9 Toxicidad
La menadiona promueve la biosíntesis hepática de los factores de coagulación de la sangre. El potencial carcinogénico de la menadiona se determinó mediante un método de polarografía DC en N,N-dimetilformamida (DMF) estrictamente anhidra en presencia de ácido alfa-lipoico. La formación de aniones superóxido se midió tras la incubación de microsomas de pulmón, hígado y riñón de rata con menadiona. El potencial genotóxico de la menadiona se investigó mediante los ensayos de síntesis de ADN no programada (UDS) y de elución alcalina. El parámetro de potencial carcinogénico de la menadiona para el alfa fue de 0,0025, lo que indica que la menadiona no tiene actividad carcinogénica. El anión superóxido se generó de forma dependiente de la concentración y del tiempo cuando se incubó la menadiona con microsomas. En las células de mamífero (A 549) utilizadas para los ensayos de elución alcalina y UDS, la menadiona fue citotóxica a concentraciones superiores a 20 nmol/mL. El uso de fracciones de la mezcla S9 (activación metabólica) disminuyó la citotoxicidad de la menadiona. En el rango de concentración superior a 20 nmol/mL, la menadiona fue genotóxica en el ensayo UDS en ausencia de activación metabólica. En presencia de la activación metabólica, el daño y la reparación del ADN inducidos por la menadiona se redujeron considerablemente. El tratamiento de las células pulmonares A 549 con 4-nitroquinolina-N-óxido (NQO) causó una formación significativa de roturas de la cadena simple del ADN tanto en ausencia como en presencia de activación metabólica. El tratamiento de las células pulmonares A 549 con menadiona provocó la formación de roturas de la cadena simple del ADN en ausencia de la mezcla S9. En presencia de la activación metabólica, la menadiona no causó una formación significativa de roturas de la cadena de ADN. La reparación del ADN inducida por la menadiona en las células A 549 dependió de la concentración, el tiempo y la temperatura. La medición de la síntesis de ADN no programada (UDS) (reparación) tras el tratamiento con NQO y menadiona produjo fuertes respuestas de UDS en ausencia de la mezcla S9. En conjunto, los resultados de estos estudios sugieren el potencial mutagénico de la NQO y la menadiona. Estos resultados indican que la menadiona se somete a ciclos redox con formación de especies reactivas de oxígeno que causan daños en el ADN y se reparan sin tener un potencial carcinogénico.
El estrés oxidativo se ha implicado como un mecanismo para una variedad de formas de lesión hepática. Aunque las especies reactivas del oxígeno (ROS) pueden dañar las macromoléculas celulares directamente, la muerte celular inducida por los oxidantes puede ser el resultado de los efectos redox en las vías de transducción de señales. Para comprender los mecanismos de la muerte de los hepatocitos por estrés oxidativo, se determinaron las funciones de las proteínas quinasas activadas por mitógenos (MAPK) durante la lesión de los hepatocitos inducida por oxidantes de la menadiona. Se establecieron concentraciones bajas, no tóxicas y altas del generador de superóxido menadiona en la línea celular de hepatocitos de rata RALA255-10G. La muerte por menadiona fue bloqueada por la catalasa y el ebseleno, indicando que la muerte era secundaria a la generación de oxidantes y no a la arilación. El tratamiento con una concentración de menadiona no tóxica dio lugar a una breve activación de la quinasa regulada por señales extracelulares (ERK) y la quinasa N-terminal c-Jun (JNK). En cambio, el tratamiento con una concentración tóxica de menadiona indujo una activación prolongada tanto de ERK como de JNK. La inhibición química de la función ERK sensibilizó a los hepatocitos RALA a la muerte por concentraciones de menadiona previamente no tóxicas en asociación con la activación sostenida de JNK. La expresión adenoviral de una proteína dominante-negativa para c-Jun, un sustrato descendente de JNK, bloqueó la muerte por menadiona. El efecto pro-apoptótico de c-Jun no estaba mediado por la vía de la muerte mitocondrial. En conclusión, la resistencia de los hepatocitos RALA a la muerte inducida por los oxidantes de la menadiona depende de ERK, mientras que la muerte celular está mediada por la activación de AP-1. Estos hallazgos identifican vías de señalización que pueden ser objetivos terapéuticos en la prevención o el tratamiento de la lesión hepática inducida por oxidantes.
La producción de H2O2 catalizada por la menadiona por parte de las células viables fue proporcional al número de células viables, y el ensayo de esta producción de H2O2 se aplicó a la prueba de citotoxicidad de 17 sustancias que se utilizaron para la validación internacional del procedimiento de dosis fijas como alternativa a la prueba clásica de LD(50). La citotoxicidad de las sustancias ensayadas se observó 4 h después de la incubación con células animales, y la viabilidad se determinó en 10 min según el ensayo de producción de H2O2 catalizado por menadiones. El IC(50) de cada sustancia necesario para la inhibición del 50% de la producción de H2O2 catalizada por menadiones fue similar entre las células HepG2, HuH-6KK, HUVE, Vero, Intestino 407, NIH/3T3 y Neuro-2a. Doce sustancias, tres sustancias y dos sustancias mostraron la diferencia de uno, dos y tres órdenes en la magnitud entre la LD(50) y la IC(50), respectivamente. Estos resultados muestran que el ensayo de producción de H2O2 catalizado por menadiona es útil para la detección rápida de compuestos tóxicos que tienen la citotoxicidad basal común a varias células, pero no es apto para la detección de compuestos tóxicos específicos de órganos.
La elevación del Ca2 + intracelular en varios tejidos a través del estrés oxidativo inducido por la menadiona ha sido bien documentada. El aumento del nivel de Ca2 + en las plaquetas da lugar a su agregación. Para probar la hipótesis de que las elevaciones de Ca2 + inducidas por la menadiona pueden desempeñar un papel en la agregación de las plaquetas, hemos estudiado el efecto de la menadiona en la agregación de las plaquetas aisladas de ratas hembras. El tratamiento con menadiona a la PRP, que resultó ser un sistema adecuado, parecía inducir cambios de turbidez de las plaquetas dependientes de la dosis hasta el 60%.