Efectos toxicológicos inducidos por la coexposición a benzo(a)pireno y acetaminofén: Evaluación en modelo murino y estudio in silico

Abstract

La exposición simultánea a múltiples compuestos químicos se ha convertido en un desafío creciente para la salud pública y la investigación científica. El acetaminofén (APAP), ampliamente reconocido como uno de los fármacos analgésicos y antipiréticos más utilizados en el mundo, y el benzo(a)pireno (B[a]P), un hidrocarburo aromático policíclico con efectos carcinogénicos, son ejemplos de compuestos de uso cotidiano cuya interacción no ha sido completamente comprendida. Aunque el APAP es seguro en dosis terapéuticas, diversas condiciones de salud y factores externos, como la malnutrición, el alcoholismo, la exposición a contaminantes y el consumo de tabaco, pueden incrementar el riesgo de daño hepático inducido por este fármaco. Se ha demostrado que el B[a]P, presente en el humo del tabaco y en otras fuentes de contaminación ambiental, puede inducir la expresión de enzimas del citocromo P450 y agotar las reservas de antioxidantes, como el glutatión, lo que amplifica la toxicidad hepática del APAP. A pesar de la clara coexposición a acetaminofén y B[a]P, especialmente en personas que fuman, están expuestas a emisiones vehiculares o consumen alimentos contaminados con B[a]P, la información sobre cómo la preexposición al B[a]P influye en el daño hepático causado por dosis no hepatotóxicas de acetaminofén sigue siendo limitada. El objetivo de esta tesis es determinar si la exposición conjunta a dosis no hepatotóxicas de B[a]P y APAP puede inducir daño hepático en modelos murinos, y explorar los mecanismos moleculares asociados a esta coexposición. Adicionalmente, se pretende, a través de herramientas computacionales como el docking molecular inverso y simulaciones de dinámica molecular, identificar proteínas humanas clave que puedan interactuar con B[a]P y APAP, para evaluar el posible impacto de la coexposición en procesos biológicos fundamentales. En el estudio de coexposición utilizando el modelo murino, ratones de la cepa ICR fueron tratados con 50 mg/kg de B[a]P o un vehículo durante tres días, seguido de 200 mg/kg de APAP o un vehículo. El daño hepático se evaluó mediante análisis histopatológico, medición de la actividad de transaminasas séricas y análisis de expresión génica. En el grupo expuesto a B[a]P/APAP, se observaron diversos cambios histológicos, como balonización de hepatocitos, esteatosis, necrosis, inflamación y apoptosis, con un aumento en los niveles de transaminasas ALT y AST los cuales estuvieron correlacionados con el nivel de daño o alteraciones histopatológicas. Adicionalmente, se detectó un aumento en la expresión del gen citocromo P450 Cyp1a1, junto con una disminución en la expresión de citocromo Cyp2e1, superóxido dismutasa 1 (Sod1), el receptor activado por proliferadores de peroxisomas gamma (Ppar-γ) y la caspasa 3 (Casp3). Estos resultados sugieren que la preexposición a B[a]P incrementa la susceptibilidad al daño hepático inducido por APAP, probablemente debido a cambios en la expresión génica relacionados con el metabolismo, el equilibrio redox y la proliferación celular. En cuanto al estudio computacional, se realizó un docking molecular inverso con B[a]P, APAP y tres metabolitos de APAP sobre 689 proteínas humanas involucradas en diversos procesos biológicos. Cinco proteínas fueron seleccionadas según su alta afinidad de acoplamiento y su participación en múltiples vías biológicas. Las simulaciones de dinámica molecular mostraron que B[a]P interactúa principalmente mediante interacciones hidrofóbicas y apilamiento π con proteínas como LXR-β, HSP90α, HSP90β y AKT1, mientras que AM404, un metabolito del APAP, formó enlaces de hidrógeno e interacciones hidrofóbicas. Estas simulaciones confirmaron una alta estabilidad conformacional en los complejos, con excepción de la proteína AKT1 y sugieren un impacto significativo en la regulación del estrés celular, el metabolismo lipídico y la proliferación celular, lo que podría influir en la respuesta a la toxicidad hepática. Este trabajo presenta importantes implicaciones para la salud pública, ya que proporciona una base sólida para comprender cómo la exposición conjunta a fármacos de uso común y contaminantes ambientales puede incrementar el riesgo de toxicidad hepática, lo que subraya la necesidad de desarrollar nuevos estudios que permitan ofrecer políticas preventivas y estrategias terapéuticas adecuadas.