presentaciòn genètica toxicològica

GENETICA TOXICOLOGICA

ASPECTOS RELEVANTES

Surgimiento. Principios. Toxicidad (microorganismos, evaluaciòn).

Drosophila melanogaster (mutagènesis).

Polimorfismos y predisposiciones. Genética vs. Ambiente

¿A qué llamamos Genética Toxicológica?

GENETICACiencia que estudia los

mecanismos de la herencia y sus leyes

TOXICOLOGIACiencia que estudia los efectos de

distintos xenobiòticos sobre la salud

GENETICA TOXICOLOGICASurge de la integraciòn de distintos conceptos de la Genetica y Toxicologìa al identificar y analizar la actividad de agentes sobre el material hereditario

de los organismos vivos.

ALCANCES GENETICA TOXICOLOGICA

Efecto mutagènico de agentes quìmicos, fìsicos y/o biològicos.

Consecuencias en ecosistemas, ambiente, seres vivos y salud humana.

Investigaciones en: Mecanismos de mutagenicidad. Clasificaciòn del tipo y frecuencia de los desòrdenes hereditarios. Aplicación en sistemas de prueba para detectar y caracterizar

mutàgenos. Criterios para asesoramiento sobre riesgo de exposiciòn a mutàgenos.

SURGIMIENTO GENETICA TOXICOLOGICA

1927 Muller Radiaciones (SLRL en D. melanogaster)

1947 Auerbach Agentes quìmicos (Gas Mostaza en D. melanogaster)

1953 Watson y Crick ADN.

1969 Hollaender EMS (Sociedad de Mutagènesis Ambiental).

1970 Hollaender Sistemas de ensayo.

1970 Berthelmess Mutagènesis ambiental.

1973 Miller y Miller Activaciòn metabòlica de cancerigenos.

1973 Ehrenberg et al. Genotòxico.

Ames “carcinògenos son mutàgenos”.

1977 Sigimura et al. Mutàgenos y carcinògenos en alimentos.

1980 Activaciòn de oncogenes.

Mutagènesis – Carcinogènesis – Teratogènesis: muestreo y screening.

Ensayos de corto plazo (SST).

1992 UNEP-ICPENC Categorizaciòn de mutàgenos según genotoxicidad-


“Exposición a Metil Isotiocianato en Bhopal (India)”.

Fàbrica de pesticidas Union Carbide(Dow Chemical)


Consecuencias de la tragedia:


Repercusiòn mundial:

PRINCIPIOS GENETICA TOXICOLOGICA

Esclarecer la relaciòn causa-efecto entre la acciòn de ciertos agentes y la consecuencia no deseada ò inesperada.

3 àreas conceptuales

1) MUTAGÈNESIS

2) CARCINOGÈNESIS

3) TERATOGÈNESIS

MUTAGÈNESIS – Definiciòn y Clasificaciòn

Inducciòn de cambios hereditarios (mutaciones) en el genotipo de una cèlula como consecuencia de alteraciones ò perdida de genes ò cromosomas (ò parte de ellos).

Transmitible y heredable a la descendencia.

Unidad genètica con capacidad de mutar = GEN

Consecuencia: ENFERMEDAD GENETICA

Mutàgenos Quìmicos

Anàlogos de basesTrancisiòn AT AGError de lectura = base errònea.

5-bromouracilo2-aminopurina

Agentes que reaccionan con el ADN

Trancisiòn GC ATDesaminaciònErrores de apareamientoSitios apurìnicos

EMSAcido NitrosoEESAflatoxina B1

Agentes intercalantesInserciones ò deleciones Corrimiento del marco de lectura

Colorantes de Acridina (Narajna de Acridina)

Reacciones oxidativasCambios quìmicos en ADN por formas

reactivas del oxìgeno

SuperòxidosPeròxidosHidroxilos

Mutàgenos Fìsicos

Radiaciones IonizantesGeneraciòn de radicales libresDestruccion de ADNDaños cromosomicos (aberraciones)

Rayos X

Radiaciones No Ionizantes

Insercion de H2O en enlce C-C.

Formaciòn de dìmeros de T.Distorciòn en hèlice, no hay replicación

(apoptosis celular)

Radiacion UVXerodema pigmentosoSind. De CockayneAnemia de FanconiSind. De Bloom

Mutàgenos Toxicològicos

Pesticidas

Ingestiòn de residuos tòxicos ò contacto directo durante su uso/manejo.

DDTHidracida maleicaAramite

Aditivos alimentarios

CiclamatoSacarinaEDTANitritos

Fàrmacos/ DrogasAntibioticosCitostàticosAnticancerìgenos

Productos industrialesFormaldehìdoAcealdehìdoEstireno

Mutàgenos BiològicosMicroorganismos (Virus-Vacunas)Sangre-SueroAntìgenos

Anomalìas cromosòmicasRoturas cromosòmicas Proliferaciòn incontrolada

Vacunas a virus vivosHepatitis transfusionalAntitoxinas

CARCINOGÈNESIS – Definiciòn y Clasificaciòn

Mutaciòn del material genètico de cèlulas normales. Equilibrio [proliferaciòn-muerte celular] alterado = TUMOR

2 categorias de genes se ven afectados

ONCOGENESGENES SUPRESORES

DE TUMORES

PROTEINA p53

CARCINOGÈNESIS – Definiciòn y Clasificaciòn

Estandarizaciòn IARC:

Grupo Nivel de Carcinogènesis Ejemplo

1 CarcinógenoAsbestos, Benceno y Radiaciones ionizantes

2 AProbablemente carcinógeno

Formaldehído y PCBs

2 B Posiblemente carcinógeno Estireno

3 No clasificado Antraceno y Cafeína

4 No carcinógeno Caprolactama

TERATOGÈNESIS – Definiciòn y Clasificaciòn

Daño inducido sobre el organismo en desarrollo ò estado embrionario.

Teratògeno: Agente capaz de producir anomalìa congènita.

4 tipos de anomalìas de importancia clìnica: Malformaciòn Alteraciòn Displasia Deformaciòn

TERATOGÈNESIS – Definiciòn y Clasificaciòn

Clasificaciòn FDA:

Categorìa AMujeres que no demostraron riesgo fetal en

ningùn trimestre de embarazo.No existe daño fetal.

Categorìa BNo existen estudios controlados en mujeres

embarazadas ò estudios de reproducción animal que demuestren efecto adverso.

Disminución de la fertilidad.No hay riesgo fetal.

Categorìa CAnimales han revelado efecto adverso en el feto.No hay estudios controlados en mujeres.

Riesgo potencial para el feto.

Categorìa D

Los beneficios de su uso en embarazadas podrían ser aceptables pese a èste riesgo (cuando otras drogas seguras no pueden ser empleadas o no son efectivas)

Evidencia positiva de riesgo fetal en el humano.

Categorìa X

Estudios en animales y humanos han demostrado anomalías fetales.

El uso de èstas drogas en la mujer embarazada sobrepasa cualquier beneficio. La droga está contraindicada.

100% daño fetal.

EVALUACION GENOTÒXICA

Anàlisis de mutàgenos mediante pruebas biològicas. Estimaciòn a corto plazo de consecuencias “in vivo” e “in vitro”. Niveles de evaluaciòn procedimentado:

Nivel 1rio.Deteccion de mutaciones

puntuales.Ensayos en procariotas.

Test de Ames(frecuencia de reversión en S. typhimurium).

Nivel 2rio.Determinar daño genètico

en lìneas celulares establecidas.

Cultivos celulares(monocapa/ suspensión).

Ej: Linfocitos de sangre periférica.

Frecuencia de aberraciones cromosòmicas.Intercambio de cromàtidas hermanas.Retardo en anafase.Test del micronùcleo.

Nivel 3rio.

Exposiciones laborales, ocupacionales, accidentales o medicamentosas.

PlantasAnimalesHumanos(“in vivo”)

Idem Nivel 2rio.

Nivel 4rio.

Analisis prospectivo y retrospectivo en poblaciones expuestas como en nivel 3rio.

Idem nivel 3rio.Idem nivel 2rio pero con seguimiento a largo plazo. (Ej: estudio de poblaciones humanas sometidas a irradiacion

aguda – Hiroshima y Nagasaki)

EVALUACION GENOTÒXICAEnsayos y Modelos experimentales frecuentes

Mutaciones génicas

1- Ensayos con bacterias* Reversión de auxótrofos

Test de Ames.Ensayo de reversión de Trp en E. coli WP2.

2- Ensayos con células de mamíferos* Mutaciones

Mutantes HPRT seleccionados por resistencia a análogos de purina en células de hamster chino o humanas.

3- Ensayos en Drosophila* Mutaciones génicas y pequeñas deleciones en células germinales

Ensayo de letales recesivos ligados al sexo.

4- Ensayos en Mamíferos* Mutaciones génicas y pequeñas deleciones en células germinales

Ensayo de locus especifico de ratón usando marcadores visibles.Ensayo electroforético de locus específico de ratón.Mutaciones dominantes que causan defectos esqueléticos o cataratas

Daño cromosómico

1- Ensayos en células de mamíferos* Aberraciones cromosòmicas

Análisis de metafase en células de hámster chino o linfocitos humanos.

2- Ensayos en Drosophila* Aberraciones cromosòmicas

Ensayo de translocaciones heredables.

3- Ensayos en mamíferos* Daño cromosómico en células somáticas

Análisis de metafase en linfocitos o medula ósea de roedores.

Otros indicadores de daño genético o exposición a mutágenos

1- Ensayos en bacterias* Daño reparable al ADN

Mortalidad diferencial de cepas salvajes y deficientes en reparación en B. subtilis rec.

2- Ensayos en células de mamíferos* Daño reparable al ADN

UDS en hepatocitos de rata y otros roedores.

3- Ensayos en Drosophila* Recombinogènesis

Recombinación mitótica en ojos o alas.

DROSOPHILA MELANOGASTERModelo en Mutagènesis y Recombinogènesis

Herramienta para exploraciòn desde procesos celulares bàsicos hasta la base molecular de enfermedades como Càncer, Alzheimer, Huntington y Parkinson.

75% de enfermedades genèticas tienen secuencias en comùn con genes de D. melanogaster.

Ensayo de Nivel III: Eucarionte con organizaciòn genètica y cromosòmica similar a la humana (mejor extrapolaciòn el hombre).


Tiempo de generaciòn corto: 10 dìas a 25 *C Caracteres morfològicos controlados genèticamente de fàcil

detecciòn. Gran disponibilidad de mutantes y cepas bien caracterizadas. Medios de cultivo econòmicos e instalaciones sencillas. Facilidad de crianza de gran nùmero de individuos. Posibilidad de tratar adultos ò larvas. Diferentes vìas de administraciòn segùn las caracterìsticas

del compuesto a probar.


CICLO DE VIDA120 horas

MACHO Y HEMBRA DE DROSOPHILADiferencias en peine sexual

Y en forma y color abdominal, etc.

CARIOTIPO 2n = 8 3 pares de autosomas (2, 3, 4)

1 par de cromosomas sexuales (XX-XY)


Mutaciones letales recesivas.

Mutaciones letales dominantes.

Mutaciones visibles.

Translocaciones.

Pèrdida/ Ganancia de cromosomas.

No disyunciòn cromosòmica.

Mutaciòn/ Recombinaciòn somàtica.

DROSOPHILA MELANOGASTERPrueba de Letales Recesivos Ligados al Sexo (SLRL)

Mutaciones recesivas ligadas a crosomosoma X en lìnea germinal. GENES MARCADORES cromosomas tratados de no tratados.

(2 generaciones y en F1 10.000 cruzamientos individuales)BAJA SENSIBILIDADALTA ESPECIFICIDAD

SLRL (-) SLRL (+)

Poco significado

Frecuencia aumentada > 5 veces respecto del control

Mutàgeno trans-especìficoProbable carcinògeno (mamiferos)

SENSIBLE para mutaciones letales (inducciòn gènica, deleciones ò aberraciones

cromosòmicas)

DROSOPHILA MELANOGASTERPrueba de No Disyuncion en Cromosomas Sexuales (ND)

In vivo en cèlulas germinales masculinas de mamìferos (bajo nùmero de òvulos disponibles) No se prefiere.

Productos de ND de cromosomas sexuales viables y facilmente identificables (machos X0 y hembras XXY)

Sistema de detecciòn de ND Traut (1970).

Ensayos Semiselectivos: cepas indicadoras que facilitan la clasificaciòn para el estudio de aneuploidìas.

DROSOPHILA MELANOGASTERPrueba de Mutaciòn y Recombinaciòn Somàtica (SMART)

Inducciòn de mutaciòn y recombinaciòn en lìnea somàtica. Efectos de modulaciòn y/o antimutagènesis. 2 pruebas validadas Manchas mwh/flr en alas (400 quìmicos)

Manchas white/ white+ en ojos (220 compuestos)Alta sensibilidad +

bajo costoDòsis mùltiplesDiferentes protocolos Diferentes cepas

POLIMORFISMOS GENETICOS Y TOXICIDAD

Farmacogenètica Factores genèticos (Vogel en 1959) fuente de variaciòn

Apariciòn de un gen y su producto (proteìna) donde la variante menos comùn tiene frecuencia poblacional al menos del 1%.

Formas hereditarias.

30% de genes humanos presentan polimorfismos.

Detecciòn en laboratorio: Tècnicas Inmunològicas Tècnicas Electroforèticas Tècnicas Bioquìmicas Tècnicas de Secuenciaciòn y Clonaciòn.

Polimorfismo en sistema isoenzimàtico

Citocromo P450

1) Fenòmenos toxicocinèticos de ADME.2) Receptores y reacciones bioquimicas por uniòn al xenobiòtico.3) Mecanismos de reparaciòn.

• Grupos sanguìneos• Enzimas eritrocitarias• Proteìnas plasmàticas• Antigeno HLA

PREDISPOSICIONES Diferencias Genèticas en Metabolismo

Polimorfismos en Reacciones Metabòlicas

ENZIMAS AFECTADAS

Estudios de control genètico en el Laboratorio: Clonaciòn RFLPs-PCR

Metabolismo de Medicamentos

Acetilaciòn ReducciònHidròlisis SulfataciònC-hidroxilaciòn Vìa del glutatiònN-oxidaciòn Conjugaciòn a Aa.Glucuronaciòn

Colinesterasa sèrica OxidoreductasasTransferasas SODDeshidrogensas Catalasa y P450

PREDISPOSICIONES Diferencias Genèticas en Sensibilidad del tejido

Hemòlisis por dèficit de G6PD (MetaHb)

Dèficit de alfa 1- antitripsina (Enfisema/Cáncer Pulmón)

Polimorfismo de Hemoglobina S (Anemia Falciforme)

Reacciones de hipersensibilidad cutànea

FACTOR GENÈTICO vs. FACTOR AMBIENTALProblemàtica en la Genètica Mèdico-Toxicològica

Cambios en un organismo (no heredables) por medio de cambios en su entorno.

Plan de desarrollo heredable se concreta en forma y medida que el ambiente lo permita.

Gemelos monocigòticos: uso en determinaciòn del factor hereditario.

VARIACIONES FENOTÌPICAS = VARIACIONES GENOTÌPICAS + VARIACIONES AMBIENTALES

FENOCOPIASRaquitismo nutricional hipofosfatèmico: gen PHEX en Xp22

Malformaciones: Talidomida y Amelias ¿Te acuerdas_ - _Hijos de la tal idomida_ OK.mpg

MUCHAS GRACIAS !!

Autor: Luciana M. Gonzalez Piatta Mat. Nº 34012182

Bioquìmica

Director: Lic. Ana Marìa Caresana

28/07/2011

presentaciòn genètica toxicològica

Documents