mínim, sols aquelles cèl·lules “mutants” que han revertit fins His+ podran créixer.
Les soques estan disponibles amb o sense paret cel·lular per veure si el compost pot entrar en les cèl·lules. Les proves cel·lulars es poden fer amb o sense extracte de fetge de rata per veure si els enzims tipus AHH converteixen aquests compostos en molècules mutagèniques (o destrueixen la mutagenicitat).
La presencia d’un nombre excessiu de colònies en una placa de cultiu on no hi ha histidina indica que ha ocorregut una mutació reversa. En l’exemple de dalt, l’alt nombre de colònies que es van veure mostra que hi havia un compost mutagènic.
Exemples de resultats del test d’Ames - - - - TRIS, un químic ignífug que va ser afegit a peces de roba infantils per satisfer el grup de seguretat dels consumidors de Ralph Nader, es va veure que era mutagènic. S’absorbia de la roba a través de la pell fins al nivell que la mutagenicitat podia ser detectada per l’orina.
La dioxina, un contaminant de l’Agent Taronja utilitzat a Vietnam com a defoliant (producte semblant a un herbicida que fa que es desprenguin les fulles de les plantes) no era mutagènic segons el test d’Ames. Un subproducte relacionat amb la dioxina, la tetraclorodibenzodioxina (TCDD), és molt carcinogènica. Hi ha hagut moltes proves i demandes per açò.
La dioxina es extremadament tòxica per alguns organismes i menys tòxica per a uns altres. El contacte provoca acné clòric, és a dir, desfigura la pell, la qual cosa tarda molt de temps en curar-se, i la dioxina s’emmagatzema en el greix si s’ingereix. La majoria dels homes de la Força Aèria que utilitzaven l’Agent Taronja tenien nivells més alts del normal de dioxina que aquells que estaven menys exposats, però no tenien taxes de càncer més elevades, almenys en els estudis que es van fer.
Components naturals del menjar, si s’extrauen i es proven per separat, poden ser mutagènics, com la piperina del pebre, l'àcid cafeic de fruites... Ames va estimar que el 99,99% dels mutàgens químics als que estem exposats són compostos naturals. Açò no inclou el gas radó.
Els aliments també tenen compostos antimutagènics que redueixen les taxes de mutació. La majoria son antioxidants com l’ascorbat, carotenoids i l’α.tocoferol que es troben en les fruites i hortalisses. S’estima que l’alt contingut de fruita i verdura en la dieta (5 porcions al dia) redueix el promig del risc de patir càncer.
A les nostres cèl·lules tenim metalls de transició, com el Fe, que quan s’ajunten amb l’aigua, produeixen especies reactives d’oxigen. Aquestes es creen a les reaccions metabòliques en les nostres cèl·lules i danyen unes 10000 bases del nostre DNA per cèl·lula cada dia. La majoria, òbviament són reparades, però açò es pensa que es un factor de l’envelliment. Podria ser que hi haguessin més danys del normal o que el sistema de reparació no funcionen correctament del tot i per tant, el dany es fixa. Aquest dany, podria anar lligat a carcinogènesi.
La GO es produeix pel dany oxidatiu. Aquesta base modificada pot replicar sense problemes, però a l’hora de la reparació, podria eliminar-se la base correcta enlloc de la GO.
L’àcid nitrós (NA) pot causar transicions de manera directa en qualsevol direcció (AT  GC): una purina d’una cadena es reemplaçada per una altra; doncs, pot revertir una mutació que ell mateix ha provocat. L’NA també està implicat en mutagenicitat indirecta. A un baix pH, com en l’estomac, els nitrats són equivalents a l’NA i interactuen amb amines secundàries, incloent l’aminoàcid prolina, per formar nitrosamines, les quals són degradades pels enzims tipus P450 que poden formar intermediaris molt mutagènics i reactius.
El nitrit s’utilitza com a conservant de la carn. En la carn roja reacciona amb l’hemoglobina per formar metHb, que fa que sembli que la carn està roja, sana i fresca. S’utilitzava molta quantitat de nitrits, sobretot per conservar i donar bon aspecte al peix, el qual no té massa Hb per unir-se. Les taxes de càncer d’estomac són més elevades amb alts nivells de nitrits:hi ha una relacióentre els nivells de nitrit que es consumeixen i el càncer d’estomac.
Llavors, per què s’utilitzen els nitrits? Perquè són molt efectius contra Clostridium botulinum, un bacteri que produeix la toxina que causa el botulisme, que sol ser fatal. Seria una mena de compensació dels efectes. Els límits permesos de nitrit en la carn i el peix s’han reduït bastant en els ultima anys.
Alguns vegetals i subministraments d’aigua natural també tenen nitrits. No obstant això, la majoria del nitrit que ingerim es format en la nostra saliva per bacteris que converteixen els nitrats en nitrits.
Mutàgens químics i ambientals - - El gas mostassa va ser el primer mutagen químic que es va testar. Açò va ser demostrat per Charlotte Auerbach en Anglaterra durant la Segona Guerra Mundial, però des de que es va utilitzar com a arma, el descobriment no es va anunciar fins més tard. El gas mostassa és molt càustic (crema, corroeix) i destrueix els pulmons si s’inhala.
La nitrosoguanidina (NG) es un dels mutàgens més potents que es coneixen. Encara que no és massa tòxic, provoca canvis de més d’una base. També és molt carcinogènic.
Anàlegs de base Els anàlegs de base són compostos que tan similars a les purines i pirimidines que poden ser inserides per error al DNA per error durant la replicació o reparació del DNA. Llavors, poden incrementar la taxa de mutació.
L’exemple més conegut és el 5-bromouracil (5BU), el qual és una pirimidina quasi idèntica a la T, però té un Br unit al carboni 5’ enlloc d’un CH3. Els àtoms de Brom són electronegatius i permeten reordenacions de dobles i simples enllaços en el 5BU més fàcilment del que ocorre en la T. Quan el 5BU es troba en la seva forma tautomèrica rara (un 1% del temps), es pareix més a una C que a una T, llavors s’aparellarà amb una G i no una A. Així, si 5BU pot ser incorporat a l'ADN ja sigui com una T o una C, i pot conduir a canvis posteriors també.
Els compostos com el 5BU normalment s’utilitzen en quimioteràpia contra el càncer. La idea es que només s’incorporaran en el DNA de les cèl·lules actives que repliquen, principalment les cèl·lules canceroses. D’aquesta manera es tendirà a causar defectes en aquestes cèl·lules, amb esperança de que morin. Per suposat que altres cèl·lules en procés de divisió també poden ser sensibles, per això veiem efectes secundaris, com la pèrdua de pèl.
Colorants o tints d’acridina Les acridines són molècules planes que imiten un parell de bases, no sols una base. Tendeixen a intercalar-se entre els parells de base de dsDNA, però no s’uneixen a l’esquelet de fosfats i sucre. Açò confon els enzims de reparació, els quals afegeixen un parell de bases reals o n’eliminen. Per tant, el principal efecte de la mutagenicitat de les acridines és l’adició o eliminació d’un parell de bases.
Les acridines difereixen en les seves cadenes laterals.
Una de les acridines més conegudes és el bromur d’etidi, el qual emet fluorescència de color posa baix la llum UV quan s’intercala a dsDNA. Una altra és l’ICR171, un compost que s’ha utilitzat com a agent antitumoral.
1. MUTÀGENS QUÍMICS Classificació dels mutàgens segons el seu mecanisme d’acció Molts llibres agrupen els mutàgens segons el seu mecanisme d’acció: - - - Mutàgens químics que es metabolitzen per interaccionar amb el DNA: N-nitrosamines, hidrazines i triazines, carbamats, hidrocarburs halogenats, arilamines i arilamides, compostos relacionats amb arilamines (colorants azoics i amines heterocícliques), hidrocarburs aromàtics policíclics, hidrocarburs aromàtics policíclics metilats, hidrocarburs aromàtics policíclics, nitro-hidrocarburs aromàtics policíclics, nitro-compostos heterocíclics i micotoxines.
Aquestes substàncies, per sí mateixes no són mutagèniques. Podria ser que unes especies les transformin en compostos mutagènics i altres que no, o inclús pot hi haure variacions entre individus de la mateixa espècie.
Històricament se’ls anomenava pro-mutàgens o pre-mutàgens.
Mutàgens químics que s’activen gràcies a l’exposició a la llum per activar-se o fotoactivar-se.
Mutàgens químics que no requereixen ser metabolitzats per formar adductes en el DNA (mutàgens directes): agents que metilen i etilen per acció directa, agents alquilants multifuncionals (cloronitrosourees, derivats del platí i mostasses i els seus derivats), epòxids, aldehids i altres mutàgens d’acció directa.
Mutàgens químics que danyen el DNA indirectament (produeixen espècies reactives): mutàgens oxidatius, hidrazina i isoniazida i altres mutants que danyen el DNA de manera indirecta.
Agents intercalants.
Incorporació de nucleòtids modificats en el DNA: anàlegs de base i conjunt o pools de precursors de desoxinucleòtids mutats.
Metabolització Imaginem un xenobiòtic que entra en un organisme. Depenent de quin xenobiòtic es tracti, en una 1ª fase es produiran unes reaccions (normalment d’hidròlisi, oxidació o reducció) o altres depenent del substrat. Aquestes reaccions alhora depenen d’uns enzims, i per tant, de certs gens. Però com els diferents individus poden diferir en uns polimorfismes o uns altres, no tots faran la reacció que esperem de primeres.
Després d’aquesta primera fase se’ns ha generat un producte primari o intermediari, el qual, en principi, ha de ser menys tòxic i més excretable, es a dir, més hidrosoluble. A continuació es produeix una 2ª fase (conjugació o biosíntesi) que ens generarà un producte secundari que deuria ser més excretable i hidrofílic.
Però, a l’igual que abans, pot passar que els productes primaris i secundaris encara siguin més tòxics i hidrofòbics que els originals. Si es donés aquest cas, els productes primaris i secundaris s’acumularien en el teixit adipós.
Per exemple, els metalls pesats s’acumulen. Els ingerim quan mengem peix blau, sobretot aquells peixos que són grans i viuen més, ja que els ha donat més temps a ingerir aquests metalls. En persones que prenen dietes riques en peix blau s’ha vist una elevada incidència d’algun càncer que pot estar relacionat amb l’acumulació de metalls pesats.
A continuació, tenim dues taules d’enzims implicats en la biotransformació de mutàgens químics: Enzyme activity Cytochromes P-450 Peroxidases (e.g., prostaglandin H synthetase Reactions catalyzed Phase I reactions Hydroxylation and epoxidation pf aliphatic and aromatic compounds; N, O-, and Sdealkylation; desulfuration, dehalogenation Arene oxide, chromate, N-oxide. Nitro and azo reduction; dehalogenation Cooxidation of amines, polycyclic aromatic hidrocarbons Location Example of substrate Dimethyil-nitrosamine M 1,6-Dinitropyrene M 5,5-Diaminoanisole Flavin-containing monooxygenase Epoxide hydrolase Miscellaneous reductases - Mammalian (e.g., xantine xidase, cytochrome P-450 reductase) - Bacterial (e.g., E. coli type I) Monoamine oxidase Carboxyl-esterases/ amidases Gluthathione S- transferase Oxidation of primary, secondary, tertiary amines, hydrazines, organic sulfur Hudrolysis of epoxides to dihydroxydihydrodiols Nitro, quinone, and azo reduction Reduction of nitro, azo groups Oxidation of primary, secondary and tertiary amines Hydrolytic cleavage of carboxylesters/ amides Phase II reactions Conjugation of electrophiles with glutathione M M, C Benzo(α)pyrene 7, 8oxide C, M Bleomycin - NItrofurazone Mito Procarbazine M, Mito N-Hydroxy-2-acetylaminofluorene C, M 1,2-Dibromoethane UDP-Glucoronosyl-transferase Glucoronidation of nucleophilic atoms M Sulfotransferase Sulfation of nucleophiles C N-Acetyl-transferases Methylation of amines, phenolic oxygens, heterocyclic nitrogens Acetylation of amino nitrogens O-Transacetylases Acetylation of hydroxylamines C N,O-Acyltransferase O-acetyltransfer of N-hydroxyarylamides C Methyltransferases Conjugation of hydroxylamines with aminoacids *M: microsomal, C: cytoplasmic, Mito: mitochondrial tRNA synthetases Nitrosació Hi ha moltes nitrosamines: la més estudiada és la dimetilnitrosamina. Les nitrosamines són molècules degudes a les reaccions de nitrosació pels nitrits. Açò sol passar a causa dels àcids estomacals i als bacteris de la flora.
En aquest exemple tenim la nitrosamina, que és oxidada pel Citocrom P450, per la qual cosa es transforma en un intermediari que ha experimentat una hidroxilació. A partir d’aquí tenim dues vies: - Es forma un formaldehid, que és un mutagen directe.
Continua la ruta fins a arribar al metil diazohidroxid, el qual metila (alquila) el DNA. Llavors, aquesta seria la causa de l’efecte mutagènic i carcinogènic.
*N=N  grup azo 1,2-Dimethyl-hydrazine C, M C C 3-Hydroxybenzo(α)pyrene 7-Hydroxymethyl-12methylbenzo(α)anthracene 4-Aminobiphenyl Benzidine 1-Hydroxyamino-8nitropyrene N-Hydroxy-2-acetylaminofluorene N-Hydroxy-trp-P-2 Carbamats Hi ha autors que diuen que els carbamats són èsters derivats de l’àcid carbàmic. Els més mutagènics són els ditiocarbamats (tio: grup S). El carbamat d’etil o uretà (CH3CH2-OCONH2) és el més estudiat.
Els carbamats d’etil i de vinil són substàncies que tenen molt afinitat per fer adductes en el DNA (en aquest las en una G). Si l’adducte no és eliminat abans de la replicació pot ser mutagènic. I per una altra banda, les bases adductades poden establir enllaços encreuats o crosslinks (entre bases de la mateixa cadena o d’una altra cadena), la qual dificulta molt la replicació.
Hi ha moltes substàncies antitumorals que provoquen crosslinks. Aquetes substàncies eviten que les cel·lules canceroses no es puguin dividir i que per tant es morin. El problema d’aquestes substàncies es que també afecten a altres cèl·lules que no són canceroses.
Imaginem un experiment en rosegadors. Volem comprovar si en algun gen implicat en la carcinogènesi hi ha alguna alteració mutacional. Si tractem les cèl·lules amb carbamat de vinil, en l’oncogen c-Ha-ras es va veure que en la 2ª posició del codó 71 hi havia una transició AT  TA. Majoritàriament, es detectava el mateix canvi en tots els casos.
Arilamines i arilamides Podem distingir entre arilamines i arilamides. Les arilamines van ser amb les que es va avançar en el coneixement d’activació dels pre-mutàgens.
- Les arilamines van ser els primers compostos coneguts com a carcinogènics.
Amb elles es van fer els primers treballs sobre activació metabòlica de mutàgens i pre-mutàgens.
Tant les arilamides com les arilamines poden experimentar reaccions. Siguin quines siguin aquestes, els seus productes sempre acabaran unint-se al DNA formant adductes.
El lloc més important d’unió de les arilamines i ailamides activades per la N-oxidació és la posició C8 de la desoxiguanina. En alguns casos, també l’O6.
- Frame-shift: petites delecions.
Transversions: GC  TA.
Transicions: GC  AT.
Colorants azo Són hidrocarburs cíclics i policíclics units per enllaços azo.
La seva ruta primària del metabolisme implica la reducció i el trencament dels enllaços azo. Açò es duu a terme per la microflora intestinal o per les activitats azoreductasa de la fracció microsomal i del citosol dels mamífers.
PAHs Els PAHs són hidrocarburs aromàtics policíclics. Són contaminants que es troben pràcticament a tot arreu. Es formen per processos de combustió incomplets, en atmosferes contaminades prop de zones industrials o amb molts vehicles i pel fum del tabac.
*On trobem a ó b deuria ser una α o una β. Les α solen ser més mutagèniques que les β.
El Benzo(α)pirè i molts altres PAHs segueixen la mateixa ruta de transformació. Al final s’obtenen especies reactives d’oxigen. A més, podria ser que els productes que es formen als passos intermedis siguin mutagènics (segons l’espècie).
- Adductes N2, N6 i N7 en G.
Transversions GC  TA.
Açò ens recorda al DES, que per ell mateix no era mutagènic, però la DES-quinona (un producte intermediari) sí que ho era, ja que podia actuar sobre el DNA.
Aflatoxines - - Les que 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.
L’adducte és inestable i dóna lloc a la despurinització o la conversió en un adducte més estable: FAPY, el qual està lligat al dany oxidatiu (per exemple, 8GO).
Existeix molt bona correlació entre el nivell d’adductes FAPY en el DNA hepàtic i l’hepatocarcinogenicitat de la exposició a aflatoxina B1.
Els adductes que veiem es troben sobre el DNA. També podríem veure’n sobre les proteïnes (sobretot l’albúmina i l’hemoglobina). Però si n’hi ha a les proteïnes, segur que també sobre el DNA.
Si trobem molts adductes, la conseqüència carcinogènica serà més important, que si hi haguessin pocs. Però hi haurà que saber en quina base s’uneix l’adducte, ja que no tots els casos són igualment carcinogènics.
Els adductes grans es reparen, però els petits poden passar desapercebuts. Aquests no se sap si són carcinogènics.
Mutàgens directes Les alquilacions del DNA es produeixen en funció del compost en unes posicions d’unes bases determinades: els agents alquilants actuen sobretot sobre N7 de G, N3 d’A, O6 de G i O4 de T. Afegeixen en el DNA grups metil o etil, i es classifiquen en SN1 i SN2: - - - - La metilació o etilació dels DNA es pot dur a terme mitjançant un mecanisme de substitució nucleófílica unimolecular (SN1) o bimolecular (SN2).
Els SN1 s’encarreguen de la substitució nucleofílica mono/unimolecular. Són agents alquilants que actuen a través d’un intermediari molt reactiu (carbocatió).
Aquest intermediari és el qual alquila en DNA. Llavors, podem veure que amb aquest sistema es necessiten dos passos per alquilar el DNA.
Els SN2 s’encarreguen de la substitució nucleofílica bimolecular. En aquest cas sols en necessita un pas, ja que el DNA és alquilat directament per aquests compostos.
Hi ha diferència entre els agents alquilants d’un grup i de l’altre. Els agents alquilants SN2 són, en general, més selectius i més mutagènics i carcinogènics que els SN1. Solen actuar sobre N7 de G i N3 d’A, és a dir, en les dues posicions més lligades a la mutagènesi i la carcinogènesi.
Els agents alquilants alquilen, és a dir, afegeixen un adducte en el DNA, la qual cosa és molt citotòxica. Si la molècula de DNA no es repara, poden hi haure canvis de base. Les bases adductades poden unir-se entre elles mitjançant enllaços entrecreuats o crosslinks. Aquets enllaços poden ser entra DNA-DNA o DNA-proteïna.
Llavors, açò s’utilitza en quimioteràpia, encara que no és un remei ideal, ja que també afecta a les cèl·lules que estan sanes.
Tots els següents exemples són efectiu, es fan servir a tots els hospitals, encara que cada vegada es mira més el tipus de cèl·lula afectada per encertar més en el tractament. Trobem: - Cloroetilnitrosourees - Derivats del platí, que poden trobar-se en estat cis o trans. Aquests i altres compostos, normalment són més efectius contra el càncer en estat cis que en estat trans.
Epòxids Alguns són intermediaris de processos de síntesi, com intermediaris en la producció d’epoxiresines dieldrin, endrin, en la indústria dels pesticides. Però alguns són naturals: es formen en els sistemes biològics com a metabòlits dels xenobiòtics. Són bastant mutagènics i de vegades, carcinogènics.
Per exemple, l’òxid d’etilè és un dels primers compostos químics que es va veure que era un carcinogen laboral ocupacional. Fins fa poc s’utilitzava molt en clíniques i hospitals per esterilitzar instrumental i roba. Llavors, les persones que es dedicaven a esterilitzar, tenien un risc incrementat de patir càncer.
Va ser de les primeres vegades que es va fer estudi molecular de la mutació, és a dir, que s’estudiaven aquells diferents canvis que s’havien produït per causar certa malaltia (càncer de pulmó per exemple). Gràcies a aquests estudis es va descobrir que les causes dels que patien càncer de pulmó i fumaven eren diferents als dels no exposats al tabac.
Aldehids Són molt emprats com a reactius químics: - Formaldehid (HCHO).
Acetaldehid (CH3CHO).
Malondialdehid (CHOCH2CHO).
Acrolina (CH2=CHCHO): es deriva del fum del tabac.
Són contaminants ambientals i intermediaris i productes del metabolisme normal dels mamífers i dels compostos xenobiòtics.
Mutàgens oxidatius Hi ha molts compostos que generen dany oxidatiu (a l’igual que les radiacions ionitzants). La reducció metabòlica de molts compostos (mitomicines, bleomicina, antraciclines, estreptonigrina, nitrosubstituits) pot provocar la producció de ROS mutagènics.
El cicle de Haber-Weiss consta de dues reaccions (podem treballar-la amb qualsevol metall de transició): - O·-2 + Fe3+  O2 + Fe2+ H2O2 + Fe2+  OH· + OH- + Fe3+: reacció de Fenton Agents intercalants - Acridines, elipticines, fenanticines, actinomicines, Intercalació no covalent entre les bases.
Compostos anititumorals i tripanocides.
Mutagènesi frameshift.
Anàlegs de base - Bases halogenades: 5-BrU, 5-ClU, 5-IU Purines substituïdes: 2-AP, 2,6-diAP, 6-HA-2-AP Pirimidines substituïdes: N4-AC, N4-HC Generen mutagènesi per substitució de bases (motlle/substrat).
Provoquen aparellaments “anormals”.
Abans de passar als mutàgens físics recordarem un parell de coses: - - Els pro/premutàgens necessiten uns enzims per transformar-los en compostos mutagènics. Aquests enzims venen de gens, dels quals pot hi haure polimorfismes en la població. Llavors, no tots els individus de la població transformaran el pro/premutagen, o no ho faran de la mateixa manera.
Hi ha substàncies que s’han de fotoactivar (mitjançant la captura de fotons) per lligar-se al DNA.
Hi ha alguns fàrmacs que per ser efectius s’han de combinar amb la radiació UV per activar-se. Aquets fàrmacs serveixen per disminuir els efectes d’algunes malalties que no tenen cura, com la psoriasis (descamació i inflamació de la pell) i el vitiligo (taques en la pell per falta de melanòcits).
2. MUTÀGENS FÍSICS Radiacions ionitzants (raigs X, α, β, γ...) Produeixen desplaçaments iònics, per la qual cosa s’originen radicals lliures. També provoquen trencaments de la molècula de DNA (trencaments de simple i/o doble cadena).
- Acció primeria: desplaçament d’electrons.
La formació de parells electrònics condueix a la producció de radicals lliures.
Acció física directa: produint trencaments (efectes clastogènics).
Radiació UV Genera dímers entre pirimidines adjacents. Aquests dímers no són mutacions com a tal, ja que no alteren la informació genètica però, obstaculitzen la replicació si no es reparen abans mitjançant fotoliases. Si el DNA no es replica bé, poden ser la causa de mutacions.
Fibres (d’amiant i asbestos) Són estructures fibril·lars que es poden acumular pel cos. Són carcinogèniques.
Abans s’utilitzaven en la indumentària dels bombers i d’aïllant en els canonades de les cases.
Xocs tèrmics S’utilitzen en els animals de laboratori de mida petita. Açò no passa en humans de forma natural.
...