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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.9.2019.tde-10122019-112107
Document
Author
Full name
Jefferson Pereira e Silva
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2019
Supervisor
Committee
Yonamine, Maurício (President)
Costa, José Luiz da
Lago, Claudimir Lucio do
Marcourakis, Tania
Title in Portuguese
Avaliação toxicológica da exposição à Cannabis e cocaína na gravidez em cordão umbilical humano: validação de método analítico e prospecção de biomarcadores proteicos de toxicidade
Keywords in Portuguese
Abuso de drogas
Avaliação toxicológica
Cordão umbilical
Espectrometria de massas
Validação analítica
Abstract in Portuguese
O abuso de drogas atinge aproximadamente 35 milhões de pessoas em todo planeta, sendo um problema alarmante em decorrência de graves danos à saúde, como a dependência química e intoxicações fatais. No Brasil, o número de usuários tem crescido principalmente para o consumo de produtos da Cannabis e cocaína, drogas amplamente consumidas, inclusive entre mulheres em período gestacional, trazendo à tona um novo grupo de risco. A exposição gestacional a drogas de abuso está diretamente relacionada a malformações fetais e complicações de saúde para mãe e bebê nos períodos pré- e pós-natal. Tradicionalmente, a avaliação toxicológica da exposição é realizada pela detecção da droga parental e de seus produtos de biotransformação em matrizes materno-fetais por meio de métodos bioanalíticos. Entretanto, estes ensaios não fornecem informações acerca dos impactos fisiológicos ocasionados pela exposição, deixando uma lacuna no que tange às informações sobre os mecanismos e moléculas subjacentes envolvidos em processos de toxicidade. Desse modo, o desenvolvimento de análises toxicológicas mais robustas utilizando tecnologia de ponta, que possam comprovar o uso drogas e também elucidar aspectos de toxicidade é de suma importância, pois auxiliam na compreensão do impacto biológico relativo à exposição humana a xenobióticos. Neste trabalho foram desenvolvidos ensaios bioanalíticos, utilizando o tecido do cordão umbilical para a avaliação da exposição in utero à canabinoides. Foi desenvolvido e validado método QuECheRS adaptado como preparo de amostra, no qual etapas simultâneas de extração e hidrólise alcalina de canabinoides são alcançadas, utilizando cromatografia em fase gasosa acoplada a espectrômetro de massas para detecção de delta-9-tetraidrocanabinol (THC), canabinol (CBN), 11-hidroxi-delta-9-tetraidrocanabinol (11-OHTHC) e 11-nor-9-carboxi-tetrahidrocanabinol (THC-COOH). Também foram desenvolvidas metodologias utilizando LC-MS/MS e Trapped Ion Mobility Mass Spectrometry para análise de proteoma de cordão umbilical humano em diferentes regiões, no intuito de identificar biomarcadores proteicos relativos à fetotoxicidade do uso de drogas na gravidez. Até o presente momento, QuECheRS é utilizado pela primeira vez como abordagem bioanalítica para avaliação de drogas ilícitas em matrizes teciduais materno-fetais e mostrou-se satisfatório para detecção de produtos da Cannabis. Nos ensaios proteômicos, foram identificados potenciais biomarcadores de fetotoxicidade, como as moléculas ACTA 2, Collagen alpha-1 (XVIII), SMC1A, KNL1, KMT2A, em tecidos expostos à Cannabis e/ou cocaína. Tais macromoléculas estão correlacionadas a malformações embriogênicas e complicações de saúde na vida intra-uterina. As metodologias desenvolvidas neste trabalho podem ser úteis para uma melhor avaliação da toxicidade do uso de drogas na gravidez, fornecendo novas pistas sobre a exposição e/ou efeitos tóxicos significativos considerados na avaliação de risco.
Title in English
Toxicological assessment of Cannabis and cocaine exposure during pregnancy in human umbilical cord tissue: analytical method validation and prospection of protein biomarkers related to fetotoxicity
Keywords in English
Drug abuse
Mass spectrometry
Toxicological evaluation
Umbilical cord analytical validation
Abstract in English
Drug abuse affects approximately 35 million people worldwide and can be considered a significant burden on society due to severe health problems, e.g. drug addiction and fatal poisonings. In Brazil, the number of users has been growing related to Cannabis and cocaine products, drugs widely used, including among women in gestational period, bringing up a new risk group. Gestational exposure to drugs of abuse is directly related to fetal malformations and health complications for mother and babies in the pre- and postnatal periods. Traditionally, toxicological assessment of exposure is performed by detecting the parent drug and its biotransformation products in maternal-fetal matrices using bioanalytical methods. However, these assays do not provide information about the physiological impacts caused by exposure, leaving a lack of information about the pathways and molecules involved in toxicity processes. Thus, the development of robust toxicological analyzes using cutting-edge technologies in order to prove drug use and also elucidate aspects of toxicity is very important, as they help in understanding the biological impact of human exposure to xenobiotics. Herein, bioanalytical methods using umbilical cord tissue to assess in utero exposure to cannabinoids were developed. A QuECheRS method was developed fully validated as a sample preparation technique for simultaneous extraction and alkaline hydrolysis of cannabinoids, using gas chromatography coupled to mass spectrometry to detect the analytes delta-9-tetrahydrocannabinol (THC), cannabinol (CBN), 11-hydroxydelta-9-tetrahydrocannabinol (11-OH-THC) and 11-nor-9-carboxy-tetrahydrocannabinol (THC-COOH). LC-MS/MS based proteomics and Trapped Ion Mobility Mass Spectrometry were also developed in order to identify protein biomarkers related to fetotoxicity of drug use in pregnancy. Our works represents the first use of QuECheRS for evaluation of illicit drugs in maternal-fetal tissue and was suitable for detection of Cannabis products. In the proteomic assays, potential biomarkers of fetotoxicity were identified in the exposed tissues, such as ACTA 2, Collagen alpha-1 (XVIII), SMC1A, KNL1, KMT2A. These proteins are related to embryogenic malformations and health complications in intrauterine life. The methodologies developed in this project may be useful for a better assessment of the toxicity of drug use in pregnancy, providing new clues about exposure and/or significant toxic effects that should be considered in the risk assessment.
 
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Publishing Date
2019-12-13
 
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