MUTAGÊNESE E CARCINOGÊNESE: SUBSTÂNCIAS TÓXICAS RELACIONADAS AO PROCESSO DE CARCINOGÊNESE

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO OESTE DA BAHIA
Jamerson Kennedy Sótero da Silva
Marlene Santos da Silva
Patrícia da Silva Vinhático
Wvelton Mendes Pereira
MUTAGÊNESE E CARCINOGÊNESE: SUBSTÂNCIAS TÓXICAS RELACIONADAS AO PROCESSO DE CARCINOGÊNESE
BARREIRAS - BA
2018 
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO
	Compreende-se por mutação, qualquer alteração no material genético que leve a mudanças na sequência nucleotídica, sendo responsável pela variabilidade genética ou por efeitos prejudiciais ao indivíduo, como por exemplo, a formação do câncer (KLAASSEN, WATKINS III, 2012). Essa alteração pode ser classificada em: Mutação gênica, aquela que afeta apenas um gene, ou mutação cromossômica, quando afeta o número ou estrutura dos cromossomos. Além disso, as mutações gênicas podem ser classificadas quanto a sua origem em: espontânea, quando ocorre na ausência de um agente mutagênico, ou induzida, quando ocorre na presença de um agente mutagênico. As mutações também podem ser classificadas quanto ao tipo celular em: Somática, ocorrendo em células não reprodutivas, e germinativas, quando ocorre em gametas. Além dessas classificações, existem outras, como, por exemplo, quanto a expressão, quanto efeito na função, alteração molecular e efeito na tradução (OGA, CAMARGO, BATISTUZZO, 2014).
As principais causas dessas alterações podem ser geradas por erros na replicação do DNA, especificamente na fase S, por erros nos sistemas de reparos do DNA e por agentes mutagênicos, como, por exemplo, os agentes oxidantes, análogo de base, agente alquilante, agente intercalante e Luz UV (OGA, CAMARGO, BATISTUZZO, 2014).
	O câncer, por suavez, é uma patologia que envolve mutação, proliferação e crescimento celular anormal. Na atualidade é uma das principais causas de morte no mundo. As diversas causar que levam ao aparecimento de cânceres nos seres vivos, estão relacionados a fatores genéticos e ambientais. Sendo que, um agente químico ou físico que provoca uma neoplasia é definido como carcinógeno (KLAASSEN, WATKINS III, 2012).
	Os carcinógenos são classificados em genotóxicos, aqueles que interagem fisicamente com a molécula de DNA, e não genotóxicos, aqueles agentes que criam situações suscetíveis para a formação de danos no material genéticos. Por sua vez, os carcinógenos genotóxicos são subdivididos em: Carcinógenos diretos, moléculas eletrofílicas altamente reativas com o DNA, e carcinógenos indiretos, moléculas que necessitam serem metabolizadas inicialmente para interagir com o material genético. Além disso, a carcinogênese é um processo que envolve três etapas: Iniciação, Promoção e Progressão. A iniciação é um processo resultante da ação de um carcinógeno provocando uma mutação ou uma deleção na molécula de DNA, nesta etapa a célula pode permanecer estática, ser eliminada por apoptose ou sofrer proliferação. Na promoção, por sua vez, as células iniciadas sofrem expansão sobre a influência de agentes promotores, agentes endógenos ou exógenos. Ao se retirar a influência desses agentes, esta etapa pode ser reversível. Por último, a Progressão, converte as lesões pré-neoplásicas em neoplasias, ou seja, em câncer, esta etapa, por sua vez, é irreversível, formando lesões malignas ou benignas (KLAASSEN, WATKINS III, 2012).
DESENVOLVIMENTO
Muitas das substâncias com as quais o ser humano é exposto frequentemente, possuem potencial carcinogênico, podendo está presentes no ar, solo, água, alimentos, entre outros. Alguns exemplos destes agentes tóxicos são: micotoxinas, metais e gases tóxicos.
Micotoxinas
Micotoxinas são metabólitos secundários do metabolismo de determinadas espécies de fungos, estas podem gerar danos à saúde humana quando interagem com o homem (BANDO et al., 2007; MIRIAM et al., 2005; PEREIRA, FERNANDO, 2011). Uma via capaz de gerar essa interação é pela ingestão de alimentos, como grãos, cereais, leite, frutas, etc., contaminados por essas toxinas, sendo que, os efeitos acarretados irão depender de fatores, como, o tipo de micotoxina, a quantidade e duração de exposição, e saúde do indivíduo. Por terem uma estrutura química que gera uma alta lipossolibilidade, as micotoxinas entram em contato com o material genônico das células facilmente, levando a mutações que alterem a sequência do DNA em regiões de genes importantes, como, o de supressão tumoral p53, BRCA1 e BRCA2, e ativação de proto-oncogenes, que resultam na indução do câncer (ADAM et al., 2017; PEREIRA, FERNANDO, 2011). Alguns exemplos de micotoxinas são as ocratoxinas, fumonisinas, tricoteceno e as aflotoxinas, as quais são consideradas substâncias carcinogênicas, sendo um dos fatores externos que levam a ocorrência do câncer (BANDO et al., 2007; PEREIRA, FERNANDO, 2011). 
 Ocratoxinas: As ocratoxinas são produzidas por fungos das espécies Aspergillus sp e Penicillium sp, sendo que o tipo que apresenta maior toxicidade é a ocratoxina A, desenvolvendo sua ação principalmente no sistema renal, acarretando nefrotoxicidade (ADAM et al., 2017; BANDO et al., 2007; KIM et al., 2016; MIRIAM et al., 2005; PEREIRA, FERNANDO, 2011). A ocratoxima tem sua toxicidade ativada após o processo de metabolismo oxidativo, o metabolito formado provoca ações genotóxicas por mecanismos que interferem no metabolismo da fenilalanina, inibindo a enzima que catalisa a formação do complexo fenilalanina-tRNA, por formação de adutos de DNA, além de aumentar o estresse oxidativo celular (ADAM et al., 2017; KIM et al., 2016; PEREIRA; FERNANDO, 2011).
Fumonisinas: Fumonisinas são micotoxinas produzidas por fungos do gênero Fusarium sp , estas são classificadas em diversos tipos, na qual o tipo B1 está associada com a genotoxicidade, principalmente de fígado e esôfago. O seu mecanismo de ação ocorre mediante inibição da enzima ceramida sintetase que catalisa a biossíntese de esfigolipídeos complexos, gerando como consequências o acúmulo de esfinganina e bases esfingóides livres, que são moléculas tóxicas e levam a lesão celular (ADAM et al., 2017; PEREIRA, FERNANDO, 2011).
Tricoteceno: Fungos do gênero Fusarium sp são dos responsáveis pela produção de tricotecenos, as três principais substâncias que compõem este grupo de micotoxinas são: Deoxynivalenol, Diacetoxyscirpenol e Toxina T-2, onde a duas últimas possuem ações mais tóxicas a saúde, induzindo a danos citotóxico, genotóxicos e no sistema imunológico, levando ao surgimento de cânceres (ADAM et al., 2017; PEREIRA, FERNANDO, 2011) .
Aflatoxinas: As aflatoxinas são produzidas por fungos das espécies Aspergillus flavus, Aspergillus parasiticus e Aspergillus nomius, sendo que, a aflatoxina B1 gerada pelos dois primeiros fungos acima citados, é tida como sendo a de maior potencial carcinogênico e hepatotóxico, essa micotoxina é metabolizada pela enzima hepática citocromo p450, gerando um metabólito tóxico (aflatoxina B1- epóxido) capaz de ligar-se a base nitrogenada guanina no DNA, induzindo a uma troca pela timina no gene de supressão tumoral da p53, o que acarreta num aumento na proliferação celular e geração de tumores, como por exemplo, o carcinoma hepatocelular, já que o RNA transcrito por este gene e a proteína formada (adutos) sofrem alterações e levam a lesão celulares bioquímicas (BANDO et al., 2007; KIM et al., 2016; MIRIAM et al., 2005; PEREIRA, FERNANDO, 2011).
Metais Carcinogênicos
Os metais carcinogênicos estão presentes no ambiente, como no solo, ar,constituindo os poluentes, na água o que pode infectar alimentos e chegar ao homem por manejo ocupacional, levando a diversas patologias cancerosas ou mutagênicas. Metais como Arsênio (Ar), Chumbo(Pb), Cromo(Cr), Cádmio(Cd) , Níquel(Ni) são considerados carcinogênicos e uma longa exposição a esses metais pode aumentar a vulnerabilidade a uma variedade de cânceres e a outras doenças, como, as cardiovasculares, os déficits neurológicos, e hipertensão. Portanto muitos estudos foram realizados para testar o potencial danoso desses metais em vários experimentos utilizando  enzimas ou proteínas que medeiam a toxicidadee carcinogenicidade desses metais, bem como seus efeitos associados à alterações nas vias de sinalização celular; danos no DNA via mecanismos oxidativos e não oxidativos; e ativação ou silenciamento da expressão gênica através de mecanismos epigenéticos, incluindo mudanças nos padrões de metilação do DNA e mudanças nos níveis de modificações das histonas pós-traducionais ( CHEROVA, ARITA, COSTA, 2012 ; ARITA et al., 2012 ; ARITA, COSTA, 2009). 
Através desses estudos pôde-se associar diretamente, alguns metais cancerígeno à órgãos específicos, a exemplo do Níquel que em exposição ocupacional crônica, está associado a carcinomas pulmonares e nasais e já com o Arsênio, tal exposição está relacionada com cânceres de pele, pulmão, bexiga, rim e fígado ( ARITA et al., 2012). Dois compostos derivados dos metais, Arsênio e Níquel após testes in vitro mostraram que exposição a compostos de Níquel leva ao acúmulo intracelular de íons de níquel, bem como mudanças nos padrões de metilação do DNA, condensação da cromatina, além da perda de acetilação de todas as quatro histonas, por inibição da atividade da histona acetiltransferase (HAT); aumento dos níveis de histona H3 lisina 9 dimetilação (H3K9me2 ), pela inibição da atividade de JHDM2A / JMJD1A; aumento da ubiquitinação de histonas, pela inibição da atividade de desubiquitinação de histonas sem ter efeito sobre a atividade ubiquitinante, e aumento dos níveis de histona H3Lysine 4 trimetilação (H3K4me3 ). Exposição in vitro ao arsênio demonstrou aumento dos níveis globais de H3K9me2 e H3K4me3 e diminuir o H3K27me3 global, e diversos estudos mencionam que o arsênico perturba os padrões de metilação do DNA global e específico de genes, bem como os níveis globais de modificações de histonas, e induz a hipometilação de DNA dos genes; como o gene da metalotienina e os genes supressores tumorais transcricionalmente silenciosos pela hipermetilação do promotor (ARITA et al., 2012 ; ARITA, COSTA, 2009). Diante disso, foram revisados os resultados dos primeiros testes em células mononucleares do sangue periférico (PBMCs) de seres humanos que estão expostos ocupacionalmente a compostos de níquel e ao arsênico em Bangladesh em sua água potável e sugerem que eles afetam a expressão gênica por mecanismos epigenéticos (ARITA et al., 2012;CHEROVA, ARITA, COSTA, 2012).
Outro estudo realizado com enzimas da família da dioxigenase dependente de ferro e 2-oxoglutarante, moduladores de histonas são alvos intracelulares que medeiam a toxicidade e carcinogenicidade do arsênio, cromo hexavalente e níquel, que eles são capazes de provocar modificações pós-traducionais de histonas e que afetam essas enzimas citadas entre outras (CHEROVA, ARITA, COSTA, 2012).O domínio JHDM2A, conhecido também como JMJD1A, pertence à família da dioxigenase dependente de ferro e 2-oxoglutarato e pode remover mono e dimetilação da histona H3 lisina 9 (H3K9), que ocorre catalisando a geração de espécies altamente reativas de oxigênio (ROS) na presença de oxigênio, ferro (Fe), 2-oxoglutarato e ácido ascórbico, onde ao atacar os grupos metila nas histonas lisinas vão produzir intermediários oxidados instáveis ​​que liberam formaldeído espontaneamente, resultante da remoção de grupos metila das histonas lisinas. A provável substituição do ferro do seu centro catalítico pelo níquel e a depleção de ascorbato reduzido pelo cromato e/ou, pelo arsênico podem atenuar sua atividade enzimática nas células. Após anos de estudos com o níquel, os pesquisadores chegaram a conclusão, de que um dos principais alvos intracelulares dos íons de níquel na célula é a família de enzimas dioxigenase dependente de ferro e 2-oxoglutarato (CHEROVA, ARITA, COSTA, 2012). 
Um dos metais carcinogênicos que podem reagir com o DNA e induzir a mutações,é o cromo hexavalente, onde seus compostos são considerados como potencialmente carcinógeno respiratórios ao homem, além de elevar outros tipos de carcinomas. Já os resultados obtidos com o Arsênio e seus compostos, comprovou que a exposição crônica ao arsênico inorgânico presente na água potável, pode levar à alterações estatisticamente significativas nas modificações globais de histonas pós-traducionais em uma população humana. Em suma, esse estudo demonstrou que os três metais são capazes de provocar mudanças nos níveis globais de modificações pós-traducionais tanto in vitro quanto in vivo ( CHEROVA, ARITA, COSTA, 2012). 
Gases Tóxicos 
A exposição a gases tóxicos é uma das principais vias de contaminação do homem, a diferentes compostos mutagênicos e carcinogênicos. O contato ocupacional com agentes genotóxicos em diversos setores industriais, ocasiona um maior risco para a saúde dos trabalhadores, exemplos de gases tóxicos que possuem constituintes que levam a alterações gênicas, são os oriundos de soldagem e gases anestésicos, os quais tem sido tema de pesquisas, para maior esclarecimentos de suas ações (KRISHNARAJ et al., 2017). 
A exposição a vapores de soldagem causa efeitos adversos à saúde, como inflamação crônica, febre, bronquite, fibrose e um possível risco de desenvolvimento de câncer de pulmão. Durante o processo de soldagem há emissão de uma mistura complexa de metais pesados, como cobalto (Co), ferro (Fe), cromo (Cr), manganês (Mn), níquel (Ni) e chumbo (Pb); óxidos tóxicos, incluindo o acetileno, o monóxido de carbono, nítricos e azotados, além de emitir radiação ultravioleta (UV), ionizante e nanopartículas. (KRISHNARAJ et al., 2017).
A Agência Internacional de Pesquisa sobre o Câncer (Iarc – InternationalAgency for ResearchonCancer) atualizou a classificação dos gases da solda e radiação UV da soldagem para agentes cancerígenos do Grupo 1, designação para agentes que apresentam evidências cancerígenas suficientes em seres humanos (KRISHNARAJ et al., 2017).
Sabe-se que vários componentes dos gases de soldagem interagem com o DNA, levando a mutações que acarretam na leitura incorreta da sequência nucleotídica, quebra de fita simples e dupla, e instabilidade genômica, preparando um cenário para a carcinogênese. Além disso, os vapores de soldagem são conhecidos por gerar espécies reativas de oxigênio (ROS), desencadeando estresse oxidativo. Desde sua categorização como possíveis carcinogênicos, os gases de solda ganharam atenção como agentes de alta prioridade para avaliação adicional do risco genotóxico para humanos (KRISHNARAJ et al., 2017).
Outra exposição ocupacional, que leva a condições potencialmente perigosas, são profissionais que trabalham na área hospitalar, os quais podem ser expostos a agentes, como, radiação ionizante, reagentes tóxicos, drogas anticâncer e gases anestésicos utilizados nas salas de operação. (SOUZA et al., 2016)
Os riscos ocupacionais relacionados à prática da anestesiologia, estão voltados à toxicidade dos anestésicos voláteis, que têm atraído uma atenção especial por conta de seu amplo uso clínico e seu potencial para gerar danos genéticos. Entretanto, alguns estudos a cerca da exposição ocupacional a anestésicos e danos sistêmicos ao DNA, detectados com base em diferentes parâmetros (ensaio cometa, micronúcleo - MN, troca de cromátides irmãs - SCE ou aberrações cromossômicas - CA) forneceram resultados inconsistentes; há alguns relatos demonstrando uma relação consistente entre a exposição a anestésicos e a incidência de danos genômicos, enquanto outros não encontraram essa associação. Portanto, determinar os efeitos indesejáveis ​​específicos causados ​​pelos gases anestésicos em humanos é de especial importância. (SOUZA et al., 2016)
Estudos de bio-monitorização humana sugeriram que existe forte relação entre a exposição a gases anestésicos e risco de genotoxicidade, para os profissionais da sala de cirurgia, já que estes passam um tempo considerável sendo expostos a estes agentes tóxicos. Testes genotoxicidade são ferramentas importantes para estimar risco genético causado pelas condições do local de trabalho. Respostas genotóxicas, aberrações cromossômicas, trocas de cromátides irmãs, testes de micronúcleos e cometassão frequentemente utilizados em estudos de bio-monitorização humana. Especialmente aberrações cromossômicas, micronúcleos no sangue periférico e as células bucais esfoliadas e os ensaios cometa são marcadores confiáveis para detectar possíveis danos no DNA e suscetibilidade ao câncer (O’DONOVAN, HAMMOND, 2015).
REFERÊNCIAS
ADAM, M. et al. Effects of different mycotoxins on humans , cell genome and their involvement in cancer ( Review ), Oncology Reports, n. 37, p. 1321-1336, 2017
BANDO, É. et al. Biomarcadores para avaliação da exposição humana às micotoxinas Biomarkers for assessment of human exposure to mycotoxins. J Bras Patol Med Lab, v. 43, n. 3, p. 175-180, 2007
KIM, J. et al. Interference with mutagenic aflatoxin B1-induced checkpoints through antagonistic action of ochratoxin A in intestinal cancer cells : a molecular explanation on potential risk of crosstalk between carcinogens. Oncotarget, v. 7, n. 26, 2016.  
KRISHNARAJ, J. et al. Exposure to welding fumes activates DNA damage response and redox-sensitive transcription factor signalling in Sprague-Dawley rats. Toxicology Letters, v. 274, p.8-19, 2017. 
MIRIAM, D. et al. Micotoxinas y cáncer. Rev Cubana Invest Biomed v. 24, n. 1, p. 54–59, 2005. 
O’DONOVAN, M. R.; HAMMOND, T. G. Is nitrous oxide a genotoxic carcinogen?  Oxford University Press, v. 30, n. 4, p.459-462, 7 abr. 2015. 
PEREIRA, K. C.; FERNANDO, C. Micotoxinas e seu Potencial Carcinogênico. Ensaios e Ciência, v. 15, p. 147–165, 2011. 
SOUZA,K. M. et al. Occupational exposure to anesthetics leads to genomic instability, cytotoxicity and proliferative changes. Mutation Research, v. 791, p.42-48, 2016.