Biomonitorización genotóxica de poblaciones humanas expuestas ambientalmente al arsénico

Abstract

arsénico (As) es un elemento natural de amplia y heterogénea distribución en la naturaleza, siendo altamente tóxico para el organismo humano. El As se encuentra a concentraciones mucho más altas de lo que se considera seguro en el agua de consumo de millones de personas en distintos países. La exposición ambiental al As constituye un factor de riesgo para distintos tipos de cáncer; sin embargo, el mecanismo por el cual el As ejerce su acción toxicológica permanece incierto. El objetivo de esta Tesis Doctoral ha sido el de evaluar el posible daño genotóxico de una población expuesta a altas concentraciones de As en el agua de consumo. Se ha utilizado la concentración de As en orina y en uñas como biomarcadores de exposición interna. Para determinar el nivel de daño citogenético, se ha utilizado el ensayo de micronúcleos en linfocitos de sangre periférica y en células de descamación de la mucosa bucal. Teniendo en cuenta que el daño genético puede estar modulado por las características genéticas individuales, también se ha realizado un análisis de genotipos para los polimorfismos de los genes GSTM1, GSTT1 y GSTP1 en la población de estudio, lo que se ha utilizado como biomarcador de sensibilidad individual. La población expuesta ha sido seleccionada en el norte de Chile donde, por las características geológicas de la región, se presentan altas concentraciones de As en el agua de consumo, llegando a superar los 0,75 mg As/L. Esta población cuenta con 106 individuos de los cuales 50 son de etnia atacameña. La población indígena habita en la región bajo similares condiciones desde hace unos 11.000 años. Se ha propuesto que los atacameños presentan algún tipo de resistencia frente a la exposición al As debido a que no tienen los problemas de salud descritos en otras poblaciones expuestas bajo condiciones similares. La población control cuenta con 111 individuos y se ha seleccionado en la ciudad de Concepción, ubicada unos 2.000 km al sur del primer lugar de muestreo, presentando niveles de As en agua de 0,0002 mg As/L. En este trabajo se ha evidenciado que la exposición al As por medio del agua de consumo supone un riesgo genotóxico, induciendo un aumento significativo en la frecuencia de MN en linfocitos en la población expuesta. Sin embargo, no se ha detectado daño en las células de la mucosa bucal. En relación con la supuesta resistencia de la etnia atacameña a los altos niveles de As ambiental, no se han detectado diferencias significativas entre los atacameños y los no atacameños en cuanto al daño citogenético evaluado mediante el ensayo de MN, ni en linfocitos ni en células de la mucosa bucal, a pesar de que la población atacameña presenta una concentración mayor de As en las uñas. En cuanto a los polimorfismos genéticos, sólo se han encontrado diferencias significativas para el gen GSTP1, en que el genotipo val/val (homocigoto mutante) es más frecuente en la población que presenta un mayor nivel de daño citogenético, medido en ambos tipos celulares. También se ha encontrado con mayor frecuencia en la población atacameña.

The arsenic (As) is a ubiquitous element in the environment and its distribution is heterogeneous in nature. In some locations, the As occurs naturally in drinking water in higher concentrations to those considered as safe, and affects millions of people. Environmental exposure to As is considered as a cancer risk factor. Nowadays, no general agreement has been reached about its mechanism of action related to the genotoxic potential of arsenic. Taking this into account, the objective of this Doctoral Thesis has been the assessment of genotoxic damage of a population environmentally exposed to As in drinking water. Individual measures of As exposure were determined in fingernails and urine as internal biomarkers of exposure. The micronucleus assay has been used to determine the possible genotoxic damage, using peripheral blood lymphocytes and epithelial cells of buccal mucosa. Considering that cytogenetic damage can be modulated by individual genetic characteristics, the polymorphisms for the genes GSTM1, GSTT1 and GSTP1 in the population studied have been analyzed and they have been used as biomarkers of individual susceptibility. The exposed population has been selected form different villages from northern Chile. In this region As occurs naturally in water in connection with geological characteristics. We have determined concentrations over 0.75 mg As/L. The exposed population consisted in 106 people; taking into account their ethnicity they were classified in 50 atacameño and 56 non-atacameño. The atacameño people inhabits this region under similar conditions for almost 11,000 years, and it has been proposed that this people have some kind of resistance to As effects because they don't present classical problems of arsenicism shown in populations under similar conditions of exposure. The control group consisted in 111 healthy people from Concepción city, located almost 2,000 km south, where As levels in drinking water were as low as 0.0002 mg As/L. The results obtained in this study indicated that exposition to As in drinking water involved a genotoxic risk, by the induction of a significant high frequency of micronucleus in peripheral blood lymphocytes. In this work there is no evidence of cytogenetic damage in oral mucosa cells. In relation with the supposed resistance to As exposure of atacameño people, we did not found significant differences in the frequency of genetic damage between the atacameño group and the non-atacameño exposed group in both cellular types. However, the atacameño group shows high concentrations of As in nails. With respect to the genotype analysis, we found significant differences in the frequency distribution polymorphisms of gene GSTP1. The homozygous genotype mutant (val/val) presents a higher frequency in the population with a high level of cytogenetic damage in both cellular types. The results show that it occurs frequently in atacameño people when compared to the non-atacameño group.