Objectives: $^{32}P$-postlabeling assay is the most sensitive method of detecting DNA adduct formation. However, it is limited by a low sample throughput and use of radioisotopes (RI). In this study, we modified it to minimize these limitations and applied it to Z. platypus exposed to Benzo(a)pyrene (BaP) in order to investigate DNA adduct formation (effect biomarker for pollutants) in Z. platypus for assessing risk of waterborne BaP exposure. Methods: DNA hydrolysis was performed only with Micrococcal nuclease (MNase), RI reduction test was performed and the overlapping steps between thin layer chromatography (TLC) and radioisotope high-performance liquid chromatography (RI-HPLC) were omitted. The application of a modified method to Z. platypus exposed to BaP was performed. Results: The results revealed that the amount of RIs used can be reduced roughly 10-fold. Because the analysis time was shortened by 8.5 hours, the sample throughput per hour was increased compared with the previous method. The results of applying modified $^{32}P$-postlabeling assay to Z. platypus, DNA adduct formation in Z. platypus showed dose-dependency with the BaP concentration. Only BPDE-dGMP was detected as a DNA adduct. Conclusion: These results demonstrate that the modified $^{32}P$-postlabeling assay is a suitable method for detecting DNA adduct formation in Z. platypus exposed to waterborne BaP and will be useful in risk assessment of carcinogenic effect in aquatic environment due to BaP.
PAH 계 화합물들의 Bay region diol epoxide 들의 target tissue에 대한 결합은 암유발과 관련 되어 있다. 본 논문에서는 ICR mice의 간에서의 BP-DNA-adduct 생성에 미치는 poly acetylene 화합물인 panaxynol 과 panaxydol 의 효과를 조사하였 다. Panaxynol 과 panaxydol 을 전처리한 ICR mice 의 간 마이크로좀을 포함하는 incubation system 은 calf thymus DNA 에 대한 BP binding을 뚜렷이 감소시켰다. [$^3H$]-BP($300\mu$Ci/21nmoles/0.1ml DMSO. i. v. ) 즐 mice 에 주사 후 24시간 후에 간 DNA 에서의 방사능을 측정하였다. HPLC 에 의해 cochromatography 한 두개의 standard marker (acetophenone. bytyrophenone)을 사이에 나타나는 DNA adduct 들을 잠정적으로 확인한 결과 (-) BP-7.8-diol로부터 생성되는 major adduct 인 (+) BP-diol epoxide I: dGuo adduct (peak II)는 대조군보다 약 22% 감소된 반면에 minor adduct 인 (-) BP-diol epoxide I: dGuo adduct (peak III)는 대조군의 69%로 감소되었다. 그리고 (+) BP-7, 8-diol로부 터 생성되는 minor adduct 인 BP-diol epoxide I II : Guo adduct (peak IV)는 대조군의 58%로 감소되었다. 이러한 결과는 panaxydol이 ($\pm$) B BP-7,8-diol로부터 일반적으로 생성되는 adduct들 중 major보다는 minor adduct들의 생성에 더 많이 관석했음을 보여준다.
7H-dibenzo[c,g]carbazole(DBC)과 dibenz[a, j]acridine(DBA) 및 이의 대사물 trans-DBA-1,2-dihydrodiol(DBA-1,2-DHD), trans-DBA-3,4-dihydrodiol(DBA-3,4-DHD), trans-DBA-5,6-dihydrodiol(DBA-5,6-DHD)]에 의한 DNA adduct형성을 알기 위해 Hsd:ISR 생쥐 피부에 이를 투여하고 용매 추출법으로 DNA를 분리하고 $^{32}P$-postlabeling법으로 DNA adduct를 분석하였다. DBC를 피부에 투여하여 DNA adduct가 국소작용 부위인 피부와 내장기관인 간, 폐 및 신장에 형성되어 DBC는 국소 및 전신 발암작용이 있음을 알 수 있었다. 또한 DNA adduct활성도가 간에서는 높고 피부, 폐, 신장에서는 상대적으로 낮아 DBC에 의한 발암의 주 표적 장기는 간임을 추측할 수 있었다. DBA, DBA-3,4-DHD 및 DBA-5,6-DHD 투여에 의해 두개의 adduct가 피부에서 관찰되었다. 대사 물질인 DBA-5,6-DHD에 의해 2개의 adduct가 형성되었으나 그 양상이 DBA 및 DBA-3,4-DHD와는 달랐으며 DBA-1,2-DHD에 의해서는 DNA adduct 형성이 관찰되지 않았다. 이상의 결과로 DBA는 국소발암작용이 있으며 활성 대사물인 DBA-3,4-DHD가 최종 발암원(ultimate carcinogen)이고 DBA-1,2-DHD는 무독화 대사물질로 추측된다.
작업장에서 근로자들이 엔진오일 등 각종 오일에 피부가 폭로되었을 때 이것을 쉽게 세척하기 위하여 일반적으로 솔벤트를 사용한다. 그러나 솔벤트를 사용하면 피부를 건조하게 만들 뿐만 아니라 오일에 함유되어 있는 각종 성분들을 피부내에 흡수되는 것을 촉진시킬 수 있어서 이에대한 대처방법이 요구된다. 특히 폐가솔닐엔진오일데는 방향족탄화수소(PAHs)와 같은 물질이 함유되어 있어 체내에 흡수되면 발암물질로 대사되어 표적장기(피부와 폐조직)에서 DNA adducts를 높은 수준으로 형성한다고 알려져 있다. 본 연구에서는 식물기름에서 구할 수 있는 d-라이모닌(Limonene)를 세척제로 사용하여 폐가솔린엔진오일의 폭로로 인하여 형성되는 DNA adducts를 $^{32}P-postlabeling방법으로 분석함으로써 d-라이모닌의 세척효과를 평가하고자 하였다. HDC(ICR) Br 자성마우스의 견갑골 부위에 있는 털을 제거하고 그 부위에 폐가솔린엔진오일을 폭로시키고 1시간과 8시간이 지난 다음에 d-라이모닌으로 각각 세척을 하였다. 마지막 폭로를 마치고 24시간이 지난 다음에 실험동물을 희생시켜 표적장기(폭로된 피부와 폐)에서 시료를 채취하였다. 먼저 시료에서 DNA를 분리하여 가수분해한 다음에 $^{32}P-postlabeling하여 DNA adducts를 분리하였다. 폐가솔린엔진오일만 폭로시킨 그룹의 피부와 폐조직에 형성된 DNA adducts가 각각 30.3$\pm$3.7과 15.7$\pm$2.4로서 대조군(2.5$\pm$1.0과 1.4$\pm$0.4)에 비하여 통계적으로 유의하게 높았고 (p<0.01), 또한 폐조직에서 보다 피부조직에서 통계적으로 유의하게 높았다(p<0.01). 폐가솔린엔진오일을 폭로시킨 후에 d-라이모닌으로 세척한 그룹에서는 피부와 폐조직에 형성된 DNA adducts가 통계적으로 유의하게 감소하였는데(p<0.01), 8시간 보다는 1시간이 지난 다음에 세척한 그룹에서 DNA adducts의 감소현상이 더 크게 나타났다. 결론적으로 피부에 폭로된 폐가솔린 엔진오일을 d-라이모닌으로 세척하면 폐가솔닐엔진오일내에 함유된 발암물질이 체내흡수되는 것이 억제되고, 피부와 폐조직 모두에서 DNA adducts의 형성을 감소시킬 수 있으며, 폐오일이 폭로된 후 빨리 세척하는 것이 더 효과적임을 증명하였다.
IARC classified areca quid as a human carcinogen. Areca quid chewed in Taiwan includes Piper betle inflorescence, which contains high concentrations of safrole (15 mg/fresh weight). Safrole is a documented rodent hepatocarcinogen, and chewing areca quid may contribute to human exposure (420 $\mu$m in saliva). The carcinogenicity of safrole is mediated through 1'-hydroxysafrole formation, followed by sulfonation to an unstable sulfate that reacts to form DNA adducts. Using human liver microsomes and Escherichia coli membranes expressing bicistronic human P450s, CYP2E1 and CYP2C9 were identified as the main P450s involved in the activation of safrole. We have demonstrated the presence of stable safrole-dGMP adducts in human oral tissues following areca quid chewing using $^{32}$ P-postlabeling and HPLC mass spectrometry methods. By studying 88 subjects with a known AQ chewing history and 161 matched controls, we have demonstrated that the presence of safrole-DNA adducts in peripheral blood cells was correlated to AQ chewing, and CYP2E1 seemed to play an important role in the modulation of safrole-DNA adduct formation. We have also shown that safrole can form stable safrole-DNA adducts as well as oxidative damages in rodent liver. However, the stable safrole-DNA adducts may represent a more significant initial lesion as compared to the rapidly repaired safrole-induced 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine. This oxidative DNA damage is mediated through the formation of hydoryxchavicol, the major safrole metabolite in human urine. Hydroxychavicol may have gone through two-electron oxidation to the o-quinone; then via one-electron reduction to semiquinone radicals to generate oxidative DNA damage. However, these reactive metabolites can be efficiently conjugated by GSH. These data suggest that safrole may contribute to the initiation of oral carcinogenesis through safrole-DNA adduct and not oxidative DNA damage. In addition, CYP2E1 may modulate this adduct formation.
Cnidii Rhizoma water extract (CRW) was tested for liver cancer chemopreventive potential by measuring the inhibition of phase I enzyme and benzo[a]pyrene-DNA adduct formation and induction of phase II detoxification enzymes. There was 17.0% inhibition in the activity of cytochrome P450 1A1 enzyme with the treatment of 150 mg/ml CRW. At concentration of 30 mg/ml CRW, the binding of $[^3H]B[a]P$ metablites to DNA of NCTC-clone 1469 cell was inhibited by 33.3%. CRW was potent inducer of quinone reductase (QR) and glutathione S-transferase (GST) activities in cultured murine hepatoma Hepalc1c7 cells. However, hepatic glutathione (GSH) level was not influenced by CRW. These findings suggest that CRW has chemopreventive potential of liver cancer by inhibiting cytochrome P450 1A1 activity and benzo[a]pyrene-DNA adduct formation and inducing QR and GST activities.
In this study, we demonstrated the in vitro and in vivo formation of carcinogen-lipid adduct and its correlation with DNA or protein adducts. The lipids from serum or hepatocyte membranes of Spragu-Dawley rats. human serum, and standard major lipids were in vitro reacted with benzo[a]pyrene(BP) and BP metabolites. 7,8-Dihydroxy-9,10-epoxy-7,8,9,10-tetrahydrobenzo[a]-pyrene(BPDE-I), an ultimate carcinogenic form of BP, was covalently bound to triglyceride(TG). BPDE-I-TG adducts isolated by thin-layer chromatography (TLC) were further detected by high performance liquid chromatography(HPLC). TGs, including triolein, tripalmitin and tristearin, showed positive reactions with BPDE-I. However, cholesterol, phospholipids(Phosphatidylcholine, phosphatidyl-ethanolamine, phosphatidyl-inositol and sphingomyelin) and nonesterified fatty acids(palmitic acid, oleic acid, linoleic acid and stearic acid) did not react with BPDE-I. In addition, other BP metabolites (BP-phenols and -diols) did not react with TG, which TG appeared to be the most reactive lipid yet studied with respect to its ability to form an adduct with BPDE-I. There was a clear-cut dose-respect to its ability to form an adduct with BPDE-I-lipid adduct in vitro between TG and [1,3-3H]BPDE-I. In an animal study, BPDE-I-TG was also formed in the serum of rats orally treated with BP(25 mg/rat). Also, obvious correlations between [3H]BP related-biomolecule adducts (DNA, protein) or lipid damage and the BPDE-I-TG adduct were obtained in various tissues of mice i.p. treated with [3H]BP. These data suggest that TG can form an adduct with BPDE-I, as do other macromolecules (DNA, RNA, and protein). Therefore, a carcinogen-lipid adduct would be a useful biomarker for chemical carcinogenesis research and cancer risk assessment.
본 연구는 흰쥐에게 $AFB_1$을 투여하거나 방사선과 $AFB_1$을 병합처리함으로 유발된 흰쥐의 간세포에서의 $AFB_1$-DNA 부가체의 형성과 세포의 산화적 손상에 대한 vitamin C의 효과를 조사하기 위하여 수행되었다. X-ray 조사는 실험기간 내 단 1회로 실험사육기간 1일에 조사 하였고 X-ray 조사 후 vitamin C를 투여하였으며 vitamin C 투여 1시간 후 $AFB_1$을 투여하였다. Vitamin C와 $AFB_1$은 모두 복강투여로 실험 사육 첫 일부터 1회 시작하여 3일에 한번씩, 5회 반복 투였으며 실험동물 사육기간은 총 15일로 하였다. ELISA에 의한 흰쥐의 혈청 내 $AFB_1$ 잔여 농도는 $AFB_1$ 단독 투여군에서 $5.17{\pm}0.34ng/mL$이었으나 여기에 vitamin C 혼합 투여군에서는 $3.23{\pm}0.76ng/ml$가 검출되었다. 간세포의 $AFB_1$-DNA adduct 농도는 $AFB_1$ 단독 투여군에서는 $9.38{\pm}0.41ng/mL$이었으며 2군에 vitamin C를 함께 투여한 3군에서는 $5.28{\pm}0.32ng/ml$로 나타나 2군에 비해 유의적으로(p<0.001) 44% 감소한 양상을 나타내었다. 한편 X선 조사와 $AFB_1$ 병합처리한 4군에 비해 4군에 vitamin C를 투여한 5군에서 혈청 내 $AFB_1$ 함량과 간세포의 $AFB_1$-DNA adduct 함량이 다소 감소하였으나 유의적인 차이는 없었다. 또한 면역조직화학적 관찰에서 $AFB_1$ 단독 투여군에서는 중심정맥과 혈관주변에서 $AFB_1$ 축적이 관찰되었는데 이러한 현상은 vitamin C를 혼합 투여함으로써 중심정맥과 혈관 주변의 갈색 침전이 현저하게 감소한 것으로 나타났다. 그러나 X선 조사와 $AFB_1$ 병합 처리한 군에서는 그 정도가 약했다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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