Evaluation of acute hepatic toxicity and inflammation induced by nitrosamines in Mus musculus and Danio rerio
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Data
2024-07-26
Autores
Orientador
Toyama, Marcos Hikari 
Coorientador
Sousa, Sergio Filipe
Pós-graduação
Biodiversidade De Ambientes Costeiros - IBCLP
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Dissertação de mestrado
Direito de acesso
Acesso restrito
Resumo
Resumo (português)
As nitrosaminas são contaminantes emergentes conhecidos por suas propriedades carcinogênicas e oxidativas. Este estudo investiga os efeitos hepatotóxicos e inflamatórios agudos de duas nitrosaminas, N-Nitrosodietilamina (NDEA) e N-Nitrosodimetilamina (NDMA), em Mus musculus (camundongos) e Danio rerio (peixes). Camundongos foram expostos a 0,10 mg/kg e 0,20 mg/kg de NDEA e NDMA. Análises bioquímicas, histológicas e hematológicas subsequentes foram realizadas para detectar possíveis danos hepáticos induzidos por esses contaminantes. Amostras de sangue foram coletadas de grupos expostos e não expostos, e tecidos hepáticos foram avaliados para análise histológica. Alíquotas de sangue foram usadas para análise hematológica, empregando técnicas de esfregaço e contagem de células em câmara de Neubauer. O monitoramento bioquímico dos marcadores de função hepática, como lactato desidrogenase (LDH), transaminase oxalacética, alanina aminotransferase (ALT), aspartato aminotransferase (AST), gama-glutamil transferase (GGT) e proteína C-reativa (PCR) foi realizado. Além disso, níveis de interleucina 6 (IL-6), fator de necrose tumoral alfa (TNF-α), malondialdeído (MDA) e fosfolipase A2 associada a lipoproteínas (Lp-PLA2), também conhecida como acetil-hidrolase do fator ativador de plaquetas (PAF-AH), foram avaliados. PAF-AH é crucial no controle da inflamação, pois regula os níveis plasmáticos de PAF, um fator lipídico chave na progressão e desenvolvimento da inflamação. Nosso projeto teve como objetivo demonstrar que as nitrosaminas podem induzir disfunção dos hepatócitos, afetar o metabolismo energético e destacar o papel do PAF na causa da hepatotoxicidade. Além das investigações in vivo e bioquímicas, a modelagem molecular e simulações de dinâmica molecular foram realizadas no BioSIM (Universidade do Porto) para explorar o potencial das nitrosaminas como inibidores não seletivos de enzimas importantes do Ciclo de Land (aciltransferase de lisofosfatidilcolina 3 (LPCAT3), Fosfolipase A2 citosólica (cPLA2) e PAF-AH). Considerando que as nitrosaminas são comumente encontradas em ambientes aquáticos, também monitoramos modificações hematológicas e histológicas hepáticas induzidas por esses compostos em Danio rerio (zebrafish), a análise hematológica foi relacionada a anomalias nucleares em eritrócitos. Este estudo abrangente integra abordagens bioquímicas, histológicas e computacionais para elucidar os efeitos hepatotóxicos das nitrosaminas e ressalta a importância do PAF na mediação desses efeitos. Através dessas investigações, pretendemos fornecer insights mais profundos sobre os mecanismos de danos hepáticos e inflamação induzidos por nitrosaminas. Nossos resultados demonstraram que as nitrosaminas avaliadas causaram danos hepáticos aumentados em camundongos durante uma exposição de 24 horas. A análise bioquímica dos marcadores de função hepática, peroxidação lipídica e citocinas indicou níveis elevados relacionados ao metabolismo dos compostos durante exposições de 4 horas e 24 horas. Em peixes, foram observados danos no tecido hepático, brânquias e anomalias nucleares em eritrócitos. Estudos in vitro sobre a inibição de PAF-AH por nitrosaminas confirmaram os resultados obtidos em ensaios de simulação molecular, demonstrando que os compostos têm baixa afinidade pela enzima. Os resultados de Dinâmica Molecular mostraram afinidade entre NDMA e cPLA2 e NDEA e LPCAT3.
Resumo (inglês)
Nitrosamines are emerging contaminants known for their carcinogenic and oxidative properties. This study investigates the hepatotoxic and acute inflammatory effects of two nitrosamines, N-Nitrosodiethylamine (NDEA) and N-Nitrosodimethylamine (NDMA), on Mus musculus (mice) and Danio rerio (fish). Mice were exposed to 0,10 mg/kg and 0,20 mg/kg of NDEA and NDMA. Subsequent biochemical, histological, and hematological analyses were conducted to detect potential liver damage induced by these contaminants. Blood samples were collected from exposed and non-exposed groups, and liver tissues were evaluated for histological evaluation. Blood aliquots were used for hematological analysis, employing smear techniques and cell counting in a Neubauer chamber. Biochemical monitoring of liver function markers such as lactate dehydrogenase (LDH), oxalacetic transaminase, alanine aminotransferase (ALT), aspartate aminotransferase (AST), gamma-glutamyl transferase (GGT), and C-reactive protein (CRP) was performed. Additionally, levels of interleukin 6 (IL-6), tumor necrosis factor-alpha (TNF-α), malondialdehyde (MDA), and lipoprotein-associated phospholipase A2 (Lp-PLA2), also known as platelet-activating factor acetylhydrolase (PAF-AH), were evaluated. PAF-AH is crucial in controlling inflammation, as it regulates plasma levels of PAF, a key lipid factor in the progression and development of inflammation. Our project aimed to demonstrate that nitrosamines can induce hepatocyte dysfunction, affect energy metabolism, and highlight the role of PAF in causing hepatotoxicity. In addition to in vivo and biochemical investigations, molecular docking, and molecular dynamics simulations were performed at BioSIM (University of Porto) to explore the potential of nitrosamines as non-selective inhibitors of Land’s Cycle important enzymes (lysophosphatidylcholine acyltransferase 3 (LPCAT3), Cytosolic Phospholipase A2 (cPLA2) and PAF-AH). Considering nitrosamines are commonly found in water environments, we also monitored hematological and hepatic histological modifications induced by these compounds in Danio rerio (zebrafish), the hematological analysis was related to nuclear abnormalities in erythrocytes. This comprehensive study integrates biochemical, histological, and computational approaches to elucidate the hepatotoxic effects of nitrosamines and underscores the significance of PAF in mediating these effects. Through these investigations, we aim to provide deeper insights into nitrosamine-induced liver damage and inflammation mechanisms. Our results demonstrated that the nitrosamines evaluated caused increased liver damage in mice during a 24-hour exposure. Biochemical analysis of liver function markers, lipid peroxidation, and cytokines indicated elevated levels related to compound metabolism during both 4-hour and 24-hour exposures. In fish, damage was observed in liver tissue, gills, and nuclear abnormalities in erythrocytes; In vitro studies on PAF-AH inhibition by nitrosamines confirmed the results obtained from molecular simulation assays, demonstrating that the compounds have low affinity for the enzyme. The Molecular Dynamics results showed affinity between NDMA and cPLA2 and NDEA and LPCAT3.
Descrição
Idioma
Inglês
Como citar
ANNUNCIATO, Isabelly. Evaluation of acute hepatic toxicity and inflammation induced by nitrosamines in Mus musculus and Danio rerio. 2024. Dissertation. (Master's degree in the postgraduate program in Biodiversity of Coastal Environments) – São Paulo State University (UNESP), Institute of Biosciences, São Vicente; University of Porto, Faculty of Medicine, 2024.