Utilidad del ensayo de linfoma de ratón en la determinación de los mecanismos de genotoxicidad del arsénico. Espectro mutacional del trióxido de arsénico

Abstract

El arsénico es un contaminante de origen natural, responsable de un importante 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. Está ampliamente aceptado su potencial carcinógenico aunque, a diferencia de otros carcinógenos, diversos estudios de genotoxicidad han puesto de manifiesto que el arsénico no es un mutágeno muy potente. Hasta ahora, su mecanismo de acción en el desarrollo del cáncer continúa siendo un misterio, y existe cierta controversia respecto al tipo de daño genotóxico que induce, y el tipo de compuesto arsenical que más influye en su carcinogenicidad. <br/>En ausencia de buenos modelos animales para estudiar el mecanismo carcinogénico del arsénico, los estudios in vitro se han convertido en herramientas útiles para dilucidar estos mecanismos. Por lo tanto, con la finalidad de evaluar el potencial genotóxico de seis compuestos de arsénico (arsenito sódico, trióxido de arsénico, MMAV, DMAV, arsenobetaína y cloruro de tetrafenilarsonio), se llevó a cabo inicialmente la puesta a punto del ensayo MLA. Este ensayo se considera como el ensayo in vitro de mutación génica en células de mamífero más sensible y con mayor capacidad de detección de un amplio espectro de mutaciones, tanto puntuales como cromosómicas. De esta manera, se pretendía obtener más información respecto al potencial genotóxico y los mecanismos de acción de distintos compuestos de arsénico. Cuatro de los seis compuestos arsenicales evaluados han presentado efectos genotóxicos, consecuencia de su actividad clastogénica: el arsenito sódico, el trióxido de arsénico, el MMAV y el DMAV. <br/>Paradójicamente, en la actualidad el trióxido de arsénico (TOA) se emplea con éxito en el tratamiento de la leucemia promielocítica aguda y existe un especial interés en evaluar su efectividad terapéutica en otros tipos de cáncer. En este contexto, con motivo de estudiar más profundamente el mecanismo de acción de este compuesto, se analizó el espectro mutacional inducido por el TOA empleando los mutantes inducidos en el MLA y técnicas moleculares y citogenéticas. Nuestros resultados revelan que el principal tipo de cambio presente en estos mutantes es la pérdida de heterocigosidad (LOH), pudiendo ser generada tanto por deleción como por recombinación.

Arsenic is an important environmental element causing a world-wide health problem due to large amount of people chronically exposed and the seriousness of its effects, including increase of different types of cancer. Its carcinogenicity is generally accepted, according to epidemiological evidences, and many studies have been carried out to determine its genotoxicity, showing that different from other carcinogens, it is not a potent mutagen. Nevertheless, despite the large amount of literature dealing with both the genotoxic and carcinogenic effects of arsenic, it still remains unclear how arsenic causes cancer (mode of action) and what types of arsenic compounds are most likely associated with carcinogenicity. <br/>The lack of appropriate animal models to study arsenic carcinogenicity makes in vitro studies particularly useful tools to figure out its carcinogenic mechanisms. Therefore, we evaluated the genotoxicity potential of six arsenic compounds (sodium arsenite, arsenic trioxide (ATO), MMAV, DMAV, tetraphenylarsenium and arsenobetaine) by the mouse lymphoma assay (MLA), which was optimized in our group. This test is considered the most sensitive and widely applied among the various in vitro mammalian cell gene-mutation assays, and detects a broad spectrum of mutational events, from point mutations to chromosome alterations. This way, we wanted to provide more information about the genotoxic potential and mode of action of several arsenic compounds. Our results show that four of the six arsenic compounds evaluated, sodium arsenite, arsenic trioxide, MMAV and DMAV are genotoxic according to the MLA. <br/>Paradoxically, ATO has currently been shown to be effective in inducing complete remission during treatment of patients with acute promyelocytic leukaemia (APL) and it exists a big interest in evaluating its therapeutic effectiveness against other types of cancers. This, together with the open discussion about how arsenic compounds induce genotoxic damage, prompted us to evaluate the mutational spectrum induced by ATO in mouse lymphoma cells. We studied both small and large colonies, using molecular and cytogenetical techniques to clarify the nature of the ATO induced mutations. Our results show that ATO is a strong clastogenic compound mainly inducing loss of heterozygosity (LOH), as a result of deletions and recombinational events.