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Purine nucleoside phosphorylase and the enzymatic antioxidant defense system in breast milk from women with different levels of arsenic exposure

Purina nucleósido fosforilasa y el sistema de defensa antioxidante enzimático en leche materna de mujeres con diferentes niveles de exposición a arsénico

 

 

Ramón Gaxiola-Robles^1,2, Vanessa Labrada-Martagón¹, Oscar Kurt Bitzer-Quintero³, Tania Zenteno-Savín¹ and Lía Celina Méndez-Rodríguez¹

¹Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste, S.C. Instituto Politécnico Nacional 195, Playa Palo de Santa Rita Sur, La Paz, Baja California Sur, C.P. 23096.
²Hospital General de Zona No.1. Instituto Mexicano del Seguro Social. 5 de febrero y Héroes de la Independencia, Centro, La Paz Baja California Sur, C.P. 23000.
³Centro de Investigación Biomédica de Occidente (CIBO), Instituto Mexicano del Seguro Social (IMSS), Sierra Mojada 800, Colonia Independencia, CP: 44340, Guadalajara, Jalisco. México.

 

 

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ABSTRACT

Purine nucleoside phosphorylase (PNP) is an ubiquitous enzyme which plays an important role in arsenic (As) detoxification. As is a toxic metalloid present in air, soil and water; is abundant in the environment and is readily transferred along the trophic chain, being found even in human breast milk. Milk is the main nutrient source for the growth and development of neonates. Information on breast milk synthesis and its potential defense mechanism against As toxicity is scarce. In this study, PNP and antioxidant enzymes activities, as well as glutathione (GSH) and total arsenic (TAs) concentrations, were quantified in breast milk samples. PNP, superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), glutathione S-transferase (GST), glutathione peroxidase (GPx), glutathione reductase (GR) activities and GSH concentration were determined spectrophotometrically; TAs concentration ([TAs]) was measured by atomic absorption spectrometry. Data suggest an increase in PNP activity (median = 0.034 U mg protein-1) in the presence of TAs (median = 1.16 g L^-1). To explain the possible association of PNP activity in breast milk with the activity of the antioxidant enzymes as well as with GSH and TAs concentrations, generalized linear models were built. In the adjusted model, GPx and GR activities showed a statistically significant (p<0.01) association with PNP activity. These results may suggest that PNP activity increases in the presence of TAs as part of the detoxification mechanism in breast milk.

Key words: Arsenic. Breast milk. Generalized linear model. Oxidative stress. Purine nucleoside phosphorylase.

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RESUMEN

Purina nucleósido fosforilasa (PNP) es una enzima ubicua que desempeña un papel importante en la desintoxicación del arsénico (As). As es un metaloide tóxico presente en el aire, el suelo y el agua; es abundante en el medio ambiente y se transfiere fácilmente a lo largo de la cadena trófica, encontrándose incluso en la leche materna humana. Información sobre la síntesis de la leche materna y su potencial mecanismo de defensa contra tóxicos es escasa. En este estudio, se cuantificó la actividad de PNP y de las enzimas antioxidantes así como la concentración de glutatión (GSH) y de arsénico total ([TAs]) en muestras de leche materna. La actividad de PNP, superóxido dismutasa (SOD), catalasa (CAT), glutatión S-transferasa (GST), glutatión peroxidasa (GPx), glutatión reductasa (GR) y la concentración de GSH se determinaron por espectrofotometría; la [TAs] se midió por espectrometría de absorción atómica. Los datos sugieren un incremento en la actividad de PNP (mediana= 0.034 U mg proteína-1) con la presencia de TAs (mediana= 1.16 g L^-1). Para explicar la posible asociación de la actividad de las enzimas antioxidantes y la concentración de GSH, así como [TAs], con la actividad de PNP en la leche materna, se construyeron modelos lineales generalizados. En el modelo ajustado, la actividad de GPx y GR presentó una asociación estadística (p<0.01) con la actividad de PNP. Los resultados pueden sugerir que la actividad de PNP aumenta con la presencia de TAs como parte del mecanismo de desintoxicación en la leche materna.

Palabras clave: Arsénico. Estrés oxidativo. Leche maternal. Modelo lineal generalizado. Purina nucleósido fosforilasa.

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http://scielo.isciii.es/pdf/nh/v31n5/51originalotros05.pdf