Environmental xenoestrogens (EEs) are chemicals that when they enter the body, the body responds to them as it would to endogenous estrogens. Humans are exposed to these chemicals on a daily basis via natural components, additives and contaminants in food and water, through the use of pharmaceuticals and personal care products such as sunscreens, lotions and toothpaste. Exposure to EEs is thought to result in adverse effects on humans such as decreased fertility, increased susceptibility to hormone-sensitive cancers, deformities of the male genitalia and precocious puberty in females. The critical window of exposure is thought to be early fetal development, when tissues are rapidly differentiating under the control of endogenous estrogens. However, there is limited data in the literature on human fetal exposure to EEs. The first objective of this study was to assess human fetal exposure to a suite of 35 EEs by analysis of paired samples of amniotic fluid and maternal urine were collected from 32 New Zealand women between 14 and 20 weeks gestation. The analytical chemistry methods required for this study were developed and validated. The results demonstrate that fetal exposure is highly correlated with maternal exposure. This study is the first to report maternal urine levels of two UV filters and amniotic fluid levels of parabens, UV filters and triclosan. A model based on simple additivity of effect was developed that combined the measured concentrations with literature data on relative estrogenic potency to assess the magnitude of the estrogen signal that may be attributed to the EEs. This model suggests that the fetus may experience an estrogen signal due to the measured EEs that could be as large as the endogenous estrogen signal. A second objective was to use computational docking to study the interactions of the EEs with the human estrogen receptor (hER) protein. The docking studies show that the rigid endogenous ligand, 17β-estradiol (E2) interacts with the hER to produce a single, well-defined complex with the receptor and the flexible EEs produce multiple, distinct energy-equivalent complexes. EEs are not able to interact with the binding cavity to stabilise the rigid hER-E2-like topology of the complex. As a result, the hER-EE complexes can be thought of as more pliable or ‘floppy’ and thus able to respond to the cell context in multiple ways, leading to variations in gene expression in different target tissues. These multiple pathways may explain the range of physiological responses attributed to exposure that depend on the timing of exposure and the sex of the individual exposed.

Os estudos de metabolômica ganham importância a cada dia, por ajudarem a explicar processos biológicos em situações normais (fisiológicas) ou patológicas. Oferecem uma nova visão sobre o impacto funcional da expressão gênica, complementando os estudos de sequenciamento gênico, que negligenciam o impacto da exposição ao meio ambiente na etiologia de doenças. A metabolômica tem sido aplicada na toxicologia, mostrando que o perfil metabólico comparativo de duas situações, controle e teste, pode desempenhar um papel importante na descoberta e validação de biomarcadores, além de contribuir para o entendimento e consequente interpretação dos mecanismos de ação tóxica de xenobióticos. Este projeto de pesquisa tem por objetivo utilizar uma abordagem metabolômica para avaliar o impacto de alterações metabólicas no cérebro da prole de camundongos, ocorridas após exposição (via inalação) à fumaça decorrente da queima de maconha (Cannabis sativa). Fêmeas gestantes foram expostas a doses diárias de Cannabis sativa ou ar filtrado durante todo o período gestacional. Após o nascimento, os filhotes machos ao atingirem a idade para o desmame, considerado como fase adolescente, foram separados de suas respectivas mães e expostos à Cannabis sativa ou ar filtrado por mais 60 dias. As amostras de cérebro da prole foram submetidas a análises por cromatografia em fase gasosa acoplada a espectrometria de massas (CG-MS) numa abordagem metabolômica global (untargeted metabolomics). Os perfis metabólicos dos cérebros dos animais expostos (grupo teste) foram comparados com os obtidos na análise do grupo controle (não expostos), sendo identificados os metabólitos discriminadores candidatos. Estavam alterados os metabólitos: isoleucina, uréia, leucina, GABA, ácido succínico, ácido fumárico, serina, treonina, creatinina, ácido glutâmico, ácido acetilaspártico, glicerol -1 -fosfato, ácido ascórbico, tirosina, ácido cítrico, adenina, hipoxantina, inosina e uracila. A partir dos resultados apresentados, pode-se observar, que tanto a exposição gestacional à Cannabis sativa, quanto a exposição da prole na fase adolescente, provocam alterações metabólicas importantes. Os metabólitos significativamente alterados estão envolvidos no ciclo do ácido tricarboxílico, responsável pela respiração mitocondrial, na produção de energia, atuam na biossíntese de aminoácidos, glicólise, estresse oxidativo, podendo alterar o desenvolvimento e maturação do cérebro. Os resultados são preliminares, mas contribuem para o melhor entendimento dos mecanismos toxicológicos envolvidos na exposição crônica causada por essa droga, contribuindo para a prevenção e diagnóstico de danos no desenvolvimento fetal e adolescente. / Metabolomics studies gain importance each day because they help explain biological processes in normal (physiological) or pathological situations. They provide a new insight into the functional impact of environmental gene expression, complementing gene sequencing studies that neglect the impact of environmental exposure on the etiology of diseases. Metabolomics has been applied in toxicology, showing that the comparative metabolic profile of two situations, control and test, can play an important role in the discovery and validation of biomarkers, in addition to contributing to the understanding and interpretation of the toxic action mechanisms of xenobiotics. This research project aims to use a metabolomic approach to evaluate the impact of metabolic changes in the brain of the offspring of mice, which occurred after exposure (via inhalation) to the smoke from the burning Cannabis sativa. Pregnant females were exposed to daily doses of Cannabis sativa or filtered air throughout the gestational period. After birth, male offspring were reached adolescents weaning age were separated from their respective mothers and exposed to Cannabis sativa or to the filtrate for another 60 days. Offspring brain samples were analyzed by gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS) in a global metabolomic approach (non-target metabolomics). Metabolic profiles of the exposed animals brains (test group) were compared with those obtained in the control group (non-exposed), and the candidate discriminant metabolites were identified. The metabolites were altered: isoleucine, urea, leucine, GABA, succinic acid, fumaric acid, serine, threonine, creatine, glutamic acid, acetyl aspartic acid, glycerol-1-phosphate, ascorbic acid, tyrosine, citric acid, adenine, hypoxanthine, inosine and uracil were altered. From the results presented, it can be observed that both the gestational exposure in Cannabis sativa and the exposure of the adolescent phase exposure, induced important metabolic alterations. Significantly altered metabolites are involved in the tricarboxylic acid, which are responsible for mitochondrial respiration, in energy production, act at the amino acid biosynthesis, glycolysis, oxidative stress, which may alter the development and maturation of the brain. The results are preliminary but contribute to a better understanding of the mechanisms of toxicity and of fetal and adolescent infection.

Os estudos de metabolômica ganham importância a cada dia, por ajudarem a explicar processos biológicos em situações normais (fisiológicas) ou patológicas. Oferecem uma nova visão sobre o impacto funcional da expressão gênica, complementando os estudos de sequenciamento gênico, que negligenciam o impacto da exposição ao meio ambiente na etiologia de doenças. A metabolômica tem sido aplicada na toxicologia, mostrando que o perfil metabólico comparativo de duas situações, controle e teste, pode desempenhar um papel importante na descoberta e validação de biomarcadores, além de contribuir para o entendimento e consequente interpretação dos mecanismos de ação tóxica de xenobióticos. Este projeto de pesquisa tem por objetivo utilizar uma abordagem metabolômica para avaliar o impacto de alterações metabólicas no cérebro da prole de camundongos, ocorridas após exposição (via inalação) à fumaça decorrente da queima de maconha (Cannabis sativa). Fêmeas gestantes foram expostas a doses diárias de Cannabis sativa ou ar filtrado durante todo o período gestacional. Após o nascimento, os filhotes machos ao atingirem a idade para o desmame, considerado como fase adolescente, foram separados de suas respectivas mães e expostos à Cannabis sativa ou ar filtrado por mais 60 dias. As amostras de cérebro da prole foram submetidas a análises por cromatografia em fase gasosa acoplada a espectrometria de massas (CG-MS) numa abordagem metabolômica global (untargeted metabolomics). Os perfis metabólicos dos cérebros dos animais expostos (grupo teste) foram comparados com os obtidos na análise do grupo controle (não expostos), sendo identificados os metabólitos discriminadores candidatos. Estavam alterados os metabólitos: isoleucina, uréia, leucina, GABA, ácido succínico, ácido fumárico, serina, treonina, creatinina, ácido glutâmico, ácido acetilaspártico, glicerol -1 -fosfato, ácido ascórbico, tirosina, ácido cítrico, adenina, hipoxantina, inosina e uracila. A partir dos resultados apresentados, pode-se observar, que tanto a exposição gestacional à Cannabis sativa, quanto a exposição da prole na fase adolescente, provocam alterações metabólicas importantes. Os metabólitos significativamente alterados estão envolvidos no ciclo do ácido tricarboxílico, responsável pela respiração mitocondrial, na produção de energia, atuam na biossíntese de aminoácidos, glicólise, estresse oxidativo, podendo alterar o desenvolvimento e maturação do cérebro. Os resultados são preliminares, mas contribuem para o melhor entendimento dos mecanismos toxicológicos envolvidos na exposição crônica causada por essa droga, contribuindo para a prevenção e diagnóstico de danos no desenvolvimento fetal e adolescente. / Metabolomics studies gain importance each day because they help explain biological processes in normal (physiological) or pathological situations. They provide a new insight into the functional impact of environmental gene expression, complementing gene sequencing studies that neglect the impact of environmental exposure on the etiology of diseases. Metabolomics has been applied in toxicology, showing that the comparative metabolic profile of two situations, control and test, can play an important role in the discovery and validation of biomarkers, in addition to contributing to the understanding and interpretation of the toxic action mechanisms of xenobiotics. This research project aims to use a metabolomic approach to evaluate the impact of metabolic changes in the brain of the offspring of mice, which occurred after exposure (via inhalation) to the smoke from the burning Cannabis sativa. Pregnant females were exposed to daily doses of Cannabis sativa or filtered air throughout the gestational period. After birth, male offspring were reached adolescents weaning age were separated from their respective mothers and exposed to Cannabis sativa or to the filtrate for another 60 days. Offspring brain samples were analyzed by gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS) in a global metabolomic approach (non-target metabolomics). Metabolic profiles of the exposed animals brains (test group) were compared with those obtained in the control group (non-exposed), and the candidate discriminant metabolites were identified. The metabolites were altered: isoleucine, urea, leucine, GABA, succinic acid, fumaric acid, serine, threonine, creatine, glutamic acid, acetyl aspartic acid, glycerol-1-phosphate, ascorbic acid, tyrosine, citric acid, adenine, hypoxanthine, inosine and uracil were altered. From the results presented, it can be observed that both the gestational exposure in Cannabis sativa and the exposure of the adolescent phase exposure, induced important metabolic alterations. Significantly altered metabolites are involved in the tricarboxylic acid, which are responsible for mitochondrial respiration, in energy production, act at the amino acid biosynthesis, glycolysis, oxidative stress, which may alter the development and maturation of the brain. The results are preliminary but contribute to a better understanding of the mechanisms of toxicity and of fetal and adolescent infection.

Cannabis sativa (maconha) é a droga ilícita mais conhecida e utilizada em todo o mundo. Recentemente, o uso recreativo da droga por jovens aumentou muito, especialmente entre as gestantes. Estudos indicam que seu uso na gestação causa efeitos fetotóxicos adversos, no entanto, poucos estudos avaliam esses efeitos durante este período crítico sobre o desenvolvimento do sistema imunológico. Neste estudo, avaliamos o impacto da exposição gestacional à fumaça de maconha resultante da queima de cigarros sobre o desenvolvimento do baço e do timo de proles de camundongos BalbC. Utilizamos um modelo que se aproxima das reais condições de uso humano (inalação) sob os aspectos de dose e média exposição. Camundongos fêmeas gestantes (n = 20) foram expostas ao fumo da maconha ou ao ar filtrado (grupo controle) do 5,5° ao 17,5° dia gestacional (DG) por 5 minutos diariamente. Para isso, foi utilizado um aparelho para inalação da fumaça desenvolvido em nosso laboratório, onde os cigarros de maconha (200mg de Cannabis sativa) foram queimados e a fumaça conduzida para a câmara de exposição dos animais (exposição somente inalatória). Os baços e timos das proles foram coletados no 18,5° dia gestacional (DG), 20° e 60° dias pós-natais (DPN) para a realização das análises histológica e histoquímica. Avaliações morfológicas e quantitativas dos órgãos foram realizadas utilizando-se métodos estereológicos e por meio da semi quantificação de fibras do sistema colágeno. Os resultados indicam um aumento no peso corporal dos animais com 60 DPN cujas mães foram expostas ao fumo de Cannabis sativa durante a gravidez. Os machos com 60 DPN expostos apresentaram redução no volume total do timo, assim como em seus principais compartimentos, medula e córtex, onde também foi observado um aumento de fibras do sistema colágeno, quando comparados aos animais controles. Além disso, o baço desses animais também apresentou redução significativa em seu volume, porém não houve redução significativa no volume total da polpa vermelha. Machos e fêmeas com 60 DPN do grupo exposto apresentaram redução no volume total da polpa branca e aumento de fibras do sistema colágeno na região das trabéculas do parênquima do baço. Em suma, a exposição gestacional à maconha causa efeitos fetotóxicos que podem ser observados por alteração no baço e no timo da prole (sendo os efeitos distintos para machos e fêmeas) e estas alterações se tornam mais marcantes com o avanço da idade do animal, com potencial comprometimento da resposta imune nesses indivíduos. / Cannabis sativa (marijuana) is one of the most well-known and used illicit drugs worldwide. Recently, recreational use of that drug among young people has increased greatly, especially among pregnant women. Studies indicate that its use in pregnancy causes adverse fetotoxic effects, however there are few studies evaluating the effects of marijuana use during this critical period on the developing immune system. In this study, we evaluated the impact of gestational exposure to smoke marijuana resulting from burning cigarettes on the spleen and thymus development of BalbC mice offspring. We have used a model that approximates the real conditions of human use (inhalation) under the dose and medium exposure aspects. Pregnant mice (n=20), were exposed to marijuana smoke or filtered air (control group) from 5.5° to 17.5° gestational day (GD) for 5 minutes daily. Thus, we used a smoke inhalation apparatus developed in our laboratory where the marijuana cigarettes (200mg of Cannabis sativa) were burned and conducted to exposure chamber reaching the animals (nose-only exposure). Spleen and thymus of the offspring were collected on the 18.5° gestational day (GD), 20° and 60° postnatal day (PND) for the histological and histochemical analysis. Morphological and quantitative evaluations of these organs were performed using stereological methods and semi quantification of collagen fibers. The results indicate an increase in the mice body weight at PND 60 whose mothers were exposed to Cannabis sativa smoke during pregnancy. The PND 60 males from exposed group showed lower thymus total volume, as well as its main compartments such as medulla and cortex, where collagen fibers was also observed, when compared with males from the control group. Also, the spleen of these animals also presented a significant reduction, however no significant reduction was showed in the total volume of the red pulp. In addition, males and females from the exposed group at PND 60 presented reduction in total volume in the white pulp and increased of collagen fibers in the trabeculae region of the spleen. In summary, gestational exposure to marijuana causes fetotoxic effects that can be observed due to alteration in the spleen and thymus of the offspring (the effects being different for males and females), and these changes being marked with the advancement of the age, with potential impairment of the immune response in these individuals.

Cannabis sativa (maconha) é a droga ilícita mais conhecida e utilizada em todo o mundo. Recentemente, o uso recreativo da droga por jovens aumentou muito, especialmente entre as gestantes. Estudos indicam que seu uso na gestação causa efeitos fetotóxicos adversos, no entanto, poucos estudos avaliam esses efeitos durante este período crítico sobre o desenvolvimento do sistema imunológico. Neste estudo, avaliamos o impacto da exposição gestacional à fumaça de maconha resultante da queima de cigarros sobre o desenvolvimento do baço e do timo de proles de camundongos BalbC. Utilizamos um modelo que se aproxima das reais condições de uso humano (inalação) sob os aspectos de dose e média exposição. Camundongos fêmeas gestantes (n = 20) foram expostas ao fumo da maconha ou ao ar filtrado (grupo controle) do 5,5° ao 17,5° dia gestacional (DG) por 5 minutos diariamente. Para isso, foi utilizado um aparelho para inalação da fumaça desenvolvido em nosso laboratório, onde os cigarros de maconha (200mg de Cannabis sativa) foram queimados e a fumaça conduzida para a câmara de exposição dos animais (exposição somente inalatória). Os baços e timos das proles foram coletados no 18,5° dia gestacional (DG), 20° e 60° dias pós-natais (DPN) para a realização das análises histológica e histoquímica. Avaliações morfológicas e quantitativas dos órgãos foram realizadas utilizando-se métodos estereológicos e por meio da semi quantificação de fibras do sistema colágeno. Os resultados indicam um aumento no peso corporal dos animais com 60 DPN cujas mães foram expostas ao fumo de Cannabis sativa durante a gravidez. Os machos com 60 DPN expostos apresentaram redução no volume total do timo, assim como em seus principais compartimentos, medula e córtex, onde também foi observado um aumento de fibras do sistema colágeno, quando comparados aos animais controles. Além disso, o baço desses animais também apresentou redução significativa em seu volume, porém não houve redução significativa no volume total da polpa vermelha. Machos e fêmeas com 60 DPN do grupo exposto apresentaram redução no volume total da polpa branca e aumento de fibras do sistema colágeno na região das trabéculas do parênquima do baço. Em suma, a exposição gestacional à maconha causa efeitos fetotóxicos que podem ser observados por alteração no baço e no timo da prole (sendo os efeitos distintos para machos e fêmeas) e estas alterações se tornam mais marcantes com o avanço da idade do animal, com potencial comprometimento da resposta imune nesses indivíduos. / Cannabis sativa (marijuana) is one of the most well-known and used illicit drugs worldwide. Recently, recreational use of that drug among young people has increased greatly, especially among pregnant women. Studies indicate that its use in pregnancy causes adverse fetotoxic effects, however there are few studies evaluating the effects of marijuana use during this critical period on the developing immune system. In this study, we evaluated the impact of gestational exposure to smoke marijuana resulting from burning cigarettes on the spleen and thymus development of BalbC mice offspring. We have used a model that approximates the real conditions of human use (inhalation) under the dose and medium exposure aspects. Pregnant mice (n=20), were exposed to marijuana smoke or filtered air (control group) from 5.5° to 17.5° gestational day (GD) for 5 minutes daily. Thus, we used a smoke inhalation apparatus developed in our laboratory where the marijuana cigarettes (200mg of Cannabis sativa) were burned and conducted to exposure chamber reaching the animals (nose-only exposure). Spleen and thymus of the offspring were collected on the 18.5° gestational day (GD), 20° and 60° postnatal day (PND) for the histological and histochemical analysis. Morphological and quantitative evaluations of these organs were performed using stereological methods and semi quantification of collagen fibers. The results indicate an increase in the mice body weight at PND 60 whose mothers were exposed to Cannabis sativa smoke during pregnancy. The PND 60 males from exposed group showed lower thymus total volume, as well as its main compartments such as medulla and cortex, where collagen fibers was also observed, when compared with males from the control group. Also, the spleen of these animals also presented a significant reduction, however no significant reduction was showed in the total volume of the red pulp. In addition, males and females from the exposed group at PND 60 presented reduction in total volume in the white pulp and increased of collagen fibers in the trabeculae region of the spleen. In summary, gestational exposure to marijuana causes fetotoxic effects that can be observed due to alteration in the spleen and thymus of the offspring (the effects being different for males and females), and these changes being marked with the advancement of the age, with potential impairment of the immune response in these individuals.

The Peace River Valley (British Columbia, Canada) is an area of intensive unconventional oil and gas (UOG) exploitation, an activity that can release contaminants with possible adverse effects on the fetus. My project aimed to estimate the importance of this exposure. For this aim, we 1) measured concentrations of 21 trace elements in tap water and biological (hair, urine, nails) samples from 85 pregnant women in this region; 2) compared them with those from the general population and health-based guidance values; 3) assessed their correlations between matrices; and 4) evaluated their associations with the density and proximity of UOG wells (i.e., wells within radii of 2.5 km, 5 km, 10 km, and with all wells in British Columbia around residences). Spearman's rank correlation and multiple linear regression analyses adjusted covariates were performed. Our results showed higher urinary and hair levels of certain trace elements compared to reference populations (e.g., Co, Ba, Sr, Mn, V, Ga). Concentrations in tap water correlated strongest with concentrations in hair, followed by nails and urine. Positive (e.g., Al, Mn, Cu, Ga, Cd, Ba, Cr, Sr, U) and negative (e.g., Fe) associations were observed between the density and proximity of UOG wells and the concentrations of certain trace elements in tap water, hair, and nails. Our results suggest that pregnant women living in an active area of UOG exploitation are likely to be more exposed to certain trace elements than the general population, but the association with density and proximity to wells remains uncertain. / La vallée de la rivière de la Paix (Colombie-Britannique, Canada) est une zone d’exploitation de pétrole et de gaz naturel par méthodes non-conventionnelles (PGNNC), une activité qui est susceptible de libérer des contaminants avec des effets nocifs possibles sur le foetus. Mon projet visait à estimer l’importance de cette exposition. À cette fin, nous avons 1) mesuré les concentrations de 21 éléments traces dans des échantillons de cheveux, d'ongles, d'urine et d'eau du robinet de 85 femmes enceintes de cette région, 2) comparé celles-ci avec celles de la population générale et des valeurs-guides, 3) évalué leur corrélation entre matrices et 4) évalué leur association avec la densité et proximité des puits (mesures pour des rayons de 2,5 km, 5 km, 10 km, et sans limite autour des résidences). Des analyses de corrélation de Spearman et de régression linéaire multiple ajustées pour certaines variables ont été effectuées. Les concentrations urinaires et capillaires étaient plus élevées pour certains éléments traces par rapport aux populations de référence (p. ex. Co, Ba, Sr, Mn, V, Ga). Les concentrations dans l'eau du robinet étaient plus fortement corrélées avec les concentrations dans les cheveux, suivis des ongles et de l'urine. Des associations positives (p. ex. Al, Mn, Cu, Ga, Cd, Ba, Cr, Sr, U) et négatives (p. ex. Fe) ont été observées entre la densité/proximité des puits de PGNNC et les concentrations de certains éléments traces dans les échantillons d'eau, de cheveux et d’ongles. Nos résultats portent à croire que les femmes enceintes vivant dans une zone active de PGNNC sont susceptibles d’être plus exposées à certains éléments traces que la population générale, mais le lien avec la densité et la proximité des puits demeure incertain.