Insecticidas imitan la melatonina, la creación de un mayor riesgo para la diabetes

Los científicos proporcionan primera evidencia de que los carbamatos pueden alterar los ritmos circadianos

Universidad de Buffalo, resumen:

productos químicos sintéticos en los insecticidas y productos de la huerta se unen a los receptores que regulan nuestros relojes biológicos investigadores han encontrado.


Esta imagen generada por ordenador demuestra cómo la melatonina (en amarillo) y carbaril, (en turquesa claro), un insecticida de uso común, se unen directamente a la misma región de unión sobre el receptor de la melatonina humana.

Crédito: Raj Rajnarayanan, UB

productos químicos sintéticos en los insecticidas y productos de la huerta se unen a los receptores que regulan nuestros relojes biológicos, Universidad de Buffalo han encontrado los investigadores. La investigación sugiere que la exposición a estos insecticidas afecta negativamente a la señalización del receptor de melatonina, la creación de un mayor riesgo de enfermedades metabólicas como la diabetes.

Publicado en Chemical Research in Toxicology , la investigación combina un enfoque de grandes volúmenes de datos, utilizando modelos de ordenador en millones de productos químicos, con húmedo-experimentos de laboratorio estándar. La investigación fue financiada por una subvención del Instituto Nacional de Ciencias de Salud Ambiental, parte de los Institutos Nacionales de Salud.

Las interrupciones en los ritmos circadianos humanos son conocidos para poner a las personas en mayor riesgo de diabetes y otras enfermedades metabólicas, pero el mecanismo implicado no está bien entendida.

"Este es el primer informe que demuestra cómo los productos químicos que se encuentran en productos para el hogar ambientales interactúan con los receptores de la melatonina humanos", dijo Margarita L. Dubocovich, PhD, autor principal del artículo y profesor distinguido SUNY en el Departamento de Farmacología y Toxicología y decano asociado de la diversidad y la inclusión en la Escuela Jacobs de Medicina y Ciencias Biomédicas de la UB.

"Nadie pensaba que el sistema de la melatonina se vio afectada por estos compuestos, pero eso es lo que demuestra nuestra investigación", dijo.

La investigación actual se centra en dos productos químicos, carbaril, el tercer insecticida más utilizado en los EE.UU., sino que es ilegal en varios países, y carbofurano, el insecticida carbamato más tóxica, que ha sido prohibido para aplicaciones en cultivos de alimentos para el consumo humano desde 2009 . todavía se utiliza en muchos países, entre ellos México y huellas persisten en los alimentos, las plantas y la vida silvestre.

"Hemos encontrado que tanto los insecticidas son estructuralmente similares a la melatonina y que ambos mostraron afinidad por la melatonina, los receptores MT2, que pueden afectar a la homeostasis de la glucosa y la secreción de insulina," dijo Marina Popevska-Gorevski, co-autor, ahora un científico con Boehringer Ingelheim productos farmacéuticos, que trabajaban en el laboratorio de Dubocovich al mismo tiempo ganar su maestría en la UB. "Eso significa que la exposición a ellos podría poner a las personas en mayor riesgo de diabetes y que también afectan los patrones de sueño."

Los resultados sugieren que existe una necesidad de evaluar las sustancias químicas ambientales por su capacidad para interrumpir la actividad circadiana, algo que actualmente no está siendo considerado por los reguladores federales. Los investigadores de la UB están desarrollando un bioensayo rápido que podría ser capaz de evaluar las sustancias químicas ambientales para este tipo de actividad.

El trabajo es parte de un esfuerzo mayor por Dubocovich y sus colegas de la UB para desarrollar su línea Chem2Risk, combinando la experiencia de la UB en la biología computacional y la farmacología del receptor de la melatonina.

"Nuestro enfoque integra a la perfección la proyección de los productos químicos ambientales a través de la simulación por ordenador, in vitro y técnicas in vivo para evaluar el riesgo de estas sustancias químicas presentes en varios puntos finales de la enfermedad", explicó Raj Rajnarayanan, PhD, autor principal y profesor asistente de farmacología y toxicología UB.

La base de datos UB contiene alrededor de cuatro millones de productos químicos informado que tienen un cierto nivel de toxicidad. "De esos, hemos identificado cientos de miles de compuestos químicos que tenían estructuras disponibles de manera que podríamos estudiarlos", explicó Rajnarayanan. Después de agrupar los productos químicos en grupos de acuerdo a su similitud, se encontraron varios con grupos funcionales similares a la melatonina.

Usando el modelado computacional predictivo y en experimentos in vitro con células que expresan receptores de la melatonina humanos, encontraron que los carbamatos interactúan selectivamente con un receptor de melatonina. Esa interacción puede alterar la señalización de la melatonina y alterar los procesos regulatorios importantes en el cuerpo.

"Al interactuar directamente con los receptores de la melatonina en el cerebro y los tejidos periféricos, productos químicos ambientales, tales como carbaril, puede perturbar los principales procesos fisiológicos que conducen a ritmos desalineados circadianos, los patrones de sueño y las funciones metabólicas alteradas aumentando el riesgo de enfermedades crónicas como la diabetes y metabolismo trastornos ", dijo Dubocovich.

Por ejemplo, explicó, hay un delicado equilibrio entre la liberación de insulina y glucosa en el páncreas en momentos muy concretos del día, pero si ese equilibrio se altera durante un largo período de tiempo, existe un riesgo mayor de desarrollar diabetes.

Dubocovich es una autoridad reconocida internacionalmente en la hormona melatonina cerebro y cómo los receptores de melatonina están regulados. Su trabajo ha aumentado significativamente la comprensión científica de los efectos de la melatonina cómo los ritmos circadianos y la salud humana en general, incluyendo los trastornos del sueño, enfermedad metabólica y adicción a las drogas.

Popovska-Gorevski presentó los resultados preliminares de este trabajo en la reunión Experimental Biology 2014 en San Diego, recibiendo el premio al mejor abstracto de la División de Toxicología de la Sociedad Americana de Productos Farmacéuticos y Terapéutica Experimental y el premio al mejor cartel de la Farmacología Sociedad norte de Nueva York.

Historia de Fuente:

Materiales proporcionados por la Universidad de Buffalo . Nota: El contenido puede ser editado por el estilo y longitud.

Diario de Referencia :
Marina Popovska-Gorevski, Margarita L. Dubocovich, Rajendram V. Rajnarayanan. Carbamatos Insecticidas objetivo receptores de la melatonina Humanos . Chemical Research in Toxicology , 2017; DOI: 10.1021 / acs.chemrestox.6b00301

Universidad de Buffalo. "Los insecticidas imitan la melatonina, la creación de un mayor riesgo para la diabetes: Los científicos proporcionan primera evidencia de que los carbamatos pueden alterar los ritmos circadianos." ScienceDaily. ScienceDaily, el 19 de enero de 2017.

www.sciencedaily.com/releases/2017/01/170119120213.htm

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