Papel da mistura de agrotóxicos na progressão tumoral em modelo de estudo in vitro

Orientador(a): Prof. Dr. Ciro Alberto de Oliveira RibeiroCoorientador(a): Prof. Dr. Francisco Filipak NetoTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular. Defesa : Curitiba, 21/12/2022Inclui referências: p. 114-134Resumo: Nos últimos anos o uso de agrotóxicos aumentou em todo mundo, e bateu recordes no Brasil. Dos cinco principais agrotóxicos utilizados no país, dois estão banidos da União Europeia há quase 20 anos (atrazina e acefato) e o campeão de vendas, glifosato, está previsto de banimento após dezembro de 2022. Boa parte dos ingredientes ativos que compõe agrotóxicos liberados recentemente também está banida ou sob severas restrições em países desenvolvidos. Entre os principais produtores de alimentos do mundo, o Brasil exporta diversos produtos, especialmente para a União Europeia onde a legislação com relação a agrotóxicos é consideravelmente mais severa. Desse modo, além de afetar a qualidade de vida da população brasileira, o uso intensivo de agrotóxicos no país pode ter consequências negativas para além de suas fronteiras e comprometer a segurança alimentar. Diversos estudos revelaram efeitos negativos relacionados à exposição a agrotóxicos, especialmente quanto ao seu potencial carcinogênico. No entanto, a investigação do efeito de agrotóxicos e seus metabólitos na progressão tumoral é uma abordagem relativamente recente, especialmente considerando a exposição a misturas dessas substâncias. Dada a relevância desse tema, escolhemos como modelos deste estudo as linhagens de melanoma murino B16-F1 e humana de leucemia monocítica aguda (THP-1). Na linhagem B16-F1, a exposição às misturas dos principais agrotóxicos e metabólitos utilizados no Brasil modulou importantes características associadas à malignidade tumoral, como aumento da viabilidade, atividade de efluxo de rodamina B e calceína-AM, migração e invasão celular, mas regulou negativamente a capacidade de formação de colônias. A expressão de genes relacionados ao fenótipo de multidrug resistence (MDR), como Abcb1, Abcc1, e Abcc4 foi regulada positivamente, bem como a expressão de genes associados ao remodelamento da matriz extracelular (Mmp14) e invasividade (Cd44), ao passo que os inibidores teciduais de metaloproteinases de matriz (Timps 1, 2, e 3) foram regulados negativamente. Por outro lado, em macrófagos THP-1, as misturas de agrotóxicos e metabólitos promoveram citotoxicidade inespecífica, sem modular a atividade fagocítica, produção de espécies reativas de oxigênio e mortalidade celular. Além disso, as análises de importantes citocinas inflamatórias, especialmente devido a redução dos níveis de secreção do fator de necrose tumoral (TNF) e aumento dos níveis de IL-8 que é associada à promoção tumoral fornecem suporte à hipótese de que a exposição a essas misturas pode estimular a polarização de macrófagos para o fenótipo M2. Em conjunto, os resultados alertam sobre os impactos negativos que a exposição a agrotóxicos pode acarretar sobre a progressão tumoral e prognóstico de pacientes com câncer, ao favorecer a aquisição de características associadas a malignidade tumoral. Além disso, destaca a necessidade de um olhar mais crítico por parte do poder público brasileiro frente ao aumento do uso de agrotóxicos observados nos últimos anos e especialmente com relação ao Projeto de Lei 6.299/2002. Nesse projeto, pretende-se facilitar o processo de liberação de novos agrotóxicos, o que pode ser catastrófico para a saúde da população e a biota em geral e até mesmo dificultar a exportação de produtos brasileiros para países da União Europeia.Abstract: In recent years, the use of pesticides has increased worldwide, and has broken records in Brazil. Of the five main pesticides used in the country, two have been banned from the European Union for almost 20 years (atrazine and acephate) and the best seller, glyphosate, is expected to be banned after December 2022. Most of the active ingredients that make up recently released pesticides it is also banned or under severe restrictions in developed countries. Among the main food producers in the world, Brazil exports several products, especially to the European Union, where legislation regarding pesticides is considerably stricter. Thus, in addition to affecting the life's quality of the Brazilian population, the intensive use of pesticides in the country can have negative consequences beyond its borders and compromise food security. Several studies have revealed negative effects related to pesticide exposures, especially regarding their carcinogenic potential. However, the investigation of the effect of pesticides and their metabolites on tumor progression is a relatively recent approach, especially considering exposure to mixtures of these substances. Given the relevance of this topic, we chose murine melanoma B16-F1 and human acute monocytic leukemia (THP-1) cell lines as models for this study. In the B16-F1 lineage, exposure to mixtures of the main pesticides and metabolites used in Brazil modulated important features associated with tumor malignancy, such as increased viability, rhodamine B and calcein-AM efflux activity, cell migration, and invasion, but impaired the ability to form colonies. The expression of genes related to the multidrug resistance (MDR) phenotype, such as Abcb1, Abcc1, and Abcc4 was upregulated, as well as the expression of genes associated with extracellular matrix remodeling (Mmp14) and invasiveness (Cd44), whereas the tissue inhibitors of matrix metalloproteinases (Timps 1, 2, and 3) were downregulated. On the other hand, in THP-1 macrophages, mixtures of pesticides and metabolites promoted nonspecific cytotoxicity, without modulating phagocytic activity, production of reactive oxygen species and cell mortality. In addition, analyses of important inflammatory cytokines, mainly due to reduced levels of tumor necrosis factor (TNF) secretion and increased IL-8 associated with tumor promotion, support the hypothesis that exposure to these mixtures can stimulate the polarization of macrophages towards the M2 phenotype. Together, the results warn about the negative impacts that pesticide exposures might have on tumor progression and prognosis of cancer patients, by favoring the acquisition of characteristics associated with tumor malignancy. In addition, it highlights the need for a more critical view on the Brazilian public authorities in relation to the increased pesticides use observed in recent years and especially in relation to Bill 6,299/2002. In this project, it is intended to facilitate the process of releasing new pesticides, which can be catastrophic for the health of the population and biota in general and even hinder to export Brazilian products to countries in the European Union

Papel da mistura de agrotóxicos na progressão tumoral em modelo de estudo in vitro

Orientador(a): Prof. Dr. Ciro Alberto de Oliveira RibeiroCoorientador(a): Prof. Dr. Francisco Filipak NetoTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular. Defesa : Curitiba, 21/12/2022Inclui referências: p. 114-134Resumo: Nos últimos anos o uso de agrotóxicos aumentou em todo mundo, e bateu recordes no Brasil. Dos cinco principais agrotóxicos utilizados no país, dois estão banidos da União Europeia há quase 20 anos (atrazina e acefato) e o campeão de vendas, glifosato, está previsto de banimento após dezembro de 2022. Boa parte dos ingredientes ativos que compõe agrotóxicos liberados recentemente também está banida ou sob severas restrições em países desenvolvidos. Entre os principais produtores de alimentos do mundo, o Brasil exporta diversos produtos, especialmente para a União Europeia onde a legislação com relação a agrotóxicos é consideravelmente mais severa. Desse modo, além de afetar a qualidade de vida da população brasileira, o uso intensivo de agrotóxicos no país pode ter consequências negativas para além de suas fronteiras e comprometer a segurança alimentar. Diversos estudos revelaram efeitos negativos relacionados à exposição a agrotóxicos, especialmente quanto ao seu potencial carcinogênico. No entanto, a investigação do efeito de agrotóxicos e seus metabólitos na progressão tumoral é uma abordagem relativamente recente, especialmente considerando a exposição a misturas dessas substâncias. Dada a relevância desse tema, escolhemos como modelos deste estudo as linhagens de melanoma murino B16-F1 e humana de leucemia monocítica aguda (THP-1). Na linhagem B16-F1, a exposição às misturas dos principais agrotóxicos e metabólitos utilizados no Brasil modulou importantes características associadas à malignidade tumoral, como aumento da viabilidade, atividade de efluxo de rodamina B e calceína-AM, migração e invasão celular, mas regulou negativamente a capacidade de formação de colônias. A expressão de genes relacionados ao fenótipo de multidrug resistence (MDR), como Abcb1, Abcc1, e Abcc4 foi regulada positivamente, bem como a expressão de genes associados ao remodelamento da matriz extracelular (Mmp14) e invasividade (Cd44), ao passo que os inibidores teciduais de metaloproteinases de matriz (Timps 1, 2, e 3) foram regulados negativamente. Por outro lado, em macrófagos THP-1, as misturas de agrotóxicos e metabólitos promoveram citotoxicidade inespecífica, sem modular a atividade fagocítica, produção de espécies reativas de oxigênio e mortalidade celular. Além disso, as análises de importantes citocinas inflamatórias, especialmente devido a redução dos níveis de secreção do fator de necrose tumoral (TNF) e aumento dos níveis de IL-8 que é associada à promoção tumoral fornecem suporte à hipótese de que a exposição a essas misturas pode estimular a polarização de macrófagos para o fenótipo M2. Em conjunto, os resultados alertam sobre os impactos negativos que a exposição a agrotóxicos pode acarretar sobre a progressão tumoral e prognóstico de pacientes com câncer, ao favorecer a aquisição de características associadas a malignidade tumoral. Além disso, destaca a necessidade de um olhar mais crítico por parte do poder público brasileiro frente ao aumento do uso de agrotóxicos observados nos últimos anos e especialmente com relação ao Projeto de Lei 6.299/2002. Nesse projeto, pretende-se facilitar o processo de liberação de novos agrotóxicos, o que pode ser catastrófico para a saúde da população e a biota em geral e até mesmo dificultar a exportação de produtos brasileiros para países da União Europeia.Abstract: In recent years, the use of pesticides has increased worldwide, and has broken records in Brazil. Of the five main pesticides used in the country, two have been banned from the European Union for almost 20 years (atrazine and acephate) and the best seller, glyphosate, is expected to be banned after December 2022. Most of the active ingredients that make up recently released pesticides it is also banned or under severe restrictions in developed countries. Among the main food producers in the world, Brazil exports several products, especially to the European Union, where legislation regarding pesticides is considerably stricter. Thus, in addition to affecting the life's quality of the Brazilian population, the intensive use of pesticides in the country can have negative consequences beyond its borders and compromise food security. Several studies have revealed negative effects related to pesticide exposures, especially regarding their carcinogenic potential. However, the investigation of the effect of pesticides and their metabolites on tumor progression is a relatively recent approach, especially considering exposure to mixtures of these substances. Given the relevance of this topic, we chose murine melanoma B16-F1 and human acute monocytic leukemia (THP-1) cell lines as models for this study. In the B16-F1 lineage, exposure to mixtures of the main pesticides and metabolites used in Brazil modulated important features associated with tumor malignancy, such as increased viability, rhodamine B and calcein-AM efflux activity, cell migration, and invasion, but impaired the ability to form colonies. The expression of genes related to the multidrug resistance (MDR) phenotype, such as Abcb1, Abcc1, and Abcc4 was upregulated, as well as the expression of genes associated with extracellular matrix remodeling (Mmp14) and invasiveness (Cd44), whereas the tissue inhibitors of matrix metalloproteinases (Timps 1, 2, and 3) were downregulated. On the other hand, in THP-1 macrophages, mixtures of pesticides and metabolites promoted nonspecific cytotoxicity, without modulating phagocytic activity, production of reactive oxygen species and cell mortality. In addition, analyses of important inflammatory cytokines, mainly due to reduced levels of tumor necrosis factor (TNF) secretion and increased IL-8 associated with tumor promotion, support the hypothesis that exposure to these mixtures can stimulate the polarization of macrophages towards the M2 phenotype. Together, the results warn about the negative impacts that pesticide exposures might have on tumor progression and prognosis of cancer patients, by favoring the acquisition of characteristics associated with tumor malignancy. In addition, it highlights the need for a more critical view on the Brazilian public authorities in relation to the increased pesticides use observed in recent years and especially in relation to Bill 6,299/2002. In this project, it is intended to facilitate the process of releasing new pesticides, which can be catastrophic for the health of the population and biota in general and even hinder to export Brazilian products to countries in the European Union

Immunotoxicity of relevant mixtures of pesticides and metabolites on THP-1 cells

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