Análise do efeito de xenobióticos no metabolismo energético utilizando modelo 3D de cocultura hepática

Abstract

A doença hepática esteatótica associada à disfunção metabólica (DHEADM) se tornou uma importante questão de saúde pública uma vez que 30% da população mundial é acometida por ela. Esta doença é caracterizada pelo acúmulo de gordura em valores ≥ a 5% do peso do órgão e que tem o potencial de avançar para casos clínicos mais graves. Entre as diversas etiologias desta condição, se destaca a exposição aos xenobióticos, que são substâncias geralmente tóxicas que se acumulam no meio ambiente e afetam organismos não-alvo, entre essas substâncias há os pesticidas e fármacos. Dessa forma, o estudo objetivou em avaliar o efeito de xenobióticos a base de uracila, o pesticida lenacil e o fármaco 5-fluorouracil, no metabolismo energético e nas rotas de detoxificação celular utilizando modelo celular tridimensional de cocultura de células hepáticas. Foram realizados ensaios para averiguar a viabilidade do modelo celular utilizado, assim como análises bioquímicas e de expressão de genes relacionados ao mecanismo de defesa contra estresse oxidativo. As análises de viabilidade celular demonstraram que o modelo celular permaneceu viável, permitindo futuras investigações. Análises bioquímicas realizadas, não apresentaram alterações nos níveis de TG, entretanto, apresentaram nos níveis de colesterol e glicose. Atividade de enzimas relacionadas a capacidade metabolizadora da mitocôndria foram investigadas, e demonstraram redução na atividade da LDH sob as concentrações analisadas, porém, a atividade da citrato sintase não apresentou alterações. Já mensuração de EROS demonstrou aumento significativo, corroborado pelas análises de expressão de genes, que demonstraram alterações na expressão de genes, indicando que sob as condições analisadas, os xenobióticos podem estar induzindo um cenário de estresse oxidativo. Portanto, tanto o lenacil como o 5-fluorouracil afetaram a homeostase celular, e a ativação de mecanismos de defesa contra o estresse oxidativo.

Metabolic dysfunction–associated steatotic liver disease (MASLD) has become a major public health concern, as it affects approximately 30% of the global population. This condition is characterized by hepatic fat accumulation ≥5% of the organ’s weight and has the potential to progress to more severe clinical stages. Among its various etiologies, exposure to xenobiotics stands out. Xenobiotics are generally toxic substances that accumulate in the environment and affect non-target organisms, these include pesticides and pharmaceuticals. In this context, the study aimed to evaluate the effects of uracil-based xenobiotics, lenacil and 5-fluorouracil on energetic metabolism and cellular detoxification pathways using a three-dimensional coculture model of hepatic cells. Assays were conducted to assess the viability of the cellular model, along with biochemical analyses and gene expression profiling related to oxidative stress defense mechanisms. Cell viability analyses demonstrated that the cellular model remained viable, enabling further investigations. Biochemical analyses demonstrated no alteration in triglyceride (TG) levels; however, alterations were observed in cholesterol and glucose levels. Enzymatic activity associated with mitochondrial metabolic capacity was also investigated, revealing a reduction in lactate dehydrogenase (LDH) activity at the tested concentrations, whereas citrate synthase activity remained unchanged. Measurement of reactive oxygen species (ROS) indicated a significant increase, corroborated by gene expression analyses that showed modulation of genes involved in oxidative stress responses. These findings suggest that, under the analyzed conditions, the xenobiotics may be inducing an oxidative stress scenario. Therefore, both lenacil and 5-fluorouracil were found to disrupt cellular homeostasis and activate defense mechanisms against oxidative stress.