Influência da bioenergética na citotoxicidade causada pelos herbicidas ametrina e clomazona, isolados e associados, em células HepG2

O uso intensivo de herbicidas na agricultura moderna, como a ametrina (AMT) e a clomazona (CLZ), tem despertado crescente preocupação quanto aos seus impactos ambientais e à saúde humana e animal. A exposição a esses compostos pode ocasionar efeitos tóxicos em diferentes órgãos e sistemas de organismos não-alvo. Após a ingestão ou contato de animais e seres humanos com herbicidas, essas substâncias podem ser absorvidas e distribuídas pela corrente sanguínea, atingindo diversos tecidos, com destaque para o fígado, principal órgão de metabolização de xenobióticos. Neste contexto, o presente estudo avaliou a hepatotoxicidade da AMT e da CLZ, isoladas e em associação, utilizando células HepG2 como modelo experimental in vitro. As células foram expostas às concentrações de 50, 100, 150 e 200 μM, e a citotoxicidade foi avaliada por meio de ensaios de proliferação celular, viabilidade metabólica, integridade de membrana e liberação de enzimas hepáticas (ALT, AST e ALP). Adicionalmente, foram conduzidas análises da bioenergética mitocondrial, incluindo a avaliação do potencial de membrana mitocondrial, massa mitocondrial, atividade mitocondrial e níveis intracelulares de ATP, com o objetivo de elucidar o envolvimento da mitocôndria na toxicidade celular. Os resultados demonstraram que a exposição isolada aos herbicidas promoveu redução significativa da viabilidade celular e comprometimento da função mitocondrial em células HepG2. A clomazona apresentou maior citotoxicidade, com redução significativa da proliferação celular e da atividade metabólica a partir de 100 μM após 24 h, intensificando-se nas concentrações de 150 e 200 μM após 48 h de exposição. A ametrina apresentou toxicidade intermediária, com diminuição significativa da viabilidade celular principalmente nas concentrações de 150 e 200 μM, sendo os efeitos mais evidentes após 48 h. Esses achados foram acompanhados por alterações na bioenergética mitocondrial, incluindo redução do potencial de membrana mitocondrial e diminuição dos níveis intracelulares de ATP, especialmente nas maiores concentrações testadas (150 e 200 μM). Observou-se ainda aumento significativo da liberação das enzimas hepáticas ALT, AST e ALP nas exposições isoladas à clomazona e à ametrina, particularmente nas concentrações de 150 e 200 μM após 48 h, indicando lesão celular e comprometimento da integridade hepatocelular. Em contraste, a exposição combinada à AMT e à CLZ resultou em efeitos citotóxicos e bioenergéticos menos intensos do que aqueles observados para cada composto isoladamente, caracterizando um efeito antagônico, especialmente nas concentrações de 150 e 200 μM e após 48 horas de exposição, com menor redução da viabilidade celular, menor comprometimento mitocondrial e menor liberação de enzimas hepáticas quando comparado aos tratamentos individuais. O estudo demonstrou que, embora a AMT e a CLZ apresentem potencial hepatotóxico quando aplicadas isoladamente, sua associação atenuou os efeitos citotóxicos e mitocondriais em células HepG2, possivelmente em decorrência de interações metabólicas que modulam a resposta celular. Esses achados contribuem para o entendimento da toxicidade da mistura desses herbicidas e reforçam a importancia de abordagens experimentais que considerem exposições combinadas na avaliação de riscos ambientais e à saúde de animais e seres humanos.

Resumo (inglês)

The intensive use of herbicides in modern agriculture, such as ametryn (AMT) and clomazone (CLZ), has raised increasing concern regarding their environmental impacts and risks to human and animal health. Exposure to these compounds may cause toxic effects in different organs and systems of non-target organisms. After ingestion or contact in animals and humans, these substances can be absorbed and distributed through the bloodstream, reaching various tissues, particularly the liver, the main organ responsible for xenobiotic metabolism. In this context, the present study evaluated the hepatotoxicity of AMT and CLZ, individually and in combination, using HepG2 cells as an in vitro experimental model. Cells were exposed to concentrations of 50, 100, 150, and 200 μM, and cytotoxicity was assessed through assays of cell proliferation, metabolic viability, membrane integrity, and the release of hepatic enzymes (ALT, AST, and ALP). Additionally, mitochondrial bioenergetic analyses were performed, including the assessment of mitochondrial membrane potential, mitochondrial mass, mitochondrial activity, and intracellular ATP levels, aiming to elucidate the involvement of mitochondria in cellular toxicity. The results demonstrated that isolated exposure to the herbicides promoted a significant reduction in cell viability and impairment of mitochondrial function in HepG2 cells. Clomazone showed greater cytotoxicity, with a significant decrease in cell proliferation and metabolic activity starting at 100 μM after 24 h, intensifying at 150 and 200 μM after 48 h of exposure. Ametryn exhibited intermediate toxicity, with a significant decrease in cell viability mainly at concentrations of 150 and 200 μM, with more pronounced effects after 48 h. These findings were accompanied by alterations in mitochondrial bioenergetics, including a reduction in mitochondrial membrane potential and decreased intracellular ATP levels, particularly at the highest concentrations tested (150 and 200 μM). A significant increase in the release of hepatic enzymes ALT, AST, and ALP was also observed following isolated exposure to clomazone and ametryn, particularly at 150 and 200 μM after 48 h, indicating cellular injury and impairment of hepatocellular integrity. In contrast, combined exposure to AMT and CLZ resulted in less intense cytotoxic and bioenergetic effects compared to those observed for each compound individually, characterizing an antagonistic effect, especially at concentrations of 150 and 200 μM and after 48 hours of exposure, with lower reduction in cell viability, reduced mitochondrial impairment, and decreased release of hepatic enzymes compared to individual treatments. The study demonstrated that although AMT and CLZ exhibit hepatotoxic potential when applied individually, their combination attenuated cytotoxic and mitochondrial effects in HepG2 cells, possibly due to metabolic interactions that modulate the cellular response. These findings contribute to the understanding of the toxicity of mixtures of these herbicides and reinforce the importance of experimental approaches that consider combined exposures in environmental and human and animal health risk assessment

Palavras-chave

Hepatotoxicologia , Células Hepáticas , Bioenergética , Herbicidas , Agricultura sustentável

Idioma

Português

Citação

RIGAZZO, Josiélli Magalhães. Influência da bioenergética na citotoxicidade causada pelos herbicidas ametrina e clomazona, isolados e associados, em células HepG2. 2026. 109 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia Animal) - Universidade Estadual Paulista (UNESP), Dracena, 2026.