PresentaciòN GenèTica ToxicolòGica

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PresentaciòN GenèTica ToxicolòGica

  1. 1. GENETICA TOXICOLOGICA
  2. 2. ASPECTOS RELEVANTES <ul><li>Surgimiento. </li></ul><ul><li>Principios. </li></ul><ul><li>Toxicidad (microorganismos, evaluaciòn). </li></ul><ul><li>Drosophila melanogaster (mutagènesis). </li></ul><ul><li>Polimorfismos y predisposiciones. </li></ul><ul><li>Genética vs. Ambiente </li></ul>
  3. 3. ¿A qué llamamos Genética Toxicológica? GENETICA Ciencia que estudia los mecanismos de la herencia y sus leyes TOXICOLOGIA Ciencia que estudia los efectos de distintos xenobiòticos sobre la salud GENETICA TOXICOLOGICA Surge 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.
  4. 4. ALCANCES GENETICA TOXICOLOGICA <ul><li>Efecto mutagènico de agentes quìmicos, fìsicos y/o biològicos. </li></ul><ul><li>Consecuencias en ecosistemas, ambiente, seres vivos y salud humana. </li></ul><ul><li>Investigaciones en: </li></ul><ul><ul><li>Mecanismos de mutagenicidad. </li></ul></ul><ul><ul><li>Clasificaciòn del tipo y frecuencia de los desòrdenes hereditarios. </li></ul></ul><ul><ul><li>Aplicación en sistemas de prueba para detectar y caracterizar mutàgenos. </li></ul></ul><ul><ul><li>Criterios para asesoramiento sobre riesgo de exposiciòn a mutàgenos. </li></ul></ul>
  5. 5. 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-
  6. 6. SURGIMIENTO GENETICA TOXICOLOGICA <ul><li>“ Exposición a Metil Isotiocianato en Bhopal (India)”. </li></ul>Fàbrica de pesticidas Union Carbide (Dow Chemical)
  7. 7. SURGIMIENTO GENETICA TOXICOLOGICA <ul><li>Consecuencias de la tragedia: </li></ul>
  8. 8. SURGIMIENTO GENETICA TOXICOLOGICA <ul><li>Repercusiòn mundial: </li></ul>
  9. 9. PRINCIPIOS GENETICA TOXICOLOGICA <ul><li>Esclarecer la relaciòn causa-efecto entre la acciòn de ciertos agentes y la consecuencia no deseada ò inesperada. </li></ul><ul><li>3 àreas conceptuales </li></ul>1) MUTAGÈNESIS 2) CARCINOGÈNESIS 3) TERATOGÈNESIS
  10. 10. MUTAGÈNESIS – Definiciòn y Clasificaciòn <ul><li>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). </li></ul><ul><li>Transmitible y heredable a la descendencia. </li></ul><ul><li>Unidad genètica con capacidad de mutar = GEN </li></ul><ul><li>Consecuencia: ENFERMEDAD GENETICA </li></ul>
  11. 11. Mutàgenos Quìmicos Anàlogos de bases Trancisiòn AT  AG Error de lectura = base errònea. 5-bromouracilo 2-aminopurina Agentes que reaccionan con el ADN Trancisiòn GC  AT Desaminaciòn Errores de apareamiento Sitios apurìnicos EMS Acido Nitroso EES Aflatoxina B1 Agentes intercalantes Inserciones ò deleciones Corrimiento del marco de lectura Colorantes de Acridina (Narajna de Acridina) Reacciones oxidativas Cambios quìmicos en ADN por formas reactivas del oxìgeno Superòxidos Peròxidos Hidroxilos Mutàgenos Fìsicos Radiaciones Ionizantes Generaciòn de radicales libres Destruccion de ADN Daños cromosomicos (aberraciones) Rayos X Radiaciones No Ionizantes Insercion de H 2 O en enlce C-C. Formaciòn de dìmeros de T. Distorciòn en hèlice, no hay replicación (apoptosis celular) Radiacion UV Xerodema pigmentoso Sind. De Cockayne Anemia de Fanconi Sind. De Bloom Mutàgenos Toxicològicos Pesticidas Ingestiòn de residuos tòxicos ò contacto directo durante su uso/manejo. DDT Hidracida maleica Aramite Aditivos alimentarios Ciclamato Sacarina EDTA Nitritos Fàrmacos/ Drogas Antibioticos Citostàticos Anticancerìgenos Productos industriales Formaldehìdo Acealdehìdo Estireno Mutàgenos Biològicos Microorganismos (Virus-Vacunas) Sangre-Suero Antìgenos Anomalìas cromosòmicas Roturas cromosòmicas Proliferaciòn incontrolada Vacunas a virus vivos Hepatitis transfusional Antitoxinas
  12. 12. CARCINOGÈNESIS – Definiciòn y Clasificaciòn <ul><li>Mutaciòn del material genètico de cèlulas normales. </li></ul><ul><li>Equilibrio [proliferaciòn-muerte celular] alterado = TUMOR </li></ul><ul><li>2 categorias de genes se ven afectados </li></ul>ONCOGENES GENES SUPRESORES DE TUMORES PROTEINA p53
  13. 13. CARCINOGÈNESIS – Definiciòn y Clasificaciòn <ul><li>Estandarizaciòn IARC: </li></ul>Grupo Nivel de Carcinogènesis Ejemplo 1 Carcinógeno Asbestos, Benceno y Radiaciones ionizantes 2 A Probablemente carcinógeno Formaldehído y PCBs 2 B Posiblemente carcinógeno Estireno 3 No clasificado Antraceno y Cafeína 4 No carcinógeno Caprolactama
  14. 14. TERATOGÈNESIS – Definiciòn y Clasificaciòn <ul><li>Daño inducido sobre el organismo en desarrollo ò estado embrionario. </li></ul><ul><li>Teratògeno: Agente capaz de producir anomalìa congènita. </li></ul><ul><li>4 tipos de anomalìas de importancia clìnica: </li></ul><ul><ul><li>Malformaciòn </li></ul></ul><ul><ul><li>Alteraciòn </li></ul></ul><ul><ul><li>Displasia </li></ul></ul><ul><ul><li>Deformaciòn </li></ul></ul>
  15. 15. TERATOGÈNESIS – Definiciòn y Clasificaciòn <ul><li>Clasificaciòn FDA: </li></ul>Categorìa A Mujeres que no demostraron riesgo fetal en ningùn trimestre de embarazo. No existe daño fetal. Categorìa B No existen estudios controlados en mujeres embarazadas ò estudios de reproducción animal que demuestren efecto adverso. Disminución de la fertilidad. No hay riesgo fetal. Categorìa C Animales 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.
  16. 16. EVALUACION GENOTÒXICA <ul><li>Anàlisis de mutàgenos mediante pruebas biològicas. </li></ul><ul><li>Estimaciòn a corto plazo de consecuencias “in vivo” e “in vitro”. </li></ul><ul><li>Niveles de evaluaciòn procedimentado: </li></ul>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. Plantas Animales Humanos (“ 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)
  17. 17. EVALUACION GENOTÒXICA Ensayos 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.
  18. 18. DROSOPHILA MELANOGASTER Modelo en Mutagènesis y Recombinogènesis <ul><li>Herramienta para exploraciòn desde procesos celulares bàsicos hasta la base molecular de enfermedades como Càncer, Alzheimer, Huntington y Parkinson. </li></ul><ul><li>75% de enfermedades genèticas tienen secuencias en comùn con genes de D. melanogaster. </li></ul><ul><li>Ensayo de Nivel III: Eucarionte con organizaciòn genètica y cromosòmica similar a la humana (mejor extrapolaciòn el hombre). </li></ul>
  19. 19. DROSOPHILA MELANOGASTER Modelo en Mutagènesis y Recombinogènesis <ul><li>Tiempo de generaciòn corto: 10 dìas a 25 *C </li></ul><ul><li>Caracteres morfològicos controlados genèticamente de fàcil detecciòn. </li></ul><ul><li>Gran disponibilidad de mutantes y cepas bien caracterizadas. </li></ul><ul><li>Medios de cultivo econòmicos e instalaciones sencillas. </li></ul><ul><li>Facilidad de crianza de gran nùmero de individuos. </li></ul><ul><li>Posibilidad de tratar adultos ò larvas. </li></ul><ul><li>Diferentes vìas de administraciòn segùn las caracterìsticas del compuesto a probar. </li></ul>
  20. 20. DROSOPHILA MELANOGASTER Modelo en Mutagènesis y Recombinogènesis CICLO DE VIDA 120 horas MACHO Y HEMBRA DE DROSOPHILA Diferencias 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)
  21. 21. DROSOPHILA MELANOGASTER Modelo en Mutagènesis y Recombinogènesis <ul><li>Mutaciones letales recesivas. </li></ul><ul><li>Mutaciones letales dominantes. </li></ul><ul><li>Mutaciones visibles. </li></ul><ul><li>Translocaciones. </li></ul><ul><li>Pèrdida/ Ganancia de cromosomas. </li></ul><ul><li>No disyunciòn cromosòmica. </li></ul><ul><li>Mutaciòn/ Recombinaciòn somàtica. </li></ul>
  22. 22. DROSOPHILA MELANOGASTER Prueba de Letales Recesivos Ligados al Sexo (SLRL) <ul><li>Mutaciones recesivas ligadas a crosomosoma X en lìnea germinal. </li></ul><ul><li>GENES MARCADORES cromosomas tratados de no tratados. </li></ul><ul><ul><ul><ul><li> (2 generaciones y en F1 10.000 cruzamientos individuales) </li></ul></ul></ul></ul>BAJA SENSIBILIDAD ALTA ESPECIFICIDAD SLRL (-) SLRL (+) Poco significado Frecuencia aumentada > 5 veces respecto del control Mutàgeno trans-especìfico Probable carcinògeno (mamiferos) SENSIBLE para mutaciones letales (inducciòn gènica, deleciones ò aberraciones cromosòmicas)
  23. 23. DROSOPHILA MELANOGASTER Prueba de No Disyuncion en Cromosomas Sexuales (ND) <ul><li>In vivo en cèlulas germinales masculinas de mamìferos </li></ul><ul><li>(bajo nùmero de òvulos disponibles)  No se prefiere. </li></ul><ul><li>Productos de ND de cromosomas sexuales viables y facilmente identificables (machos X0 y hembras XXY) </li></ul><ul><li>Sistema de detecciòn de ND  Traut (1970). </li></ul><ul><li>Ensayos Semiselectivos: cepas indicadoras que facilitan la clasificaciòn para el estudio de aneuploidìas. </li></ul>
  24. 24. DROSOPHILA MELANOGASTER Prueba de Mutaciòn y Recombinaciòn Somàtica (SMART) <ul><li>Inducciòn de mutaciòn y recombinaciòn en lìnea somàtica. </li></ul><ul><li>Efectos de modulaciòn y/o antimutagènesis. </li></ul><ul><li>2 pruebas validadas  Manchas mwh/flr en alas (400 quìmicos) </li></ul><ul><li>  Manchas white/ white+ en ojos (220 compuestos) </li></ul>Alta sensibilidad + bajo costo Dòsis mùltiples Diferentes protocolos Diferentes cepas
  25. 25. POLIMORFISMOS GENETICOS Y TOXICIDAD <ul><li>Farmacogenètica Factores genèticos </li></ul><ul><li>(Vogel en 1959) fuente de variaciòn </li></ul><ul><li>Apariciòn de un gen y su producto (proteìna) donde la variante menos comùn tiene frecuencia poblacional al menos del 1%. </li></ul><ul><li>Formas hereditarias. </li></ul><ul><li>30% de genes humanos presentan polimorfismos. </li></ul><ul><li>Detecciòn en laboratorio: </li></ul><ul><ul><li>Tècnicas Inmunològicas </li></ul></ul><ul><ul><li>Tècnicas Electroforèticas </li></ul></ul><ul><ul><li>Tècnicas Bioquìmicas </li></ul></ul><ul><ul><li>Tècnicas de Secuenciaciòn y Clonaciòn. </li></ul></ul>Polimorfismo en sistema isoenzimàtico Citocromo P450 1) Fenòmenos toxicocinèticos de ADME. 2) Receptores y reacciones bioquimicas por uniòn al xenobiòtico. 3) Mecanismos de reparaciòn . <ul><li>Grupos sanguìneos </li></ul><ul><li>Enzimas eritrocitarias </li></ul><ul><li>Proteìnas plasmàticas </li></ul><ul><li>Antigeno HLA </li></ul>
  26. 26. PREDISPOSICIONES Diferencias Genèticas en Metabolismo <ul><li>Polimorfismos en </li></ul><ul><li>Reacciones Metabòlicas </li></ul><ul><li> </li></ul><ul><li>ENZIMAS AFECTADAS </li></ul><ul><li>Estudios de control genètico en el Laboratorio: </li></ul><ul><ul><li>Clonaciòn </li></ul></ul><ul><ul><li>RFLPs-PCR </li></ul></ul>Metabolismo de Medicamentos Acetilaciòn Reducciòn Hidròlisis Sulfataciòn C-hidroxilaciòn Vìa del glutatiòn N-oxidaciòn Conjugaciòn a Aa. Glucuronaciòn Colinesterasa sèrica Oxidoreductasas Transferasas SOD Deshidrogensas Catalasa y P450
  27. 27. PREDISPOSICIONES Diferencias Genèticas en Sensibilidad del tejido <ul><li>Hemòlisis por dèficit de G6PD (MetaHb) </li></ul><ul><li>Dèficit de alfa 1- antitripsina (Enfisema/Cáncer Pulmón) </li></ul><ul><li>Polimorfismo de Hemoglobina S (Anemia Falciforme) </li></ul><ul><li>Reacciones de hipersensibilidad cutànea </li></ul>
  28. 28. FACTOR GENÈTICO vs. FACTOR AMBIENTAL Problemàtica en la Genètica Mèdico-Toxicològica <ul><li>Cambios en un organismo (no heredables) por medio de cambios en su entorno. </li></ul><ul><li>Plan de desarrollo heredable se concreta en forma y medida que el ambiente lo permita. </li></ul><ul><li>Gemelos monocigòticos: uso en determinaciòn del factor hereditario. </li></ul>VARIACIONES FENOTÌPICAS = VARIACIONES GENOTÌPICAS + VARIACIONES AMBIENTALES FENOCOPIAS Raquitismo nutricional hipofosfatèmico: gen PHEX en Xp22 Malformaciones: Talidomida y Amelias
  29. 29. MUCHAS GRACIAS !! <ul><li> Autor: Luciana M. Gonzalez Piatta </li></ul><ul><li> Mat. Nº 34012182 </li></ul><ul><li> Bioquìmica </li></ul><ul><li>Director: Lic. Ana Marìa Caresana </li></ul><ul><li> 28/07/2011 </li></ul>

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