MECANISMOS MOLECULARES DE TOXICIDAD

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Universidad Nacional del Litoral Ciudad Universitaria.

Facultad de Bioquímica y Ciencias Biológicas C.C. 242 - S3000 Santa Fe Secretaría de Ciencia y Técnica Tel.: (0342) 4575215/6 - Int. 117

Dirección de Posgrado [email protected]

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MECANISMOS MOLECULARES DE TOXICIDAD

Con créditos para el Doctorado en Ciencias Biológicas

Directoras: Dra. María Fernanda Simoniello, Dra. Gisela Laura Poletta

Docentes:

Dra. Ma. Gabriela Acosta (INTA, E.R; Arg.) Dra. Marta A. Carballo (FFyB, UBA; Arg.)

Dr. Gerardo D. Castro (UNSAM-CONICET; Arg.) Dra. María Eugenia Gonsebatt (UNAM; Méx.) Esp. Tox. Carlos Mastandrea (FBCB UNL; Arg.) Dra. Monica Muñoz de Toro (FBCB UNL; Arg.) Dra. Ofelia Olivero (NIH; USA)

Dr. Enrique Paravani (FBioIng UNER; Arg.)

Dra. Gisela L. Poletta (FBCB UNL-CONICET; Arg.) Dra. Andrea Rossi (INALI UNL-CONICET; Arg.) Dra. María Fernanda Simoniello (FBCB UNL; Arg.) Dra. Adriana Torres (FBIOyF UNR-CONICET; Arg.) Dr. Eugenio Vilanova (U de Elche; España)

Colaboradores:

Gabriela Altamirano - Florencia Rosetti – Lucía Odetti – Carlina Colussi – Gina de Giusto-Honorat

Objetivos

- Revisar los conceptos básicos y fundamentos de la Toxicología

- Revisar los fundamentos de Estrés oxidativo e interpretar los diseños experimentales de los trabajos propuestos

- Comprender las bases bioquímicas de la toxicidad - Estudiar las bases moleculares de daño

- Comprender el proceso de embriotoxicidad, neurotoxicidad, mutagénesis y su relación con la carcinogénesis

- Conocer diversas pruebas para evaluación de toxicidad celular

- Integrar los conocimientos teóricos con las actividades de laboratorio.

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Perfil de los alumnos y requisitos de formación previa de los inscriptos:

Graduados de las Carreras de Bioquímica, Licenciaturas en Biotecnología, en Biología y Biodiversidad, en Saneamiento Ambiental, Ciencias Veterinarias, Agronomía, Medicina y carreras afines. Se evaluará la participación de estudiantes avanzados de estas carreras, y estudiantes con becas de iniciación que estén trabajando en la temática. En el caso de no graduados deberán justificar por su currículum vitae condiciones de formación suficientes que serán evaluadas por las Directoras del Curso

Fecha: 18 al 22 de septiembre de 2017

Carga horaria total: 45 horas Distribución de las actividades:

Nº de clases teóricas: 15 (30 horas) Nº de clases prácticas: 5 (15 horas)

Número de vacantes:

Teóricas: 30

Prácticas: 15 (exclusivo para graduados)

Criterios de selección: por Curriculum vitae (art 9º) y carta de intención

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Programa analítico

EJE TEMATICO 1: Generalidades y Modelos de estudio en Toxicología

Introducción a la Toxicología. Definiciones históricas de la disciplina. Dosis.

Exposición. Efecto. Relación dosis-respuesta. Toxicinética de los xenobióticos (biodisponibilidad, absorción, distribución, depósito, eliminación). Metabolismo de los xenobióticos. Potenciación y sinergismo, antagonismo.

Medida de Exposición y Efectos: Test de Toxicidad. Aspectos generales. Estrategias.

Test de Toxicidad aguda y crónica. Test de toxicidad in vitro e in vivo. Monitorización biológica. Biomarcadores. Definición y clasificación. Métodos predictivos.

Mecanismos moleculares implicados en toxicidad. Mecanismos moleculares de genotoxicidad mediados por MicroRNAs.

Seminario de Análisis de trabajos científicos.

Seminario: análisis de ponencias orales.

EJE TEMATICO 2: Estrés Oxidativo

Fundamentos de Estrés Oxidativo. Conceptos generales de estrés oxidativo.

Caracterización de especies activas de oxígeno y nitro reactivas. Sistema de defensas antioxidantes enzimáticas y no enzimáticas. Efectos deletéreos del estrés oxidativo:

peroxidación de lípidos, oxidación de proteínas y de ADN. Inhibición e Inducción enzimática. Activación y supresión de vías metabólicas.

Estrés oxidativo y Toxicología: De la evidencia al significado. Conceptos generales: Las reacciones de los radicales libres. El modelo CCl4-hígado: Los mecanismos del daño celular por radicales libres. Evaluación de riesgo: El caso de los fármacos antichagas. El alcohol y la toxicidad extrahepática: la susceptibilidad del sitio- blanco. Diseño de radioprotectores: una situación compleja. Riesgo carcinogénico y estrés oxidativo: el caso del glifosato.

Trabajo Práctico: Moléculas involucradas en estrés oxidativo. Estudio molecular, bioquímico y bioinformático

EJE TEMATICO 3: Embriotoxicidad

Modelos in vitro de embriotoxicidad con base mecanicista para predicción de toxicidad en el desarrollo del sistema nervioso. Breve introducción a los ensayos animales de toxicidad a la reproducción y desarrollo aceptados en procesos regulatorios. Ejemplos de métodos alternativos in vitro validados y su problemática.

Métodos mejorados, robustez, simplicidad técnica y base molecular mecanicista basada en biomarcadores génicos de la diferenciación celular. Aplicación a un ejemplo que relaciona los mecanismos de neurotoxicidad con los mecanismos de toxicidad al desarrollo embrionario. Clorpirifos como tóxico para el desarrollo embrionario.

Desarrollo embrionario y la esterasa diana de neuropatía (NTE). Su relación con procesos neurodegenerativos inducidos por compuestos organofosforados.

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EJE TEMATICO 4: Neurotoxicidad

Mecanismos de neurotoxicidad por exposición gestacional a Arsénico. El Arsénico como elemento tóxico. Exposición, absorción, distribución y eliminación.

Órganos blancos de la toxicidad por Arsénico. Biomarcadores de exposición a Arsénico. Exposición gestacional a Arsénico, evidencias y efectos en poblaciones humanas. Mecanismos y modelos experimentales.

Toxico-Farmacología. Rol de angiotensina II en las secuelas a nivel cerebral inducidas por anfetamina. Participación de los receptores GABAB en la modulación de las propiedades adictivas de la nicotina: estudio del potencial fármaco-terapéutico del baclofen en la dependencia a la nicotina en ratones.

Efectos de la contaminación atmosférica en recién nacidos en la Ciudad de México.

EJE TEMATICO 5: Genotoxicidad

Mecanismos de Genotoxicidad. Impacto de las alteraciones genéticas en células somáticas y germinales. Mutagénesis. Teratogénesis. Carcinogénesis. Significado.

Implicancias. Biomarcadores. Evaluación de daño inducido o espontáneo. Niveles de Evaluación de daño genético. Ensayos de corto y largo plazo para la evaluación de daño. Citotoxicidad, citostaticidad, clastogénesis e inestabilidad cromosómica como evaluación de daño genético inducido. Avances en nuevas técnicas citogenéticas aplicadas a genotoxicidad.

Agentes ambientales y Salud en Latinoamérica. Contaminantes ambientales presentes en America Latina. Su influencia en la Salud Humana. Diseños experimentales para valorarlos.

Genotoxicidad y carcinogenesis en la terapia del SIDA

Biomarcadores de exposición y efecto como herramientas para el estudio de estresores ambientales. Genotoxicidad de plaguicidas de uso actual en especies nativas: peces y macrófitas acuáticas. Evaluación de citogenotoxicidad en animales de ambientes domésticos, agropecuarios y silvestres. Uso potencial del test de MN en Rattus norvegicus para evaluar genotoxicidad en sitios contaminados de la cuenca Matanza-Riachuelo. Organismos autóctonos como bioindicadores de la contaminación acuática: río Ctalamochita (Córdoba) como caso de estudio.

EJE TEMATICO 6: Nefrotoxicidad

Biomarcadores de Nefrotoxicidad. Nefrotoxicidad aguda y nefrotoxicidad crónica.

Mecanismos moleculares de nefrotoxicidad de fármacos y de metales pesados.

Tratamientos y prevención. Definición de Biomarcadores. Fuentes de biomarcadores.

Ventajas y desventajas del uso de orina como fuente de biomarcadores.

Biomarcadores convencionales de daño renal. Novedosos biomarcadores de nefrotoxicidad. Proteómica urinaria como novedosa herramienta para el descubrimiento de biomarcadores urinarios. Ultimos avances científicos para la construcción de un panel de biomarcadores de nefrotoxicidad.

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Toxico-Farmacología. Nuevos Biomarcadores de nefrotoxicidad inducida por Cisplatino y por Metotrexato.

EJE TEMATICO 7: Ambiente y Epigenética.

Concepto de Epigenética. Definiciones generales. Relación entre genética y epigenética. Estructura de la cromatina. Modificaciones epigenéticas. Metilación del ADN. Modificaciones post-traduccionales de las histonas y su relación con la expresión génica. Análisis bioinformático. Búsqueda de Islas CpG y sitios de unión a factores de transcripción. Diseño de oligonucleótidos. Técnicas para el estudio de componentes epigenéticos. Bisulfitación. Digestión con enzimas sensibles a metilación seguida de PCR en tiempo real. Inmunoprecipitación de la cromatina (ChIP). Análisis de los resultados.

Diferenciación del encéfalo: efecto de hormonas y epigenética en el eje dimórfico sexual GHRH-GH-hígado. Perturbación endocrina y modificaciones epigenéticas en la mama de hembras y machos. Experiencia, ambiente y cerebro: epigenética de una memoria acosada.

EJE TEMATICO 8: Educación, Comunicación y Equipos de trabajo científicos Taller de Mentoreo. Mentoreo científico como elemento central para el crecimiento personal y profesional.

Educación, Comunicación y Salud Ambiental. Responsabilidad del ambiente académico en transmitir el conocimiento adecuadamente a cada uno de los actores sociales involucrados en la Salud Ambiental. Reflexiones sobre las necesidades y las distintas formas que debe atender una adecuada comunicación del riesgo ambiental en la sociedad.

EVALUACIÓN FINAL: Examen escrito presencial.

Consultas: [email protected]; [email protected]

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CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

Día y

Horarios Tema Docente Responsable

Lun 18 sep

10,30 a 12,30 Introducción a la Toxicología Ma. Fernanda Simoniello Carlos Mastandrea Lun 18 sep

13,30 a 15,00 Fundamentos de Estrés Oxidativo. Andrea Rossi

Lun 18 sep 15,30 a 17,30

Trabajo Práctico 1: Moléculas involucradas en estrés oxidativo. Estudio molecular, bioquímico y bioinformático

Enrique Paravani Ma. Gabriela Acosta Lun 18 sep

17,30 a 19,30 Seminario de Análisis de trabajos científicos Enrique Paravani Ma. Gabriela Acosta Mar 19 sep

8,30 a 13,00

Modelos in vitro de embriotoxicidad. Toxicidad del

sistema nervioso Eugenio Vilanova

Mar 19 sep 14,00 a 15,30

Mecanismos de neurotoxicidad por exposición

gestacional a As María Eugenia Gonsebatt

Mar 19 sep 16,00 a 19,00

Trabajo Práctico 2: Moléculas involucradas en estrés oxidativo. Estudio molecular, bioquímico y bioinformático

Enrique Paravani Ma. Gabriela Acosta Mier 20 sep

8,30 a 10,00 Mecanismos de Genotoxicidad Marta Carballo

Mier 20 sep

10,30 a 13,00 Taller de Mentoreo científico Ofelia Olivero

Mier 20 sep

14,00 a 16,00 Agentes ambientales y Salud en Latinoamérica María Eugenia Gonsebatt Marta Carballo Mier 20 sep

16,00 a 17,30 Seminario: Análisis de ponencias orales Gisela Poletta Jue 21 sep

8,00 a 10,00

Estrés oxidativo y Toxicología: De la evidencia al

significado Gerardo Daniel Castro

Jue 21 sep

11,30 a 13,00 Mecanismos de Nefrotoxicidad Adriana Torres

Jue 21 sep

14,00 a 15,30 Toxico-Farmacología Gerardo Daniel Castro

Jue 21 sep

15,30 a 17,00 Educación, Comunicación y Salud Ambiental Ma. Fernanda Simoniello Jue 21 sep

17,30 a 18,30

Efectos de la contaminación atmosférica en recién

nacidos en la Ciudad de México María Eugenia Gonsebatt Vier 22 sep

8,00 a 10,30

Ambiente y Epigenética

Mónica Muñoz de Toro Vier 22 sep

11,00 a 12,00 Genotoxicidad y carcinogenesis en la terapia del SIDA Ofelia Olivero Vier 22 sep

14,00 a 15,30 Mecanismos moleculares implicados en toxicidad María Eugenia Gonsebatt y Ofelia Olivero Vier 22 sep

15,30 a 17,00

Biomarcadores de exposición y efecto como herramientas

para el estudio de estresores ambientales Gisela Poletta Vier 22 sep

17,00 a 18,30 Examen escrito presencial Dra. María F. Simoniello Dra. Gisela L. Poletta

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BIBLIOGRAFÍA BÁSICA

- MUDRY, M. D.; CARBALLO, M. A. Genética Toxicológica, De los Cuatro Vientos Editorial. Buenos Aires, Argentina, 2006

- ROZMAN, Karl K.; KLAASSEN, Curtis D. Casarett and Doull’s toxicology: the basic science of poisons.

2007.

- WALKER, R. J.; DUGGIN, G. G. Cellular mechanisms of drug nephrotoxicity. The Kidney: Physiology and Pathophysiology (Raven Press, Ltd. New York),, 1992, p. 3571-3595

- WALLACE, Hayes A.; WALLACE, H. A. Principles and methods of toxicology. Principles, 2001, vol. 810 -NORDBERG, Gunnar F.; FOWLER, Bruce A.; NORDBERG, Monica (ed.). Handbook on the Toxicology of Metals. Academic Press, 2014.

BIBLIOGRAFÍA DE CONSULTA

- BULACIO, Romina Paula, et al. Organic Anion Transporter 5 (Oat5) Urinary Excretion Is a Specific Biomarker of Kidney Injury: Evaluation of Urinary Excretion of Exosomal Oat5 after N-Acetylcysteine Prevention of Cisplatin Induced Nephrotoxicity. Chemical research in toxicology, 2015, vol. 28, no 8, p.

1595-1602

- COLLINS, Andrew R. The comet assay: a heavenly method! Special Issue. Mutagenesis, 2015, vol. 30 - COTE, Ila, et al. The Next Generation of Risk Assessment Multi-Year Study—Highlights of Findings, Applications to Risk Assessment, and Future Directions. Environmental health perspectives, 2016, vol.

124, no 11, p. 1671.

- DI GIUSTO, Gisela; TORRES, Adriana Mónica. Organic anion transporter 5 renal expression and urinary excretion in rats exposed to mercuric chloride: a potential biomarker of mercury-induced nephropathy.

Archives of toxicology, 2010, vol. 84, no 10, p. 741-749.

- KIRSCH-VOLDERS, Micheline, et al. Commentary: critical questions, misconceptions and a road map for improving the use of the lymphocyte cytokinesis-block micronucleus assay for in vivo biomonitoring of human exposure to genotoxic chemicals—a HUMN project perspective. Mutation Research/Reviews in Mutation Research, 2014, vol. 759, p. 49-58

- KRYSTON, Thomas B., et al. Role of oxidative stress and DNA damage in human

carcinogenesis. Mutation Research/Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis, 2011, vol.

711, no 1, p. 193-201

- LAINE, Jessica E., et al. Maternal arsenic exposure, arsenic methylation efficiency, and birth outcomes in the Biomarkers of Exposure to ARsenic (BEAR) pregnancy cohort in Mexico. Environmental health perspectives, 2015, vol. 123, no 2, p. 186.

- RAMIREZ, Maria Cecilia, et al. Expression and methylation status of female-predominant GH-dependent liver genes are modified by neonatal androgenization in female mice. Molecular and cellular endocrinology, 2014, vol. 382, no 2, p. 825-834

- RAMOS-CHÁVEZ, Lucio A., et al. Neurological effects of inorganic arsenic exposure: altered cysteine/glutamate transport, NMDA expression and spatial memory impairment. Frontiers in cellular neuroscience, 2015, vol. 9, p. 21.

- TSUJI, Joyce S., et al. Low-level arsenic exposure and developmental neurotoxicity in children: A systematic review and risk assessment. Toxicology, 2015, vol. 337, p. 91-107

-BENNETT, Deborah, et al. Project TENDR: Targeting Environmental Neuro-Developmental Risks The TENDR Consensus Statement. Environmental Health Perspectives, 2016, vol. 124, no 7, p. A118.

-HAZELHOFF, María Herminia; BULACIO, Romina Paula; TORRES, Adriana Mónica. Organic anion transporter 5 renal expression and urinary excretion in rats with vascular calcification. BioMed research international, 2013, vol. 2013