Estudio de biomonitorización de una población de trabajadores expuestos al arsénico y caracterización de los posibles factores moduladores del daño genotóxico

Abstract

Al arsénico se le considera un problema de salud mundial debido a la cantidad de poblaciones expuestas crónicamente al mismo y a la gravedad de los efectos inducidos, incluyendo el incremento de algunos tipos de cáncer. Aunque los mecanismos de acción del arsénico no están del todo dilucidados, está ampliamente aceptado su potencial citotóxico, genotóxico y carcinógeno. En este trabajo se pretende estudiar sus efectos genotóxicos, entender los mecanismos implicados en el proceso de su metabolización e investigar posibles biomarcadores de susceptibilidad asociados a la exposición.<br/>Inicialmente, se llevó a cabo un estudio de biomonitorización para averiguar las posibles correlaciones entre efectos genotóxicos y exposición ocupacional al arsénico. Se utilizaron los niveles de arsénico y de sus metabolitos en orina como biomarcador de exposición y los ensayos de MN y de SCE como medida de daño citogenético.<br/>Dado que recientemente se ha propuesto que los dos miembros funcionales de la nueva clase Omega, GSTO1 y GSTO2, juegan un papel importante en la homeostasis celular, estando también involucradas en la biotransformación del arsénico, hemos postulado que, polimorfismos en estos genes podrían estar correlacionados con cambios en la actividad de estas proteínas que lleven a diferencias en el perfil de excreción del arsénico y, consecuentemente, a diferencias de respuesta frente a una exposición. La segunda parte del trabajo ha consistido en el análisis de los polimorfismos de GSTO1 y de GSTO2 entre tres grupos étnicos y en la caracterización enzimática de dos de las variantes de GSTO1. Además, los polimorfismos de GSTO1 y de GSTO2 también se han analizado en la población de trabajadores chilenos, estableciéndose correlaciones entre genotipos, perfil de excreción y daño citogenético, integrando así las dos partes del estudio.<br/>A pesar de los avances en los estudios de expresión de GTSO1, el papel que ejerce esta enzima en el metabolismo y en la toxicidad del arsénico sigue en discusión. Así, se han utilizado dos líneas celulares con diferentes niveles de expresión de GSTO1, junto con la reducción de sus niveles de expresión mediante la técnica de RNAi, para evaluar las diferencias de respuesta frente a distintos compuestos de arsénico. No se han detectado diferencias en la toxicidad del arsénico relacionadas con los diferentes niveles de expresión. En contraste, la reducción del estrés oxidativo por la NAC indica que diferencias en los niveles de GSTO1 pueden estar modulando las diferencias de respuesta al estrés oxidativo inducido por los compuestos de arsénico. Nuestros resultados no excluyen la participación de otras enzimas en el proceso de biotransformación y toxicidad del arsénico.

Arsenic has become a major world health problem, due to the size of the exposed population and the seriousness of its effects, which are mainly related with the increase of cancer cases among the chronically exposed populations. Even though the mechanisms of action of this element are not fully understood, it has been clearly reported that it is cytotoxic, genotoxic and carcinogenic in humans. In this context, we planned to study the genotoxic effect of this metal, to understand the metabolic mechanisms involved in this process, and to find biomarkers of susceptibility to arsenic exposure.<br/>Initially, a biomonitoring study was carried out to investigate the correlation between arsenic occupational exposure and genotoxic effects in smelting plant workers, using the levels of arsenic and its metabolites excreted in urine as an exposure biomarker and the SCE and the MN assays as measures of cytogenetic damage.<br/>Two members of the recently identified Omega class glutathione S-transferase enzymes (GSTO1 and GSTO2) have been proposed to play an important role in cellular homeostasis and in the arsenic reduction pathway. Therefore, polymorphisms in these genes could be related with variations in the protein activity leading to changes in the arsenic excretion profile, and consequently with the response to chronic exposures. The second part of this study was based on the analysis of hGSTO1/2 polymorphisms among three ethnical groups and the enzymatic characterization of two GSTO1 variants. Moreover, GSTO1 and GSTO2 polymorphisms were also analyzed in the Chilean workers. Then, the first and the second part of this work have been linked, establishing correlations among genotypes, variations of urine arsenic profile and cytogenetic damage. <br/>Despite the recent progress in the study of GSTOs expression and pharmacokinetics, the role of these enzymes in the arsenic metabolism and toxicity is under discussion. To clarify this, two cell lines with different expression levels of GSTO1 have been used to evaluate the cytotoxic response of various arsenic compounds. In addition, depletion of the GSTO1 levels with siRNA has also been used. Results do not shown significant variations in arsenic toxicity, according to the different expression levels. In contrast, reduction of oxidative stress by NAC indicates that differences at GSTO1 expression levels could modulate the response to the oxidative stress induced by arsenic compounds. These results do not rule out others enzymes participating in the arsenic metabolism and toxicity.