An in vivo study of the role of cytochrome P450 and aldehyde oxidase on imidacloprid and cypermethrin metabolism and related oxidative stress and DNA damage

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή διερευνήθηκε (μελετήθηκε/εκτιμήθηκε)η δράση από τοξικολογικής πλευράς δύο φυτοφαρμάκων, του cypermethrin(CY), ενός συνθετικού πυρεθροειδούς και του imidacloprid (IMI), ενός νεονικοτινοειδούς, των σχετικών λειτουργιών τους, των ανεπιθύμητων παρενεργειών καθώς και το επικρατέστερο μεταβολικό μονοπάτι κάθε φυτοφαρμάκου. Στο πλαίσιο της πραγματοποίησης in vivo μελετών, πολλά φυτοφάρμακα χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό με το Piperonyl Butoxide (PBO) το οποίο αποτελεί έναν ισχυρό αναστολέα της οξειδωτικής δράσης του Κυτοχρώματος P450 (CYP450) και είναι επίσης γνωστό για τις συνεργιστική του δράση, σε αυτές τις περιπτώσεις. Το PBO αποτελεί ένα διαγνωστικό εργαλείο ως προς δύο σημαντικές τοξικολογικές δράσεις των εντομοκτόνων και συμβάλλει στον προσδιορισμό του αν ο in vivo μεταβολισμός ενός εντομοκτόνου είναι οξειδωτικός καθώς και αν η αντοχή στα εντομοκτόνα περιλαμβάνει οξειδωτικό μεταβολισμό από το CYP450. Οι μονο-οξυγενάσες του κυτοχρώματος P450 ανήκουν σε μια μεγάλη οικογένεια ενζύμων με πολλαπλή δράση που διεξάγουν την αρχική οξείδωση σε μια πληθώρα λιποφιλικών ενώσεων. Τα ένζυμα αυτάδιαδραματίζουν κυρίαρχο ρόλο στο μεταβολισμό ξενοβιοτικών ουσιών όπως τα φάρμακα, φυτοφάρμακα, καρκινογόνα και άλλα περιβαλλοντικά χημικά.Είναι επίσης γνωστό πως η τοξικολογική βλάβη που προκύπτει από τη χρήση των φυτοφαρμάκων οφείλεται στους μεταβολίτες που παράγονται από τη συμμετοχή του κυτοχρώματος CYP450. Επιπρόσθετα, τα νεονικοτινοειδή in vivo μεταβολίζονται συγχρόνως από την αλδεΰδική οξειδάση (AOX), λόγω αναγωγής της νιτρο-ιμινο ομάδας, όπως και από τις CYP450 οξειδωτικές αντιδράσεις. Η μειωμένη δραστικότητα της AOX συσχετίζεται στενά με μειωμένο μεταβολισμότου IMI στα δύο κύρια μεταβολικά προϊόντα (IMI-NNO και IMI-NH) τα οποία θεωρούνται εξίσου δραστικά με την μητρική ουσία. Η παρούσα διδακτορική διατριβή βασίστηκε σε μια πληθώρα μελετών καθεμία σχεδιασμένη για να διαλευκάνει διαφορετική πλευρά του θέματος. Σε προηγούμενες μελέτες, το CY δεν έχει εκτενώς μελετηθεί σε συνδυασμό με το PBO όπως επίσης δεν έχει μελετηθεί το PBO ως προς τις ανασταλτικές δυνατότητες και την ικανότητα του να μειώνει την τοξική δράση όταν χρησιμοποιείται μόνο του. Η σύγκριση της παρούσας διδακτορικής διατριβής με τις προηγούμενες έρευνες παρουσιάζονται στη πρώτη δημοσίευση, στην οποία το ενδιαφέρον μας επικεντρώνεται στη συστημική κατάσταση αρσενικών κουνελιών Νέας Ζηλανδίας μετά την μακροπρόθεσμη έκθεση τους σε CY και PBO και η εκτίμηση αυτής βασίζεται στα εργαστηριακά αποτελέσματα του οξειδωτικού στρες και της ενεργότητας της τελομεράσης. Στη δεύτερη δημοσίευση, διεξήχθη μια συνέχιση του πρώτου μέρους της μελέτης, ώστε επιπλέον να εξετασθεί η φλεγμονή στο ήπαρ και τους νεφρούς καθώς και η γενοτοξικότητα σε αρσενικά κουνέλια Νέας Ζηλανδίας μετά την μακροπρόθεσμη έκθεση τους σε CY και PBO. Στην τελευταία δημοσίευση, μελετήσαμε την ανασταλτική αποτελεσματικότητα του sodium tungstate dihydrate (ST), ενός ανασταλτικού παράγοντα της AOX, ώστε να διασαφηνιστεί η σχετική συνεισφορά των CYP 450 και AOX μεταβολικών μονοπατιών στο μεταβολισμό του ΙΜΙ για να μπορέσουμε τελικά να διευκρινίσουμε ποια μεταβολική οδός είναι περισσότερο επιζήμια για τα αρσενικά κουνέλια Νέας Ζηλανδίας.