Publicado

2018-04-01

Oxidative stress and pesticide disease: a challenge for toxicology

Estrés oxidativo y enfermedad por pesticidas: un reto en toxicología

Palabras clave:

Oxidative Stress, Pesticides, Lipid Peroxidation, Toxicity (en)
Estrés oxidativo, Pesticidas, Peroxidación de lípido, Toxicidad (es)

Autores/as

  • Sandra Catalina Cortés-Iza Universidad Nacional de Colombia - Bogotá Campus - Faculty of Medicine - Department of Toxicology - Bogotá D.C. - Colombia.
  • Alba Isabel Rodríguez Universidad Nacional de Colombia - Bogotá Campus - Faculty of Medicine - Department of Toxicology - Bogotá D.C. - Colombia.

Introduction: In the past decades, the synthesis of chemical compounds has resulted in a high number of substances used to protect crops from pests. Most pesticides have been used in large quantities for agricultural purposes. Acute and chronic poisoning are common among agricultural workers and the general population because of their use in different fields. Toxic exposure to these compounds is a major problem for toxicology, as it has an impact on public health due to its significant morbidity and disability. These compounds, when in contact with the human body, produce neurotoxic alterations and trigger molecular mechanisms related to lipid peroxidation, where reactive oxygen species can increase intracellular oxidative processes.

Objective: To carry out a review of the scientific literature related to diseases caused by oxidative stress induced by pesticides.

Materials and methods: A review of articles in PubMed was carried out using the keywords: Oxidative stress; Pesticides; Lipid peroxidation; Toxicity. The articles related to oxidative stress induced by pesticides were selected.

Results: Some hematological, neurological, metabolic and genotoxic diseases may be related to lipid peroxidation induced by pesticides.

Conclusion: This article presents a review of the scientific literature on oxidative stress, lipid peroxidation induced by pesticides and the different related diseases that can affect the general population.

Introducción. En los últimos decenios, la síntesis de compuestos químicos ha producido un alto número de sustancias utilizadas para proteger los cultivos y las cosechas de las plagas. La mayoría de pesticidas han sido usados en grandes cantidades para fines agrícolas y la exposición tóxica a estos compuestos es un problema de gran envergadura para la toxicología, pues tiene impacto en la salud pública por su importante morbilidad y discapacidad. Así, las intoxicaciones agudas y crónicas pueden ser comunes entre trabajadores agrícolas y población general. Estos compuestos desencadenan mecanismos moleculares relacionados con la peroxidación lipídica, donde las especies reactivas de oxigeno pueden incrementar procesos oxidativos intracelulares.

Objetivo. Realizar una revisión de la literatura científica relacionada con enfermedades por estrés oxidativo producido por pesticidas.

Materiales y métodos. Revisión de artículos que utilizó las palabras clave Estrés oxidativo; Pesticidas; Peroxidación de lípido; Toxicidad. Se eligieron los artículos relacionados con las enfermedades por estrés oxidativo producido por pesticidas.

Resultados. Se encontró que algunas enfermedades hematológicas, neurológicas, metabólicas y genotóxicas pueden estar relacionadas con la peroxidación lipídica que producen los pesticidas.

Conclusión. Se presenta una revisión de la literatura científica sobre el estrés oxidativo, la peroxidación lipídica inducida por pesticidas y las diferentes enfermedades que pueden afectar a la población en general.

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Citas

Ramírez JA, Lacasaña M. Plaguicidas: clasificación, uso, toxicología y medición de la exposición. Arch Prev Riesgos Labor. 2001;4(2):67-75.

Henao S, Finkelman J, Albert LA, de Koning HW. Plaguicidas y salud en las Américas. Washington D.C.: Organización Panamericana de la Salud; 1993.

Eddleston M, Phillips MR. Self poisoning with pesticides. BMJ. 2004;328(7430):42-4. http://doi.org/fn9r2d.

Vale JA. Toxicokinetic and toxicodynamic aspects of organophosphorus insecticide poisoning. Toxicol Lett. 1998;102-103:649-52. http://doi.org/bbg6z9.

Briggs SA, Carson R. Basic guide to pesticides,their characteristics and hazards. Vol 1. Washington D.C.: Taylor y Francis; 1992.

Grupo de vigilancia y control de factores de riesgo ambiental. Protocolo de vigilancia y control de intoxicación aguda por plaguicidas. Bogotá D.C.: Instituto Nacional de Salud; 2010 [cited 2016 Oct 15]. Available from: https://goo.gl/WBvrjt.

Ramirez JA, Lacasaña M. Plaguicidas: clasificación, uso, toxicología y medición de la exposición. Arch Prev Riesgos Labo. 2001;4(2):67-75.

Instituto Nacional de Salud Colombia. Boletín epidemiológico semanal número 42. Bogotá D.C.: INS; 2016 [cited 2016 Oct 15]. Available from: https://goo.gl/zxRjrW.

Lauwerys R, Haufroid V, Hoet P, Lison D. Toxicologie Industrielle et intoxications professionnelles. 5th ed. París: Masson; 2007.

Reiner E, Zoran Radic, Simeon-Rudolf Vera. Mechanisms of organophosphate toxicity and detoxication with emphasis on studies in Croatia. Arh Hig Rada Toksikol. 2007;58:329-38. http://doi.org/fp8fkn.

Shadnia S, Azizi E, Hosseini R, Khoei S, Fouladdel S, Pajoumand A, et al. Evaluation of oxidative stress and genotoxicity in organophosphorus insecticide formulators. Hum Exp Toxicol. 2005;24(9):439-45. http://doi.org/fc55ns.

López-Guarnido O. Influencia de la exposición crónica a plaguicidas sobre diversos marcadores bioquímicos (esterasas y enzimas antioxidantes) en trabajadores de invernadero en la costa oriental de Andalucía [tesis doctoral]. Granada: Facultad de Medicina, Universidad de Granada; 2005.

Webster NR, Nunn JF. Molecular structure of free radicals and their importance in biological reactions. Br J Anaesth. 1998;60(1):98-108. http://doi.org/fn8gxj.

Ramón-Giménez JR. Radicales libres y antioxidantes en clínica humana. Madrid: IDEPSA; 1993.

Abdollahi M, Ranjbar A, Shadnia S, Nikfar S, Rezaie A. Pesticides and oxidative stress: a review. Med Sci Monit. 2004;10(6):RA141-7.

Martínez-Cayuela M. Toxicidad de xenobióticos mediada por radicales libres de oxígeno. Ars Pharmaceutica. 1998;39(1):5-18.

Jaime-Novas A, González-Chamorro R, Díaz-Padrón H. Estrés oxidativo asociado a la exposición ocupacional a sustancias químicas. Revista Cubana de Salud y Trabajo. 2007;8(1):52-7.

Gutteridge JMC. Oxygen radicals transition metals and ageing. Advances in age pigments research. New York: Pergamon Press. 1987.

Rosenberg MDJ, O Malley M. Plaguicidas. In: LaDou J, editor. Medicina laboral y ambiental. 2nd ed. Bogotá D.C.: Manual Moderno; 1999. p. 591.

Ranjbar A, Pasalar P, Seidighi A, Abdollahi M. Inductión of oxidative stress in paraquat formulating workers. Toxicol Lett. 2002;131(3):191-4. http://doi.org/c2xsr2.

Prakasam A, Sethupathy S, Lalitha S. Plasma and RBCs antioxidant status in occupational male pesticide sprayers. Clin Chim Acta. 2001;310(2):107-12. http://doi.org/frchzs.

Dwivedi PD, Das M, Khanna SK. Role of cytochrome P-450 in quinalphos toxicity: effect on hepatic and brain antioxidant enzymes in rats. Food Chem Toxicol. 1998;36(5):437-44. http://doi.org/cm2tcf.

López O, Hernández AF, Rodrigo L, Gil F, Peña G, Serrano JL, et al. Changes in antioxidant enzymes in humans with long-term exposure to pesticides. Toxicol Lett. 2007;171(3):146-53. http://doi.org/fnrf5q.

Gultekin F, Kisioglu AN, Kucukoner E. Oxidative stress in the blood of farm workers following intensive pesticide exposure. Toxicol Ind Health. 2011;27(9):820-5. http://doi.org/c9q5hq.

Soltaninejad K, Abdollahi M. Current opinion on the science of organophosphate pesticide and toxic stress: A systematic review. Med Sci Monit. 2009;15(3):75-90.

Díaz V, Pistilli N, Guillén R, Melgarejo MV, Velázquez G. Valores Hematologicos en individuos expuestos accidentalmente a insecticidas oroganfsfrados. Mem. Inst. Investig. Cienc. Salud. 2002;1(1):1-4.

Bhatti GK, Bhatti JS, Kiran R, Sandhir R. Biochemical and morphological perturbations in rat erythrocytes exposed to ethion: protective effect of vitamin E. Cell Mol Biol. 2011;57(1):70-9.

Parrón T, Hernández AF, Pla A, Villanueva E. Clinical and biochemical changes in greenhouse sprayers chronically. Hum Exp Toxicol. 1996;15(12):957-63. http://doi.org/csjr22.

Wafa T, Nadia K, Aml N, Ikbal C, Asma K, Hedi MA, et al. Oxidative stress, hematological and biochemical alterations in farmers exposed to pesticides. J Environ Sci Health. 2013;48(12):1058-69. http://doi.org/cf5w.

Hundekari IA, Suryakar AN, Rathi DB. Acute organo-phosphorus pesticide poisoning in North Karnataka, India: oxidative damage, haemoglobin level and total leukocyte. Afr Health Sci. 2013;13(1):129-36. http://doi.org/cf5x.

Ranjbar A, Pasalar P, Abdollahi M. Induction of oxidative stress and acetylcholinesterase inhibition in organophosphorous pesticide manufacturing workers. Hum Exp Toxicol. 2002;21(4):179-82. http://doi.org/dbkgpf.

Banerjee BD, Seth V, Bhattacharya A, Pasha ST, Chakraborty AK. Biochemical effects of some pesticides on lipid peroxidation and free radical scavengers. Toxicol Lett. 1999;107(1-3):33-47. http://doi.org/fm5bcz.

Wesseling C, McConnell R, Partanen T, Hogstedt C. Agricultural pesticide use in developing countries: Health effects and research needs. Int J Health Serv. 1997;27(2):273-308. http://doi.org/btmb9d.

Blesa J, Trigo-Damas I, Quiroga-Varela A, Jackson-Lewis VR. Oxidative stress and Parkinson’s disease. Front Neuroanat. 2015;9:91. http://doi.org/cf5z.

Rodríguez-Rocha H, García-García A, Pickett C, Li S, Jones J, Chen H, et al. Compartmentalized oxidative stress in dopaminergic cell death induced by pesticides and complex I inhibitors: Distinct roles of superoxide anion and superoxide dismutases. Free Radic Biol Med. 2013;61:370-83. http://doi.org/f436q7.

Nakamura K, Bindokas VP, Marks JD, Wright DA, Frim DM, Miller RJ, et al. The selective toxicity of 1-methyl-4-phenylpyridinium to dopaminergic neurons: the role of mitochondrial complex I and reactive oxygen species revisited. Mol Pharmacol. 2000;58(2):271-8.

Zawada WM, Banninger GP, Thornton J, Marriott B, Cantu D, Rachubinski AL, et al. Generation of reactive oxygen species in 1-methyl-4-phenylpyridinium (MPP+) treated dopaminergic neurons occurs as an NADPH oxidase-dependent two-wave cascade. J Neuroinflammation. 2011;8:129. http://doi.org/d7mfbd.

Čolović MB, Vasić VM, Avramović NS, Gajić MM, Djurić DM, Krstić DZ. In vitro evaluation of neurotoxicity potential and oxidative stress responses of diazinon and its degradation products in rat brain synaptosomes. Toxicol Lett. 2015;233(1):29-37. http://doi.org/f63gkt.

Mehta A, Verma RS, Srivastava N. Chlorpyrifos-induced alterations in rat brain acetylcholinesterase, lipid peroxidation and ATPases. Indian J Biochem Biophys. 2005;42:54-8.

Calderón-Salinas JV, Muñoz-Reyes EG, Quintanar-Escorza MA. Estrés oxidativo y diabetes mellitus. REB. 2013:32(2):53-66.

Lasram MM, Dhouib IB, Annabi A, El Fazaa S, Gharbi N. A review on the molecular mechanisms involved in insulin resistance induced by organophosphorus pesticides. Toxicology. 2014;322:1-13. http://doi.org/f58z65.

Dressel TD, Goodale RL, Ameson MA, y Borner JW. Pancreatitis as a complication of anticholinesterase insecticide intoxication. Ann Surg. 1979;189(2):199-204. http://doi.org/bqmnjr.

Gokalp O, Buyukvanh B, Cicek E, Ozer MK, Koyu A, Altuntas I, et al. The effects of diazinon on pancreatic damage and ameliorating role of vitamin E and vitamin C. Pestic Biochem Physiol. 2005;81(2):123-8. http://doi.org/btspmb.

Dressel TD, Goodale RL, Zweber B, Borner JW. The effect of atropine and duct decompression on evolution of diazinon-induced canine pancreatitis. Ann Surg. 1982;195(4):424-34.

Sevillano S, de la Mano AM, Orfao A, De Dios I. N-acetylcysteine prevents intraacinar oxygen free radical production in pancreatic duct obstruction-induced acute pancreatitis. Biochim Biophys Acta. 2003;1639(3):177-84. http://doi.org/bm8x72.

Sultatos LG. Mammalian toxicology of organophosphorous pesticides. J Toxicol Environ Health. 1994;43(3):271-89. http://doi.org/cjzrnc.

Banerjee BD, Seth V, Ahmed RS. Pesticide-induced oxidative stress: perspective and trends. Rev Environ Health. 2001;16(1):1-40. http://doi.org/fg36tn.

Akhgari M, Abdollahi M, Kebryaeezadeh A, Hosseini R, Sabzevari O. Biochemical evidence for free radical-induced lipid peroxidation as a mechanism for sub chronic toxicity of malathion in blood and liver of rats. Hum Exp Toxicol. 2003;22(4):205-11. http://doi.org/fqt4h3.

Joshi AKR, Rajini PS. Organophosphorus Insecticides and Glucose Homeostasis. Farzana Perveen; 2012.

Sultana-Shaik A, Shaik AP, Jamil K, Alsaeed AH. Evaluation of cytotoxicity and genotoxicity of pesticide mixtures on lymphocytes. Toxicol Mech Methods. 2016;26(8):588-94. http://doi.org/cf53.