Realizou-se um estudo estrutura-atividade sobre os efeitos citoprotetor/citotóxico de 5 flavonóides envolvendo processos mitocondriais, com ênfase na apoptose. Nossos resultados mostram que a dupla ligação na posição 2-3 / grupos 3-OH em conjugação com a função 4-oxo no anel C da estrutura dos flavonóides parece favorecer a interação destes compostos com a membrana mitocondrial, diminuindo a sua fluidez, e tanto inibindo a cadeia respiratória das mitocôndrias, quanto causando desacoplamento. Por outro lado, a estrutura o-di-OH no anel B parece favorecer a inibição da cadeia respiratória, sendo que a ausência desta estrutura parece favorecer a atividade desacopladora. Os flavonóides que não afetaram a respiração mitocondrial, induziram a transição de permeabilidade mitocondrial. A capacidade dos flavonóides em liberar o Ca2+ acumulado pelas mitocôndrias correlaciona-se com a sua capacidade de afetar a respiração mitocondrial e sua inabilidade em induzir a transição de permeabilidade mitocondrial. Já os dados referentes aos estudos da atividade protetora contra a formação de radicais livres demonstraram que a quercetina, luteolina e a galangina foram substancialmente mais potentes que a taxifolina e a catequina em conferir proteção contra a lipoperoxidação, embora somente a quercetina tenha sido um efetivo seqüestrador tanto de DPPH?, quanto de O2?-. Esses resultados sugerem que a dupla ligação na posição 2-3 em conjugação com a função 4-oxo na estrutura dos flavonóides são os fatores mais importantes na atividade antioxidante dos flavonóides sobre as mitocôndrias. Ainda, a presença da estrutura o-di-OH no anel B, conforme observado na quercetina, favorece essa atividade via seqüestro de O2?-, enquanto que a ausência dessa característica estrutural na galangina, a favorece via diminuição da fluidez de membrana e/ou desacoplamento mitocondrial. Os ensaios realizados para avaliar o efeito dos flavonóides sobre as células HepG2 mostraram que galangina, luteolina e quercetina são capazes de induzir morte celular. Esse efeito parece estar associado à dissipação do potencial de membrana mitocondrial e à diminuição na capacidade energética celular, mais pronunciada no caso dos dois primeiros; porém, como essa diminuição na concentração de ATP não é drástica, a morte celular pode ocorrer por apoptose. Os experimentos realizados para avaliar essa possibilidade sugerem uma ativação das caspases via mitocôndria, observada pelo aumento das atividades de caspase -9 e -3 e também pela exposição de fosfatidil serina. A taxifolina que não apresentou capacidade de produzir dano celular, apresentou, por outro lado, capacidade de prevenir parcialmente a diminuição de viabilidade das células HepG2 induzida pelo pró-oxidante t-butilhidroperóxido, aparentemente por meio de sua atividade antioxidante que inibiu, também de forma parcial, o acúmulo de espécies reativas de oxigênio. / We carried out a structure-activity study addressing the protective/toxic effects of 5 flavonoids (quercetin, taxifolin, luteolin, catechin and galangin) upon mitochondrial aspects with emphasis on the mechanisms potentially involved in cell apoptosis. The major findings were: The 2,3 double bond/3-OH group in conjugation with the 4-oxo function on the C-ring in the flavonoid structure seems favour the interaction of these compounds with the mitochondrial membrane, decreasing its fluidity either inhibiting the respiratory chain of mitochondria or causing uncoupling; while the o-di-OH on the B-ring seems favour the respiratory chain inhibition, the absence of this structure seems favour the uncoupling activity. The flavonoids not affecting the respiration of mitochondria induced MPT. The ability of flavonoids to induce the release of mitochondria-accumulated Ca2+ correlated well with their ability to affect mitochondrial respiration on the one hand, and their inability to induce MPT, on the other. The data concerning the protective activity against the free radical formation showed that quercetin, luteolin and galangin were far more potent than taxifolin and catechin in affording protection against lipid peroxidation, although only quercetin was an effective scavenger of both DPPH? and O2?-. These results suggest that the 2,3-double bound in conjugation with the 4-oxo function in the flavonoid structure are major determinants of the antioxidant activity of flavonoids on mitochondria, the presence of an o-di-OH structure on the B-ring, as occurring in quercetin, favouring this activity via O2?- scavenging, while the absence of this structural feature in galangin, favouring it via decrease in membrane fluidity and/or mitochondrial uncoupling. The assays addressing the flavonoids effects on HepG2 cells showed that galangin, luteolin and quercetin are able to induce cell death. This effect appears to be linked to the mitochondrial membrane potential dissipation and consequent decrease in the cellular energy charge, more pronounced for the galangin or luteolin treatment. However, since this decrease in ATP content is not drastic, the apoptosis process can occur. The set of experiments performed in order to evaluate this possibility demonstrated caspases-9 and -3 activation and also phosphatidylserine exposure on the cell membrane. On the other hand, taxifolin, that did not present ability to induce injury to the cell, was able to partially inhibit a viability decrease of HepG2 cell exposed to the pro-oxidant t-butylhydroperoxide, probably on account of its capacity to partially decrease ROS formation.

Charles University Faculty of Pharmacy in Hradec Králové Department of Pharmacology and Toxicology Student: Simona Hvolková Supervisor: PharmDr. Jana Ramos Mandíková, Ph.D. Title of diploma thesis: Cytotoxicity testing on 2D and 3D model of human liver cells. An inherent part of drug development are in vitro assays, which might be helpful in prediction of drug toxicity. Nowadays, the majority of assays use simple 2D structures for cell growth, but 3D structures with similar conditions to in vivo are becoming more popular. The goal of the study was to assess the cytotoxicity of selected xenobiotics in vitro by both 2D and 3D cell models. The research subjects were drugs from the group of antimycotics (amphotericin B, ketoconazole), NSAIDs (diclofenac, ibuprofen), antipyretics (paracetamol, fenacetine), sodium azide, tamoxifen, para-aminosalicylic acid, methanol and ethanol. For determination of cytotoxicity, the standard colorimetric method (CellTiter 96® ) based on reductive assessment of metabolic active cells was used. For drug testing it was used human standard line of liver cells HepG2. The cells were cultivated in monolayer or in 3D form with the Alvetex® Scaffold technology using high porous networked polystyrene. The parameter of inhibition concentration IC50 was chosen for toxicity assessment of...

Bastões plásticos quimioluminescentes, chamados light sticks, são usados por companhias pesqueiras e descartados nas praias. Moradores locais utilizam seus conteúdos como repelentes, óleo bronzeador e medicamento para dores nas articulações. Nós investigamos a reatividade das soluções de bastões de light sticks coletados em praias brasileiras e a toxicidade celular de seus conteúdos e também de soluções de light stick de bastões novos. Produtos da reação dos conteúdos de light stick descartado com 2\'-desoxiguanosina (dGuo) foram analisados por HPLC/UV/ESI-MS/MS. Um aduto foi purificado e caracterizado em espectrômetro de massas por Dissociação Induzida por Colisão (CID) e através de experimentos de 1H RMN. A estrutura do aduto revelou que o produto de degradação de bis(triclorofenil)oxalato é reativo para nucleófilos in vitro. O mesmo aduto foi detectado em DNA de timo de bezerro incubado in vitro com a solução do light stick descartado pelo uso HPLC/ESI-MS/MS. Além do DNA, albumina também foi modificada pelos conteúdos de light stick descartado. Células HepG2 foram incubadas por 16 h com 0.0125% - 0.12% (v/v) das soluções de light sticks: (i) coletadas na praia, (ii) obtidas imediatamente após a reação quimioluminescente no laboratório, e (iii) previamente a reação, contendo ou n-butil-ftalato, difenilantraceno, e bis(triclorofenil)oxalato (solução 1), ou dimetil-ftalato, H2O2, e salicilato de sódio (solução 2). A sobrevivência celular foi avaliada pelo teste do XTT, corante cristal violeta e lactato desidrogenase realizados em placas de 96 poços. Com as concentrações testadas foram obtidas significativamente a morte celular. O dano oxidativo ao DNA celular foi avaliado pela análise da 8-oxo-2\'-desoxiguanosina através do equipamento HPLC/ESI-MS/MS, que revelou aumento de alterações nas células tratadas com 0.006% das soluções de light stick de bastões descartados e novos. Nossos dados apontam genotoxicidade e citotoxicidade das soluções de light sticks e podem contribuir como alerta a autoridades públicas para proibição do uso incontrolado. / Chemiluminescent plastic rods, called light sticks, are used by fishery companies and littered on the shores. Local inhabitants use their contents as repellents, tanning oil, and medicine for joint pain. We have investigated the reactivity of spent light stick solutions collected on brazilian beaches and the cellular toxicity of their contents as well as that of brand-new light stick solutions. Products of the reaction of the spent light stick contents with 2\'-deoxyguanosine (dGuo) were analyzed by HPLC/UV/ESI-MS/MS. A dGuo adduct was purified and characterized in a Collision Induced Dissociation (CID) mass spectrometer and through 1H NMR experiments. The adduct structure revealed that a degradation product of bis(trichlorophenyl)oxalate is reactive towards nucleophiles in vitro. The same adduct was detected in calf thymus DNA incubated in vitro with spent light stick solution, by using HPLC/ESI-MS/MS. Besides DNA, albumin was also modified by spent light stick contents. HepG2 cells were incubated for 16 h with 0.0125% 0.12% (v/v) of light stick solutions: (i) collected on the beaches, (ii) obtained immediately after the chemiluminescent reaction in the laboratory, and (iii) previously the reaction, containing either n-butyl-phthalate, diphenylanthracene, and bis(trichlorophenyl)oxalate (solution 1), or dimethyl-phthalate, H2O2, and sodium salicylate (solution 2). Cell survival was evaluated by the XTT, crystal violet dye, and lactate dehydrogenase assays performed in 96 well plates. The concentrations tested were found to significantly kill cells. Oxidative damage to cellular DNA was assessed by 8-oxo-2\'-deoxyguanosine analysis via an HPLC/ESI-MS/MS equipment, which revealed increased changes in cells treated with 0.006% of spent and brand-new light stick solutions. Our data point to important genotoxicity and cytotoxicity of the light stick solutions and may contribute to alert public policies to ban their uncontrolled use.

Atualmente, a utilização de azo corantes pelas indústrias de tingimento constitui um problema ambiental e de saúde, considerando o lançamento de quantidades elevadas para o meio ambiente e a falta de dados toxicológicos dos corantes disponíveis para as indústrias. Vários estudos têm demonstrado o potencial genotóxico de diversos corantes azóicos, porém para os corantes Disperse Red 1, Disperse Orange 1 e o Disperse Red 13, não foram encontrados dados na literatura relativos à sua capacidade de dano ao material genético. Considerando que esses corantes são empregados em processos de tingimento no Brasil, esse trabalho teve como objetivo a avaliação de sua atividade mutagênica, utilizando o teste de micronúcleo (MN) em linfócitos humanos e em células HepG2. Os resultados obtidos no teste com linfócitos, demonstram que na menor concentração testada (0,2 µg/mL), o número de micronúcleos presentes foi semelhante ao controle negativo, mas esse número aumenta à medida que eleva-se a concentração. No entanto, a partir da concentração de 1,0 µg/mL, este valor começa a decair. Isso provavelmente se deve à citotoxidade dos corantes, levando à morte celular ou redução da divisão celular e, conseqüentemente, não há a formação de micronúcleo. Embora o perfil de mutagenicidade dos três corantes seja semelhante, o corante Disperse Red 13 parece ter maior potencial de dano sobre os linfócitos em relação aos demais, seguido pelo Disperse Red 1 e Disperse Orange 1, respectivamente. Os resultados obtidos para o teste de MN em células HepG2 foram semelhantes aos obtidos no teste feito em linfócitos. O aumento do número de micronúcleos em relação ao aumento da concentração dos corantes, ocorreu até o limite de 2,0 µg/mL em células HepG2, excetuando-se o corante Disperse Red 13, para o qual o limite foi de 1,0 µg/mL. E a partir desses pontos, considerados como limites, ocorreu uma redução no número de MN. Para este sistema celular, os três corantes parecem ter potencial mutagênico bastante semelhante. Portanto, a análise dos resultados mostrou que os corantes Disperse Red 13, Disperse Red 1 e Disperse Orange 1 são mutagênicos para sistemas celulares diferentes. Foi também avaliado Índice de Proliferação do Bloqueio de Citocinese (IPBC), que permite a avaliação de toxicidade celular ou atraso no ciclo celular por meio da determinação da proliferação celular nas culturas. Porém, neste estudo não foram observadas diferenças estatísticas entre o controle negativo e as concentrações testadas. Nossos resultados confirmam que os azo corantes constituem uma importante classe de contaminantes ambientais e devem ser avaliados e utilizados de forma cautelosa. / Currently, the use of azo dyes for the textile industries can causes direct and/or indirect effects on human health and on the environment, considering the discharge of industrial effluents that contain toxic dyes and the lack of reports in the literature about the toxic effects of these compounds. Several studies have been demonstrated the genotoxic effect of diverse azo dyes, however for the dyes Disperse Red 1, Disperse Orange 1 and Disperse Red 13 no information about their capacity to cause DNA damage was found in the literature. Considering that these dyes are used for dying processes in Brazil, the main of this work was the evaluation of the mutagenic activity of Disperse Red 1, Disperse Orange 1 and Disperse Red 13, using the micronucleus assay (MN) in human lymphocytes and HepG2 cells. For the lymphocytes assay, we observed that the number of micronucleus induced by the lowest concentration of each dye (0,2 µg/mL) was similar to the negative control. For the other concentrations we observed a dose response micronucleus formation, until 1,0 µg/mL. Above this concentration, the number of micronucleus has decreased, probably because of the cytotoxic effects of the dyes, which leads to cellular death or reduction of cellular division and, consequently, does not have the micronucleus formation. Although the mutagenicity profile of the three dyes is similar, Disperse Red 13 seems to be the strongest for the lymphocytes, followed by Disperse Red 1 and Disperse Orange 1, respectively. For the HepG2 cells the results were similar to the lymphocytes. For the three dyes we noted a dose dependent increase in the frequency of micronuclei. However, for the HepG2 the threshold for this increase was 2,0 µg/mL, except for Disperse Red 13, which the limit was at 1 µg/ml, after this point a reduction in the MN number occurred. For this cellular system, the three dyes seem to have similar mutagenic potential. Therefore, our results suggest that the dyes Disperse Red 13, Disperse Red 1 and Disperse Orange 1 are potentially mutagenic for different cellular systems. Besides, cytokinesis-block proliferation index (CBPI) was calculated, in order to evaluate cellular toxicity or delay in the cellular cycle through of the determination of the cellular proliferation in the cultures. No statistical difference was detected between the tested concentrations and the negative control. Our results confirmed that azo dyes constitute an important class of environmental contamination and they should be evaluated and used carefully.

Os transportadores de membrana do tipo ATP Binding Cassette (ABC) e solute carriers (SLC) regulam a homeostase intracelular de fármacos, modificando a biodisponibilidade e possivelmente a eficácia terapêutica. A variabilidade na resposta a hipolipemiantes, como as vastatinas, tem sido associada a vários fatores genéticos e ambientais. Com a finalidade de avaliarmos os mecanismos de regulação da expressão dos transportadores pela atorvastatina, a expressão de RNAm de transportadores ABC (ABCB1, ABCG2 e ABCC2) e SLC (SLCO1B1, SLCO2B1 e SLC22A1) foi avaliada por RT-PCRq em células mononucleares do sangue periférico (CMSP) de 18 indivíduos normolipidêmicos (NL) e 22 pacientes hipercolesterolêmicos (HC) tratados com atorvastatina (10mg/dia/4 semanas). A possível associação entre o polimorfismo ABCB1 C3435T e a expressão de RNAm também foi avaliada. Os estudos in vitro foram realizados com as células das linhagens HepG2 e Caco-2. Foram avaliados os efeitos da atorvastatina na ativação de fatores de transcrição (NF-kappaB, NF-Y, c-jun, SP-1 e PXR) por ensaio de mobilidade eletroforética retardada em gel de poliacrilamida (EMSA) e na meia-vida do RNAm do gene ABCB1 por RT-PCRq, e a expressão e atividade funcional da proteína ABCB1 por Western blot, imunohistoquimica e citometria de fluxo. A proteina ABCB1 foi localizada por imunohistoquimica na membrana apical do canalículo biliar das celulas HepG2 e na membrana apical das Caco-2. O tratamento das células HepG2 com atorvastatina causou redução da expressão de RNAm do gene ABCB1 e aumento na expressão dos genes ABCG2 e ABCC2. Esses efeitos foram dose e tempo dependentes. O tratamento com atorvastatina das células Caco-2 não modificou a expressão dos transportadores de efluxo após 30 a 120 min. Nas células HepG2, as concentrações de 10 e 20 M de atorvastatina causaram diminuição da expressão de ABCB1 (0 &#181;M: 1,00 ± 0,06; 10 &#181;M: 0,69 ± 0,25, p< 0,05; 20 &#181;M: 0,69 ± 0,06, p< 0,05). A atividade da ABCB1, avaliada pelo efluxo de Rh123, mostrou-se estar reduzida em 41% nas células HepG2, após tratamento com atorvastatina 20 &#181;M. Embora a diminuição da expressão do ABCB1 não tenha sido decorrente de uma menor ativação transcricional, avaliada indiretamente por EMSA, estudos de mecanismos de regulação pós-transcricionais, revelaram que a atorvastatina diminui a estabilidade de RNAm do gene ABCB1. Esse resultado parece estar de acordo com o ocorrido nas CMSP, já que o tratamento com atorvastatina diminuiu a expressão de RNAm do gene ABCB1 nos indivíduos HC. Essa modulação, no entanto não está associada à presença do polimorfismo ABCB1 C3435T. Em relação aos transportadores de captação, a expressão do SLC22A1 nas células Caco-2 diminui após tratamento com atorvastatina por 30 min e não foi modificada nas células HepG2. Já o gene SLCO2B1 encontrou-se muito aumentado após 24 h de tratamento nas células HepG2. Estudos in vivo nas CMSP, mostrou que a expressão de mRNA basal dos transportadores nos HC foi 10 vezes maior que nos NL e diminuiu após tratamento com atorvastatina nos HC. Com os resultados obtidos podemos sugerir que diferenças no efeito da atorvastatina nos tipos celulares podem ser em decorrência da expressão tecido-específica de fatores de transcrição. No modelo de hepatócito, HepG2, a atorvastatina é um inibidor do transporte mediado pela ABCB1 e é capaz de diminuir a síntese e a função da ABCB1, via aumento da degradação de RNAm do gene ABCB1. Em conseqüência ocorre uma redução do efluxo pelo sistema biliar, causando aumento da concentração intracelular. Ainda, podemos concluir que em CMSP o colesterol pode ser o responsável pela modulação dos genes dos transportadores de membrana e que isso pode implicar em diferenças na eficácia da atorvastatina. / Specific membrane transporters have a significant impact on drug absorption and disposition. Most of them belong to two super-families, ABC (ATP-binding cassette) and SLC (solute-linked carrier). Statins are important therapeutic agents in the management of hypercholesterolemia, and considerable inter-individual variation exists in response to its therapy. The effects of atorvastatin expression of efflux (ABCG2 and ABCC2) and uptake (SLCO1B1, SLCO2B1 and SLC22A1) drug transporters were investigated by qPCR in Caco-2 and HepG2 cell lines and in peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) of eighteen normolipidemic (NL) and twenty two hypercholesterolemic (HC) individuals treated with atorvastatin (10mg/day/4 weeks). The possible involvement of ABCB1 C3435T polymorphism in ABCB1 mRNA expression was also evaluated. In vitro studies with the cell lines HepG2 and Caco-2 were also performed. The effect of atorvastatin on the activation of the promoter of ABCB1 by transcription factors (NF-kappaB, NF-Y, c-jun, SP-1, and PXR) was evaluated by electrophoretic mobility shift assay (EMSA), and ABCB1 mRNA half-life were measured by PCRq. The expression and functional activity of ABCB1 were investigated by Western blot, imunohistochemistry and flow cytometry. Immunohystochemical analysis revealed that ABCB1 is located at the apical membrane of the bile canaliculi in HepG2, and in apical membrane of Caco-2 cells. Atorvastatin treatment of HepG2 cells caused a decreased in ABCB1 and an increase in ABCC2 and ABCG2 transcript levels. These effects were time and dose-dependent. Treatment of Caco-2 cells did not present any differences in efflux transporters mRNA levels. Treatment of HepG2 cells with 10 and 20 M atorvastatin caused a reduction on ABCB1 expression (0 &#181;M: 1,00 ± 0,06; 10 &#181;M: 0,69 ± 0,25, p< 0,05; 20 &#181;M: 0,69 ± 0,06, p< 0,05), and a 41% decrease in ABCB1-mediated efflux of Rhodamine123 (p < 0.01). Although reduced ABCB1 mRNA expression was not due to any repressor protein suppressing ABCB1 promoter activation, mRNA stability studies revealed that mRNA stability of ABCB1 was markedly decreased by atorvastatin treatment (2h versus 7h for control). In agrrement with these results, in PBMCs of HC individuals, atorvastatin treatment also reduced ABCB1 mRNA expression. However, the down-regulation was not associated with the presence of 3435T allele. For the uptake transporters, atorvastatin decreased SLC22A1 transcript levels after 30min-treatment and it was not regulated in HepG2. On the other hand, SLCO2B1 was up-regulated after 24h-treatment of HepG2 cells. In vivo studies with PBMCs revealed that during hypercholesterolemia all the drug transporters analyzed were increased almost 10-fold (p< 0.05), and after atorvastatin therapy the efflux and uptake transporters transcript levels were all down-regulated. These findings suggest that atorvastatin exhibits differential effects on mRNA expression of drug transporters depending on the cell type, which may be related to tissue-specific expression of transcription factors. Atorvastatin leads to decreased ABCB1 function and synthesis in HepG2 cells by increasing degradation of ABCB1 mRNA. Therefore, inhibition of ABCB1 may reduce atorvastatin elimination via bile, increasing its cellular concentrations. We also may suggest that in PBMCs cholesterol modulates mRNA expression of drug transporters, and this may contribute to the variability of response to atorvastatin.

Os azo corantes Disperse Red 1, Disperse Orange 1 e Disperse Red 13 são amplamente utilizados para o tingimento de fibras e são mutagênicos para o ensaio de Salmonella/microssoma e para o ensaio de micronúcleos. O aumento da complexidade e dificuldades para o tratamento de efluentes têxteis tem levado à busca constante de novas metodologias para o tratamento destes rejeitos. A cloração é um método amplamente empregado para a desinfecção de águas e efluentes, mas também para remover ou reduzir a cor do efluente a fim de atender o padrão de emissão da legislação brasileira. Porém, muitos trabalhos mostram que este tratamento muitas vezes não é capaz de remover a mutagenicidade dos corantes e em alguns casos pode até aumentar a toxicidade da amostra. Já a fotoeletrocatálise, aparentemente, é eficiente tanto na degradação desses compostos em amostras aquosas como na redução da atividade mutagênica, como demonstraram alguns ensaios preliminares. Este trabalho tem como objetivo a avaliação da eficiência do tratamento por fotoeletrocatálise na remoção da mutagenicidade dos azo corantes Disperse Red 1, Disperse Orange 1 e Disperse Red 13 presentes em amostras aquosas em comparação à cloração química convencional utilizando o teste de micronúcleos (MNs) em células HepG2. Os resultados demonstraram que a freqüência de MNs induzidos pelas diferentes concentrações testadas das soluções dos corantes estudados não foram significativamente diferentes do controle negativo. Nossos dados também revelaram que os índices de proliferação do bloqueio da citocinese (IPBC) em cultura de células HepG2 tratadas com os três corantes após a cloração e fotoeletrocatálise também não apresentaram diferenças estatísticas em relação aos seus respectivos controles negativos. A análise comparativa dos azo corantes Disperse Red 1, Disperse Orange 1 e Disperse Red 13 clorados e fotoeletrocatalisados com os corantes originais estudados pelo nosso grupo (CHEQUER, 2008; CHEQUER et al., 2009) mostrou uma diminuição no número de MNs indicando que após os tratamentos houve a remoção da mutagenicidade a partir da concentração de 1,0 µg/mL para os três corantes estudados. Portanto, podemos concluir que a cloração química convencional e a fotoeletrocatálise, nas condições testadas, são eficientes na remoção da mutagenicidade dos azo corantes Disperse Red 1, Disperse Orange 1 e Disperse Red 13 em relação à indução de micronúcleos. / The azo dyes Disperse Red 1, Disperse Orange 1 and Disperse Red 13 are widely used in dyeing processes and are mutagenic for Salmonella/microsome and micronucleus assays. The increasing of the complexity and difficulties for treatments of textile effluents has led to a constant search for new methodologies for the treatment of these wastewaters. Chlorination is a method extensively used for water and wastewaters disinfection and to remove or reduce the color of effluents in order to respect the standard of discharges issued by the Brazilian legislation. However, a lot of studies have shown that this treatment is not often able to remove the mutagenicity of the dyes, and in some cases it may even increase the toxicity of the sample. On the other hand, photoelectrocatalysis is apparently efficient both in the degradation of these compounds in aqueous samples and in reduction of the mutagenic activity, as demonstrated by some preliminary assays. This study aims to evaluate the efficiency of the photoelectrocatalysis treatment in the removal of the mutagenicity of the azo dyes Disperse Red 1, Disperse Orange 1 and Disperse Red 13 present in aqueous sample in comparison to conventional chemical chlorination using the micronucleus test (MNs) in HepG2 cells. The results showed that the frequency of MNs induced by different tested concentrations of the solutions of the studied dyes were not significantly different from the negative control. Our data also revealed that the cytokinesis-block proliferation index (CPBI) in cultures of HepG2 cells treated with the three dyes after chlorination and photoelectrocatalysis also showed no statistical differences related to the their respective negative controls. The comparative analysis of azo dyes chlorinated and photoelectrocatalysed Disperse Red 1, Disperse Orange 1 and Disperse Red 13 with the original dyes studied by our group (CHEQUER, 2008; CHEQUER et al., 2009) showed a decrease in the number of MNs indicating that after the treatments occurred the removal of the mutagenicity potencial at concentration of 1,0 µg/mL for the three dyes studied. Therefore, we conclude that conventional chemical chlorination and photoelectrocatalysis, under the conditions tested, are effective in removing of the mutagenicity of the azo dyes Disperse Red 1, Disperse Orange 1 and Disperse Red 13 related to induction of micronucleus.

Bastões plásticos quimioluminescentes, chamados light sticks, são usados por companhias pesqueiras e descartados nas praias. Moradores locais utilizam seus conteúdos como repelentes, óleo bronzeador e medicamento para dores nas articulações. Nós investigamos a reatividade das soluções de bastões de light sticks coletados em praias brasileiras e a toxicidade celular de seus conteúdos e também de soluções de light stick de bastões novos. Produtos da reação dos conteúdos de light stick descartado com 2\'-desoxiguanosina (dGuo) foram analisados por HPLC/UV/ESI-MS/MS. Um aduto foi purificado e caracterizado em espectrômetro de massas por Dissociação Induzida por Colisão (CID) e através de experimentos de 1H RMN. A estrutura do aduto revelou que o produto de degradação de bis(triclorofenil)oxalato é reativo para nucleófilos in vitro. O mesmo aduto foi detectado em DNA de timo de bezerro incubado in vitro com a solução do light stick descartado pelo uso HPLC/ESI-MS/MS. Além do DNA, albumina também foi modificada pelos conteúdos de light stick descartado. Células HepG2 foram incubadas por 16 h com 0.0125% - 0.12% (v/v) das soluções de light sticks: (i) coletadas na praia, (ii) obtidas imediatamente após a reação quimioluminescente no laboratório, e (iii) previamente a reação, contendo ou n-butil-ftalato, difenilantraceno, e bis(triclorofenil)oxalato (solução 1), ou dimetil-ftalato, H2O2, e salicilato de sódio (solução 2). A sobrevivência celular foi avaliada pelo teste do XTT, corante cristal violeta e lactato desidrogenase realizados em placas de 96 poços. Com as concentrações testadas foram obtidas significativamente a morte celular. O dano oxidativo ao DNA celular foi avaliado pela análise da 8-oxo-2\'-desoxiguanosina através do equipamento HPLC/ESI-MS/MS, que revelou aumento de alterações nas células tratadas com 0.006% das soluções de light stick de bastões descartados e novos. Nossos dados apontam genotoxicidade e citotoxicidade das soluções de light sticks e podem contribuir como alerta a autoridades públicas para proibição do uso incontrolado. / Chemiluminescent plastic rods, called light sticks, are used by fishery companies and littered on the shores. Local inhabitants use their contents as repellents, tanning oil, and medicine for joint pain. We have investigated the reactivity of spent light stick solutions collected on brazilian beaches and the cellular toxicity of their contents as well as that of brand-new light stick solutions. Products of the reaction of the spent light stick contents with 2\'-deoxyguanosine (dGuo) were analyzed by HPLC/UV/ESI-MS/MS. A dGuo adduct was purified and characterized in a Collision Induced Dissociation (CID) mass spectrometer and through 1H NMR experiments. The adduct structure revealed that a degradation product of bis(trichlorophenyl)oxalate is reactive towards nucleophiles in vitro. The same adduct was detected in calf thymus DNA incubated in vitro with spent light stick solution, by using HPLC/ESI-MS/MS. Besides DNA, albumin was also modified by spent light stick contents. HepG2 cells were incubated for 16 h with 0.0125% 0.12% (v/v) of light stick solutions: (i) collected on the beaches, (ii) obtained immediately after the chemiluminescent reaction in the laboratory, and (iii) previously the reaction, containing either n-butyl-phthalate, diphenylanthracene, and bis(trichlorophenyl)oxalate (solution 1), or dimethyl-phthalate, H2O2, and sodium salicylate (solution 2). Cell survival was evaluated by the XTT, crystal violet dye, and lactate dehydrogenase assays performed in 96 well plates. The concentrations tested were found to significantly kill cells. Oxidative damage to cellular DNA was assessed by 8-oxo-2\'-deoxyguanosine analysis via an HPLC/ESI-MS/MS equipment, which revealed increased changes in cells treated with 0.006% of spent and brand-new light stick solutions. Our data point to important genotoxicity and cytotoxicity of the light stick solutions and may contribute to alert public policies to ban their uncontrolled use.

Os azo corantes Disperse Red 1, Disperse Orange 1 e Disperse Red 13 são amplamente utilizados para o tingimento de fibras e são mutagênicos para o ensaio de Salmonella/microssoma e para o ensaio de micronúcleos. O aumento da complexidade e dificuldades para o tratamento de efluentes têxteis tem levado à busca constante de novas metodologias para o tratamento destes rejeitos. A cloração é um método amplamente empregado para a desinfecção de águas e efluentes, mas também para remover ou reduzir a cor do efluente a fim de atender o padrão de emissão da legislação brasileira. Porém, muitos trabalhos mostram que este tratamento muitas vezes não é capaz de remover a mutagenicidade dos corantes e em alguns casos pode até aumentar a toxicidade da amostra. Já a fotoeletrocatálise, aparentemente, é eficiente tanto na degradação desses compostos em amostras aquosas como na redução da atividade mutagênica, como demonstraram alguns ensaios preliminares. Este trabalho tem como objetivo a avaliação da eficiência do tratamento por fotoeletrocatálise na remoção da mutagenicidade dos azo corantes Disperse Red 1, Disperse Orange 1 e Disperse Red 13 presentes em amostras aquosas em comparação à cloração química convencional utilizando o teste de micronúcleos (MNs) em células HepG2. Os resultados demonstraram que a freqüência de MNs induzidos pelas diferentes concentrações testadas das soluções dos corantes estudados não foram significativamente diferentes do controle negativo. Nossos dados também revelaram que os índices de proliferação do bloqueio da citocinese (IPBC) em cultura de células HepG2 tratadas com os três corantes após a cloração e fotoeletrocatálise também não apresentaram diferenças estatísticas em relação aos seus respectivos controles negativos. A análise comparativa dos azo corantes Disperse Red 1, Disperse Orange 1 e Disperse Red 13 clorados e fotoeletrocatalisados com os corantes originais estudados pelo nosso grupo (CHEQUER, 2008; CHEQUER et al., 2009) mostrou uma diminuição no número de MNs indicando que após os tratamentos houve a remoção da mutagenicidade a partir da concentração de 1,0 µg/mL para os três corantes estudados. Portanto, podemos concluir que a cloração química convencional e a fotoeletrocatálise, nas condições testadas, são eficientes na remoção da mutagenicidade dos azo corantes Disperse Red 1, Disperse Orange 1 e Disperse Red 13 em relação à indução de micronúcleos. / The azo dyes Disperse Red 1, Disperse Orange 1 and Disperse Red 13 are widely used in dyeing processes and are mutagenic for Salmonella/microsome and micronucleus assays. The increasing of the complexity and difficulties for treatments of textile effluents has led to a constant search for new methodologies for the treatment of these wastewaters. Chlorination is a method extensively used for water and wastewaters disinfection and to remove or reduce the color of effluents in order to respect the standard of discharges issued by the Brazilian legislation. However, a lot of studies have shown that this treatment is not often able to remove the mutagenicity of the dyes, and in some cases it may even increase the toxicity of the sample. On the other hand, photoelectrocatalysis is apparently efficient both in the degradation of these compounds in aqueous samples and in reduction of the mutagenic activity, as demonstrated by some preliminary assays. This study aims to evaluate the efficiency of the photoelectrocatalysis treatment in the removal of the mutagenicity of the azo dyes Disperse Red 1, Disperse Orange 1 and Disperse Red 13 present in aqueous sample in comparison to conventional chemical chlorination using the micronucleus test (MNs) in HepG2 cells. The results showed that the frequency of MNs induced by different tested concentrations of the solutions of the studied dyes were not significantly different from the negative control. Our data also revealed that the cytokinesis-block proliferation index (CPBI) in cultures of HepG2 cells treated with the three dyes after chlorination and photoelectrocatalysis also showed no statistical differences related to the their respective negative controls. The comparative analysis of azo dyes chlorinated and photoelectrocatalysed Disperse Red 1, Disperse Orange 1 and Disperse Red 13 with the original dyes studied by our group (CHEQUER, 2008; CHEQUER et al., 2009) showed a decrease in the number of MNs indicating that after the treatments occurred the removal of the mutagenicity potencial at concentration of 1,0 µg/mL for the three dyes studied. Therefore, we conclude that conventional chemical chlorination and photoelectrocatalysis, under the conditions tested, are effective in removing of the mutagenicity of the azo dyes Disperse Red 1, Disperse Orange 1 and Disperse Red 13 related to induction of micronucleus.

Atualmente, a utilização de azo corantes pelas indústrias de tingimento constitui um problema ambiental e de saúde, considerando o lançamento de quantidades elevadas para o meio ambiente e a falta de dados toxicológicos dos corantes disponíveis para as indústrias. Vários estudos têm demonstrado o potencial genotóxico de diversos corantes azóicos, porém para os corantes Disperse Red 1, Disperse Orange 1 e o Disperse Red 13, não foram encontrados dados na literatura relativos à sua capacidade de dano ao material genético. Considerando que esses corantes são empregados em processos de tingimento no Brasil, esse trabalho teve como objetivo a avaliação de sua atividade mutagênica, utilizando o teste de micronúcleo (MN) em linfócitos humanos e em células HepG2. Os resultados obtidos no teste com linfócitos, demonstram que na menor concentração testada (0,2 µg/mL), o número de micronúcleos presentes foi semelhante ao controle negativo, mas esse número aumenta à medida que eleva-se a concentração. No entanto, a partir da concentração de 1,0 µg/mL, este valor começa a decair. Isso provavelmente se deve à citotoxidade dos corantes, levando à morte celular ou redução da divisão celular e, conseqüentemente, não há a formação de micronúcleo. Embora o perfil de mutagenicidade dos três corantes seja semelhante, o corante Disperse Red 13 parece ter maior potencial de dano sobre os linfócitos em relação aos demais, seguido pelo Disperse Red 1 e Disperse Orange 1, respectivamente. Os resultados obtidos para o teste de MN em células HepG2 foram semelhantes aos obtidos no teste feito em linfócitos. O aumento do número de micronúcleos em relação ao aumento da concentração dos corantes, ocorreu até o limite de 2,0 µg/mL em células HepG2, excetuando-se o corante Disperse Red 13, para o qual o limite foi de 1,0 µg/mL. E a partir desses pontos, considerados como limites, ocorreu uma redução no número de MN. Para este sistema celular, os três corantes parecem ter potencial mutagênico bastante semelhante. Portanto, a análise dos resultados mostrou que os corantes Disperse Red 13, Disperse Red 1 e Disperse Orange 1 são mutagênicos para sistemas celulares diferentes. Foi também avaliado Índice de Proliferação do Bloqueio de Citocinese (IPBC), que permite a avaliação de toxicidade celular ou atraso no ciclo celular por meio da determinação da proliferação celular nas culturas. Porém, neste estudo não foram observadas diferenças estatísticas entre o controle negativo e as concentrações testadas. Nossos resultados confirmam que os azo corantes constituem uma importante classe de contaminantes ambientais e devem ser avaliados e utilizados de forma cautelosa. / Currently, the use of azo dyes for the textile industries can causes direct and/or indirect effects on human health and on the environment, considering the discharge of industrial effluents that contain toxic dyes and the lack of reports in the literature about the toxic effects of these compounds. Several studies have been demonstrated the genotoxic effect of diverse azo dyes, however for the dyes Disperse Red 1, Disperse Orange 1 and Disperse Red 13 no information about their capacity to cause DNA damage was found in the literature. Considering that these dyes are used for dying processes in Brazil, the main of this work was the evaluation of the mutagenic activity of Disperse Red 1, Disperse Orange 1 and Disperse Red 13, using the micronucleus assay (MN) in human lymphocytes and HepG2 cells. For the lymphocytes assay, we observed that the number of micronucleus induced by the lowest concentration of each dye (0,2 µg/mL) was similar to the negative control. For the other concentrations we observed a dose response micronucleus formation, until 1,0 µg/mL. Above this concentration, the number of micronucleus has decreased, probably because of the cytotoxic effects of the dyes, which leads to cellular death or reduction of cellular division and, consequently, does not have the micronucleus formation. Although the mutagenicity profile of the three dyes is similar, Disperse Red 13 seems to be the strongest for the lymphocytes, followed by Disperse Red 1 and Disperse Orange 1, respectively. For the HepG2 cells the results were similar to the lymphocytes. For the three dyes we noted a dose dependent increase in the frequency of micronuclei. However, for the HepG2 the threshold for this increase was 2,0 µg/mL, except for Disperse Red 13, which the limit was at 1 µg/ml, after this point a reduction in the MN number occurred. For this cellular system, the three dyes seem to have similar mutagenic potential. Therefore, our results suggest that the dyes Disperse Red 13, Disperse Red 1 and Disperse Orange 1 are potentially mutagenic for different cellular systems. Besides, cytokinesis-block proliferation index (CBPI) was calculated, in order to evaluate cellular toxicity or delay in the cellular cycle through of the determination of the cellular proliferation in the cultures. No statistical difference was detected between the tested concentrations and the negative control. Our results confirmed that azo dyes constitute an important class of environmental contamination and they should be evaluated and used carefully.

Os transportadores de membrana do tipo ATP Binding Cassette (ABC) e solute carriers (SLC) regulam a homeostase intracelular de fármacos, modificando a biodisponibilidade e possivelmente a eficácia terapêutica. A variabilidade na resposta a hipolipemiantes, como as vastatinas, tem sido associada a vários fatores genéticos e ambientais. Com a finalidade de avaliarmos os mecanismos de regulação da expressão dos transportadores pela atorvastatina, a expressão de RNAm de transportadores ABC (ABCB1, ABCG2 e ABCC2) e SLC (SLCO1B1, SLCO2B1 e SLC22A1) foi avaliada por RT-PCRq em células mononucleares do sangue periférico (CMSP) de 18 indivíduos normolipidêmicos (NL) e 22 pacientes hipercolesterolêmicos (HC) tratados com atorvastatina (10mg/dia/4 semanas). A possível associação entre o polimorfismo ABCB1 C3435T e a expressão de RNAm também foi avaliada. Os estudos in vitro foram realizados com as células das linhagens HepG2 e Caco-2. Foram avaliados os efeitos da atorvastatina na ativação de fatores de transcrição (NF-kappaB, NF-Y, c-jun, SP-1 e PXR) por ensaio de mobilidade eletroforética retardada em gel de poliacrilamida (EMSA) e na meia-vida do RNAm do gene ABCB1 por RT-PCRq, e a expressão e atividade funcional da proteína ABCB1 por Western blot, imunohistoquimica e citometria de fluxo. A proteina ABCB1 foi localizada por imunohistoquimica na membrana apical do canalículo biliar das celulas HepG2 e na membrana apical das Caco-2. O tratamento das células HepG2 com atorvastatina causou redução da expressão de RNAm do gene ABCB1 e aumento na expressão dos genes ABCG2 e ABCC2. Esses efeitos foram dose e tempo dependentes. O tratamento com atorvastatina das células Caco-2 não modificou a expressão dos transportadores de efluxo após 30 a 120 min. Nas células HepG2, as concentrações de 10 e 20 M de atorvastatina causaram diminuição da expressão de ABCB1 (0 &#181;M: 1,00 ± 0,06; 10 &#181;M: 0,69 ± 0,25, p< 0,05; 20 &#181;M: 0,69 ± 0,06, p< 0,05). A atividade da ABCB1, avaliada pelo efluxo de Rh123, mostrou-se estar reduzida em 41% nas células HepG2, após tratamento com atorvastatina 20 &#181;M. Embora a diminuição da expressão do ABCB1 não tenha sido decorrente de uma menor ativação transcricional, avaliada indiretamente por EMSA, estudos de mecanismos de regulação pós-transcricionais, revelaram que a atorvastatina diminui a estabilidade de RNAm do gene ABCB1. Esse resultado parece estar de acordo com o ocorrido nas CMSP, já que o tratamento com atorvastatina diminuiu a expressão de RNAm do gene ABCB1 nos indivíduos HC. Essa modulação, no entanto não está associada à presença do polimorfismo ABCB1 C3435T. Em relação aos transportadores de captação, a expressão do SLC22A1 nas células Caco-2 diminui após tratamento com atorvastatina por 30 min e não foi modificada nas células HepG2. Já o gene SLCO2B1 encontrou-se muito aumentado após 24 h de tratamento nas células HepG2. Estudos in vivo nas CMSP, mostrou que a expressão de mRNA basal dos transportadores nos HC foi 10 vezes maior que nos NL e diminuiu após tratamento com atorvastatina nos HC. Com os resultados obtidos podemos sugerir que diferenças no efeito da atorvastatina nos tipos celulares podem ser em decorrência da expressão tecido-específica de fatores de transcrição. No modelo de hepatócito, HepG2, a atorvastatina é um inibidor do transporte mediado pela ABCB1 e é capaz de diminuir a síntese e a função da ABCB1, via aumento da degradação de RNAm do gene ABCB1. Em conseqüência ocorre uma redução do efluxo pelo sistema biliar, causando aumento da concentração intracelular. Ainda, podemos concluir que em CMSP o colesterol pode ser o responsável pela modulação dos genes dos transportadores de membrana e que isso pode implicar em diferenças na eficácia da atorvastatina. / Specific membrane transporters have a significant impact on drug absorption and disposition. Most of them belong to two super-families, ABC (ATP-binding cassette) and SLC (solute-linked carrier). Statins are important therapeutic agents in the management of hypercholesterolemia, and considerable inter-individual variation exists in response to its therapy. The effects of atorvastatin expression of efflux (ABCG2 and ABCC2) and uptake (SLCO1B1, SLCO2B1 and SLC22A1) drug transporters were investigated by qPCR in Caco-2 and HepG2 cell lines and in peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) of eighteen normolipidemic (NL) and twenty two hypercholesterolemic (HC) individuals treated with atorvastatin (10mg/day/4 weeks). The possible involvement of ABCB1 C3435T polymorphism in ABCB1 mRNA expression was also evaluated. In vitro studies with the cell lines HepG2 and Caco-2 were also performed. The effect of atorvastatin on the activation of the promoter of ABCB1 by transcription factors (NF-kappaB, NF-Y, c-jun, SP-1, and PXR) was evaluated by electrophoretic mobility shift assay (EMSA), and ABCB1 mRNA half-life were measured by PCRq. The expression and functional activity of ABCB1 were investigated by Western blot, imunohistochemistry and flow cytometry. Immunohystochemical analysis revealed that ABCB1 is located at the apical membrane of the bile canaliculi in HepG2, and in apical membrane of Caco-2 cells. Atorvastatin treatment of HepG2 cells caused a decreased in ABCB1 and an increase in ABCC2 and ABCG2 transcript levels. These effects were time and dose-dependent. Treatment of Caco-2 cells did not present any differences in efflux transporters mRNA levels. Treatment of HepG2 cells with 10 and 20 M atorvastatin caused a reduction on ABCB1 expression (0 &#181;M: 1,00 ± 0,06; 10 &#181;M: 0,69 ± 0,25, p< 0,05; 20 &#181;M: 0,69 ± 0,06, p< 0,05), and a 41% decrease in ABCB1-mediated efflux of Rhodamine123 (p < 0.01). Although reduced ABCB1 mRNA expression was not due to any repressor protein suppressing ABCB1 promoter activation, mRNA stability studies revealed that mRNA stability of ABCB1 was markedly decreased by atorvastatin treatment (2h versus 7h for control). In agrrement with these results, in PBMCs of HC individuals, atorvastatin treatment also reduced ABCB1 mRNA expression. However, the down-regulation was not associated with the presence of 3435T allele. For the uptake transporters, atorvastatin decreased SLC22A1 transcript levels after 30min-treatment and it was not regulated in HepG2. On the other hand, SLCO2B1 was up-regulated after 24h-treatment of HepG2 cells. In vivo studies with PBMCs revealed that during hypercholesterolemia all the drug transporters analyzed were increased almost 10-fold (p< 0.05), and after atorvastatin therapy the efflux and uptake transporters transcript levels were all down-regulated. These findings suggest that atorvastatin exhibits differential effects on mRNA expression of drug transporters depending on the cell type, which may be related to tissue-specific expression of transcription factors. Atorvastatin leads to decreased ABCB1 function and synthesis in HepG2 cells by increasing degradation of ABCB1 mRNA. Therefore, inhibition of ABCB1 may reduce atorvastatin elimination via bile, increasing its cellular concentrations. We also may suggest that in PBMCs cholesterol modulates mRNA expression of drug transporters, and this may contribute to the variability of response to atorvastatin.