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Publicação
A ação protetora do selenito de sódio e da selenometionina na toxidade exercida por compostos de mercúrio no sistema da tiorredoxina das células de neuroblastoma
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Orientador(es)
Resumo(s)
O mercúrio (Hg) é um poluente global sem função biológica conhecida. A principal via de exposição dos humanos a este xenobiótico é através do consumo de peixe onde o mercúrio se encontra na forma de metilmercúrio (MeHg). De facto, o MeHg trata-se da forma de mercúrio mais perigosa para a saúde humana, o que advém de algumas das suas características toxicocinéticas tais como o facto de atravessar facilmente barreiras biológicas, distribuir-se por todo o corpo e ser lentamente eliminado do organismo. Todos estes fatores contribuem para a neurotoxicidade deste composto e para as preocupações relativamente aos efeitos que pode originar na saúde dos seres humano. Por sua vez, a exposição a compostos inorgânicos de mercúrio (Hg2+) acontece principalmente em contextos ocupacionais onde exista vapor de mercúrio (Hgv0) ou pela libertação do último da superfície das amálgamas dentárias e sua subsequente oxidação a Hg2+ no organismo. A exposição aos compostos mercuriais pode afetar vários órgãos, sendo a gravidade e o tipo de efeitos dependente do tempo de exposição e da dose. Assim, tanto o MeHg como o Hgv0 conseguem atravessar a barreira hemato-encefálica e causar efeitos neurotóxicos graves. No entanto, estes compostos podem ainda originar efeitos noutros órgãos como os rins, sistema cardiovascular e sistema imunitário. Os compostos mercuriais conseguem também atravessar a placenta e causar efeitos teratogénicos. O MeHg e o Hg2+ são compostos electrofílicos que têm a capacidade de se ligar aos grupos tiol (-SH) dos resíduos de cisteína (Cys) de péptidos e de enzimas. No entanto, os grupos selenol (-SeH) dos resíduos de selenocisteína (SeC) são ainda mais propensos a serem atacados por compostos electrofílicos e, por isso, as selenoenzimas são um alvo potencial dos compostos mercuriais. De facto, a interação entre selénio (Se) e mercúrio é um dos exemplos de antagonismo biológico melhor conhecidos e o efeito protetor do primeiro relativamente à toxicidade do último foi já observada em vários organismos. O sistema da tiorredoxina (Trx) é o principal responsável pela manutenção do estado redox das células e esta função envolve a redução de grupos tiol mediada por grupos selenol da tiorredoxina redutase (TrxR). Recentemente foi demonstrado in vitro com enzimas purificadas e em linhas celulares que o MeHg e o Hg2+ inibem a atividade das proteínas deste sistema, sendo que a enzima TrxR é particularmente suscetível a este tipo de inibição. Foi também demonstrado in vitro que a suplementação com selénio consegue reativar a TrxR inibida pelo mercúrio e recuperar a sua atividade.
Assim, no presente trabalho procurou-se avaliar os efeitos da co-exposição de compostos de selénio na interação entre os compostos mercuriais e o sistema da tiorredoxina. Para tal, foram realizados ensaios toxicológicos com uma linha celular de neuroblastoma humano (células SH-SY5Y). Após a realização de ensaios de viabilidade com MTT, o MeHg revelou-se mais citotóxico para as células provocando uma redução no crescimento celular em cerca de 50% a uma concentração de 0,6 μM ao fim de 72 horas de exposição, por oposição aos 8,7 μM do Hg2+. O selenito de sódio (Na2SeO3), selenato de sódio (Na2SeO4) e selenometionina (SeMet) não causaram uma redução em 50% no crescimento celular mesmo a concentrações de 100 μM e o mesmo foi observado quando as células foram tratadas com selenocistina (SeC-SeC) em concentrações até 50 μM. Também se observou que o MeHg se trata de um inibidor mais potente da atividade enzimática da TrxR em lisados celulares do que o Hg2+ (70 vs. 50% de inibição a 5 μM de MeHg e de Hg2+, respetivamente). Como tal, estes resultados apontam para a existência de diferenças importantes entre o comportamento tóxico do MeHg e do Hg2+ em relação às células SH-SY5Y. Adicionalmente, os compostos de selénio demonstraram um efeito protetor significativo quando co-expostos com os compostos mercuriais, apesar de não terem sido capazes de evitar por completo a inibição da atividade enzimática da TrxR causada pelos últimos. Para além disso, o efeito benéfico da co-exposição ao Se verificou-se principalmente a concentrações mais baixas dos compostos mercuriais, sendo que a níveis mais elevados foi possível observar-se alguns efeitos pró-oxidantes associados a este micronutriente.
Mercury (Hg) is a global contaminant without a known biological function. Methylmercury (MeHg) is the most dangerous form of mercury to human health and it is present in fish and seafood in variable amounts. Some features of MeHg toxicokinetics such as, its fast uptake across membranes, including the brain-blood barrier and the placenta, its distribution through the whole body and its slow elimination contribute to increased concerns about its effects on the human central nervous system (CNS). Its neurotoxic properties are of particular concern in infants and developing embryos. In its turn, exposure to inorganic compounds of Hg (Hg2+) is primarily observed in occupational contexts where mercury vapour (Hgv0) might be involved and subsequently oxidized to Hg2+ in the organism. Mercurials bind to thiol (-SH) containing enzymes and proteins but selenols (-SeH) have a lower pKa than thiols and, under physiological conditions, are fully ionized to selenolates (-Se-), making them more reactive and easily able to interact with Hg. In fact, the interaction between selenium (Se) and mercury is one of the best known examples of biological antagonism and the protective effect of the former against the latter’s toxicity has been observed in a number of organisms. The thioredoxin system is the major system responsible for maintaining the redox state of cells and this function involves thiol reduction mediated by selenol groups in thioredoxin reductase (TrxR). In fact, it has been shown that Se supplementation can reactivate the mercury-inhibited TrxR and recover the enzyme activity in vitro. In this work, the effects of mercurials and different Se compounds on the growth of human neuroblastoma SH-SY5Y cells were assessed by the MTT cell viability assay. MeHg was more toxic than Hg2+, having a rather lower (> 15 fold) GI50 (0,6 vs. 8,7 μM) after 72 hours of exposure. Sodium selenite (Na2SeO3), sodium selenite (Na2SeO4) and selenomethionine (SeMet) did not cause a reduction in cell growth by 50% even at concentrations as high as 100 μM and the same was seen when cells were treated with selenocystine (SeC-SeC) in concentrations up to 50 μM. MeHg is also a stronger inhibitor of TrxR activity in cell lysates than Hg2+ (70 vs. 50% inhibition at 5 μM of MeHg and Hg2+, respectively). Therefore, these results show important differences between the toxic behaviour of MeHg and Hg2+ in human neuroblastoma SH-SY5Y cells. Furthermore, the Se compounds showed a significant protective effect when co-exposed to mercurials although they were not able to fully prevent the inhibition of TrxR caused by the previous.
Mercury (Hg) is a global contaminant without a known biological function. Methylmercury (MeHg) is the most dangerous form of mercury to human health and it is present in fish and seafood in variable amounts. Some features of MeHg toxicokinetics such as, its fast uptake across membranes, including the brain-blood barrier and the placenta, its distribution through the whole body and its slow elimination contribute to increased concerns about its effects on the human central nervous system (CNS). Its neurotoxic properties are of particular concern in infants and developing embryos. In its turn, exposure to inorganic compounds of Hg (Hg2+) is primarily observed in occupational contexts where mercury vapour (Hgv0) might be involved and subsequently oxidized to Hg2+ in the organism. Mercurials bind to thiol (-SH) containing enzymes and proteins but selenols (-SeH) have a lower pKa than thiols and, under physiological conditions, are fully ionized to selenolates (-Se-), making them more reactive and easily able to interact with Hg. In fact, the interaction between selenium (Se) and mercury is one of the best known examples of biological antagonism and the protective effect of the former against the latter’s toxicity has been observed in a number of organisms. The thioredoxin system is the major system responsible for maintaining the redox state of cells and this function involves thiol reduction mediated by selenol groups in thioredoxin reductase (TrxR). In fact, it has been shown that Se supplementation can reactivate the mercury-inhibited TrxR and recover the enzyme activity in vitro. In this work, the effects of mercurials and different Se compounds on the growth of human neuroblastoma SH-SY5Y cells were assessed by the MTT cell viability assay. MeHg was more toxic than Hg2+, having a rather lower (> 15 fold) GI50 (0,6 vs. 8,7 μM) after 72 hours of exposure. Sodium selenite (Na2SeO3), sodium selenite (Na2SeO4) and selenomethionine (SeMet) did not cause a reduction in cell growth by 50% even at concentrations as high as 100 μM and the same was seen when cells were treated with selenocystine (SeC-SeC) in concentrations up to 50 μM. MeHg is also a stronger inhibitor of TrxR activity in cell lysates than Hg2+ (70 vs. 50% inhibition at 5 μM of MeHg and Hg2+, respectively). Therefore, these results show important differences between the toxic behaviour of MeHg and Hg2+ in human neuroblastoma SH-SY5Y cells. Furthermore, the Se compounds showed a significant protective effect when co-exposed to mercurials although they were not able to fully prevent the inhibition of TrxR caused by the previous.
Descrição
Teses de mestrado, Controlo da Qualidade e Toxicologia dos Alimentos, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2014
Palavras-chave
Mercúrio Metilmercúrio Selénio Tiorredoxina Tiorredoxina redutase Selenoproteínas Teses de mestrado - 2014