Identificación de determinantes genéticos de susceptibilidad a la toxicidad de plaguicidas

Resumen

Los plaguicidas son sustancias químicas ampliamente utilizadas para el control de plagas y aumentar la producción agrícola. Su uso intensivo contribuye a la contaminación del medio ambiente que, junto a los residuos presentes en la dieta, incrementa la exposición de la población general a dosis bajas. Sin embargo, los trabajadores de invernadero en zonas de agricultura intensiva, como ocurre en la costa de Andalucía y especialmente en Almería, presentan una exposición más acusada debido al uso regular que hacen de estos productos a lo largo de su vida laboral. Aunque la toxicidad aguda por exposición a dosis altas se conoce bien y es fácil de detectar y diagnosticar, la toxicidad crónica por exposición a largo plazo a dosis bajas es difícil de evaluar y sigue siendo objeto de debate científico. En los países desarrollados existe una preocupación creciente acerca de los riesgos crónicos que pueden presentar estos compuestos sobre la salud. Cada vez hay más evidencias de que la exposición crónica a plaguicidas se asocia a diversos efectos adversos en salud, como neurotoxicidad, carcinogénesis, inmunotoxicidad y alteraciones de la reproducción y el desarrollo. Sin embargo, dada su baja incidencia entre todos los expuestos, sería necesario identificar los mecanismos por los que estos productos químicos pueden contribuir a tales efectos crónicos. Los plaguicidas son metabolizados en el organismo hacia metabolitos menos tóxicos, aunque en ocasiones ocurre el fenómeno opuesto, la bioactivación metabólica. Los polimorfismos en genes que codifican enzimas metabolizadoras de xenobióticos (XME),implicadas en la biotransformación de plaguicidas,pueden explicaren parte la amplia variabilidad interindividual en la capacidad de metabolizar los plaguicidas y, por tanto,pueden determinarla mayor o menor susceptibilidad de las personas expuestas. Lasenzimas de fase I y II de la biotransformación de xenobióticos como son los citocromos P450, esterasasy Glutation S-transferasas (GST), constituyen las XME mejor conocidas que están implicadas en la detoxificación de plaguicidas, en particular los organofosforados (OPs). En el presente trabajo se pretende valorar la contribución de ciertos polimorfismos de genes que codifican enzimas de fase I y II implicadas en la biotransformación de plaguicidas sobre la toxicidad de dichos agentes.La población estudiada está compuesta por 277 individuos de El Poniente de Almería (Andalucía, España). De ellos, 186 sujetos trabajan en agricultura intensiva de forma regular con exposición crónica a diversos plaguicidas y 91 individuos no expuestos a plaguicidas que actúan como controles. Mientras que todos los controles son españoles reclutados en el Centro de Prevención de Riesgos Laborales de Almería, los trabajadores estaban constituidos por dos poblaciones diferentes 47 españoles y 139 marroquíes, debido a la importancia social y laboral de la inmigración en Almería. La población de estudio se evaluó en dos períodos diferentes de una misma campaña agrícola uno de alta exposición, en la que se usa una mayor cantidad de plaguicidas, y otro de baja exposición, en la que la aplicación de plaguicidas es menos intensa y frecuente. Todos los trabajadores proporcionaron dos muestras de sangre, una en cada periodo de estudio. Se genotiparon los polimorfismos de los genes de las enzimas colinesterasa (BCHE-A y K), paraoxonasa (PON1 192, 55, -108), citocromos P450 (CYP2D6*4, CYP2C19*2 y CYP3AP1*3) y glutation S-transferasa (GSTM1 y GSTT1), mediante sondas TaqMan. Se analizaron las frecuencias alélicas y genotípicas, el equilibrio Hardy-Weinberg, el desequilibrio de ligamiento y los haplotipos, tanto en los controles como en los trabajadores (españoles y marroquíes). Además, se compararon las frecuencias alélicas de españoles con las de otras poblaciones de Europa, América, Asia y África (en esta última se incluyeron también la población marroquí estudiada). Por otro lado, se evaluó el daño del ADN en un subgrupo de 39 trabajadores de invernadero expuestos a plaguicidas mediante la determinación de los niveles de N7-metildeoxyguanosina (N7-MedG) en sangre, un aducto que se considera un biomarcador robusto de exposición reciente a agentes químicos metilantes. Se midió en ADN extraído de sangre obtenida durante dos periodos agrícolas, alta y baja exposición, mediante la técnica Inmunoslot blot (ISB). Debido a las diferencias en el origen ancestral de los trabajadores evaluados, se realizó un estudio de la estructura poblacional mediante el programa STRUCTURE entre la población española y marroquí para determinar si era posible realizar análisis posteriores considerando la variable exposición sin tener en cuenta el origen poblacional. Al comparar en ambas poblaciones las frecuencias de los genotipos y alelos considerados de riesgo se observan frecuencias significativamente mayores de PON1 -108T y CYP2D6*4 en la población española y de PON1 192R, CYP3AP1*1 y alelo nulo de GSTT1 en la población marroquí. Sin embargo, al comparar por grado de exposición (controles frente a trabajadores), se observan diferencias significativas en BCHE-K, PON1 -108T, CYP2D6*4y CYP3AP1*3. En líneas generales, los trabajadores presentan una menor frecuencia de genotipos de riesgo, lo que podría explicarse por el efecto de trabajador sano por una presunta presión ocupacional frente a individuos genéticamente susceptibles. El desequilibrio de ligamiento y el análisis de haplotipos pueden ser también útiles para identificar el significado funcional de los polimorfismos genéticos. La frecuencia de haplotipos que no contienen alelos de mayor susceptibilidad genética a plaguicidas es mayor en población marroquí para los SNPs de BCHE y en población española para los SNPs de PON1. Ambos SNPs están en desequilibrio de ligamiento, pero en diferente grado. El desequilibrio de ligamiento entre los SNPs rs1803274 (BCHE-K) y rs1799807 (BCHE-A) es muy alto (tan solo se encontró un individuo KK-UA), mientras que entre los SNPs rs662 (PON1 Q192R), rs854560 (PON1 L55M) y rs705379 (PON1 -108C/T) el desequilibrio es bajo. En líneas generales, las frecuencias alélicas de los polimorfismos genéticos seleccionados en la población de estudio (españoles y marroquíes) no son significativamente diferentes a las de europeos y americanos, pero sí a las de africanos y asiáticos. Los alelos en los que se encontraron diferencias significativas son PON1 192R, PON1 55L, PON1 108C, CYP2D6*4yCYP3AP1*3. Los aductos de ADN N7-MedG y, por tanto, los niveles de alquilación del ADN, en trabajadores de agricultura intensiva fueron significativamente mayores en el período de alta exposición a plaguicidas con respecto al de baja exposición. Eso significa que la exposición a plaguicidas puede producir alquilación del ADN, lo que representa un indicio de genotoxicidad de estos agentes. El análisis de estructura poblacional realizado en base a los polimorfismos genéticos estudiados, aun no siendo los marcadores más adecuados para este tipo de estudios y utilizando el mejor ajuste K=2, muestra que los españoles y marroquíes tienen orígenes ancestrales muy parecidos entre sí. Al comparar con otras poblaciones europeas y africana, se observa que las poblaciones estudiadas tienen orígenes genéticos ancestrales comunes a la población europea y muy alejada de la africana. Además, al ajustar a K=3, se aprecia un tercer componente ancestral con una proporción un poco superior en españoles que en europeos y marroquíes, que puede ser debido a un origen más complejo de la población española, que se ve reflejada en una mayor diversidad haplotípica que la de la población del Norte de Europa. En definitiva, la información obtenida del presente estudio permite ampliar nuestro conocimiento sobre la susceptibilidad diferencial de carácter genético hacia tóxicos ambientales (especialmente plaguicidas) y puede ser útil para posteriores investigaciones para la hora de entender mejor la variabilidad toxicocinética interindividual en respuesta a la exposición a plaguicidas.