Genetic variability in the neurobiology of nicotine dependence: effects on smoking behavior / A variabilidade genética na neurobiologia da adição à nicotina: reflexos no comportamento tabágico

Abstract Background Smoking dependence is a chronic disease and a public health problem. The neurobiology of nicotine addiction can explain smoking behavior. This system has genetic variability that has been associated with vulnerability to dependence. Genetic variability in the neurobiology of smoking can help to understand why individuals exposed to drugs may or may not become addicted. Objective This study aims to address genetic variability in the neurobiology of smoking addiction with a focus on polymorphic genes related to the nicotinic response and the dopaminergic reward pathway. Method This work involved a search of the main scientific research on genetic variability in the neurobiology of smoking and its effects on smoking behavior. One hundred and five studies were selected, most of which highlighted polymorphisms in the genes of nicotinic receptors, dopamine receptors, and nicotine metabolism. Results The majority of studies have focused on genes related to the activation of the dopaminergic reward system by nicotine. Combinations between different polymorphisms were also highlighted, showing that interactions can determine a genetic profile of predisposition to smoking addiction. Additionally, gender and ethnicity were identified as relevant factors. Conclusion Knowledge of the genetic bases involved in the individual response to smoking can enable a better understanding of inter-individual differences in smoking behavior, and contribute to improving the treatment of addiction.

Resumo Introdução A dependência nicotínica é uma doença crônica e um problema de saúde pública. O comportamento tabágico pode ser explicado pela neurobiologia da adição, cujas variações genéticas têm sido associadas à dependência. A variabilidade genética na neurobiologia do tabagismo pode ajudar a entender por que indivíduos expostos a drogas podem ou não se tornar viciados. Objetivo Este estudo tem como objetivo abordar a variabilidade genética na neurobiologia do tabagismo com foco em genes polimórficos relacionados à resposta nicotínica e à via de recompensa dopaminérgica. Método Uma pesquisa foi realizada nas principais bases de dados científicos sobre a variabilidade genética na neurobiologia do tabagismo e seus efeitos no comportamento do tabagismo. 105 estudos foram selecionados, em sua maioria destacando polimorfismos nos genes de receptores nicotínicos, receptores de dopamina e de metabolismo da nicotina. Resultados A maioria dos estudos concentrou-se em genes relacionados à ativação do sistema de recompensa dopaminérgico pela nicotina. Determinadas combinações entre genótipos de diferentes polimorfismos também se destacaram, mostrando que interações gênicas podem determinar um perfil genético de predisposição ao tabagismo. Além disso, gênero e etnia foram identificados como fatores relevantes. Conclusão O conhecimento das bases genéticas envolvidas na resposta individual ao tabagismo pode permitir uma melhor compreensão das diferenças interindividuais no comportamento tabágico e contribuir para melhoria dos tratamentos disponíveis para a dependência.

Environmental exposure to benzene: evaluation of urinary S-PMmorphism (CYP2E1-129A and poly3G>C and NQO1 609C> T) in Campos Elíseos residents, Duque de Caxias, Rio de Janeiro State, Brazil / Exposição ambiental ao benzeno: avaliação do S-PMA urinário e de polimorfismos (CYP2E1-1293G>C e NQO1 609C> T) em residentes de Campos Elíseos, Duque de Caxias, Rio de Janeiro, Brasil / Exposición ambiental al benceno: análisis del S-PMA en la orina y polimorfismo (CYP2E1-1293G>C y NQO1 609C> T) en residentes de Campos Elíseos, Duque de Caxias, Río de Janeiro, Brasil

Benzene is one of the most important substances for assessment, due to its significant use, the environmental contamination resulting from its emission and the effects on human health. It is classified by the International Agency for Research on Cancer (IARC) as a known carcinogen to humans (group 1) and associated with the development of leukemia. In general, the population is exposed to this substance by inhaling contaminated air, which varies according to the location and intensity of its potential sources. The petrochemical industry is one of the most important sources of this compound. The municipality of Duque de Caxias, specifically the Campos Elíseos district, in Rio de Janeiro State, Brazil, houses the Industrial Complex of Campos Elíseos (PICE), a grouping of over 25 industries, which includes the second largest oil refinery in Brazil. Environmental contamination from the PICE has been recognized, but there is a lack of studies concerning its impact on the health of the surrounding population. S-phenylmercapturic acid (S-PMA) concentrations ranging from 0.80 to 8.01μg.g-1 creatinine were observed in the local population, apparently related to hematological changes also observed in exposed population. The quantifiable presence of urinary S-PMA from the benzene metabolism is associated with the fact that 60% of the participants present specific hematological changes, which may be due to the environmental benzene exposure. The allele and genotype frequencies of the CYP2E1 and NQO1 enzymes observed in the study population were similar to those reported in other studies. The presence of the variant allele in the NQO1 genotype may be a risk factor for the observed hematological changes.

O benzeno é uma das substâncias mais importantes para a biomonitorização, em função do uso disseminado, da contaminação ambiental que resulta da emissão e dos efeitos sobre a saúde humana. O benzeno é classificado pela Agência Internacional de Pesquisa em Câncer (IARC) como carcinógeno conhecido em seres humanos (grupo 1) e está associado ao desenvolvimento de leucemias. Em geral, a população fica exposta a essa substância através da inalação do ar contaminado, que varia de acordo com a localização e a intensidade das fontes potenciais. A indústria petroquímica é uma das fontes mais importantes desse composto. O Município de Duque de Caxias, especificamente o Distrito de Campos Elíseos, no Estado do Rio de Janeiro, Brasil, é sede do Polo Industrial de Campos Elíseos (PICE), um conjunto de mais de 25 indústrias que inclui a segunda maior refinaria de petróleo no Brasil. A contaminação ambiental produzida pelo PICE já é conhecida, mas faltam estudos sobre o impacto na saúde da população local. Foram observadas concentrações de ácido S-fenilmercaptúrico (S-PMA) entre 0,80 e 8,01μg.g-1 creatinina na população local, aparentemente implicadas nas alterações hematológicas também observadas na população exposta. A presença quantificável do S-PMA urinário do metabolismo do benzeno está associada ao fato de 60% dos participantes apresentarem alterações hematológicas específicas, o que pode ser devido à exposição ambiental ao benzeno. As frequências alélicas e genotípicas das enzimas CYP2E1 e NQO1, observadas na população do estudo, foram semelhantes àquelas relatadas em outros estudos. A presença da variante alélica do genótipo NQO1 pode ser um fator de risco para as alterações hematológicas observadas.

El benceno es una de las sustancias más importantes susceptibles de estudio, debido a su uso significativo, la contaminación ambiental resultante de sus emisiones y sus efectos sobre la salud humana. Está clasificado por el Centro Internacional de Investigaciones sobre el Cáncer (IARC) como un conocido carcinógeno para los humanos (grupo 1) y está asociado con el desarrollo de leucemias. En general, la población está expuesta a esta sustancia por inhalación de aire contaminado, que varía según el lugar y la intensidad de las emisiones. La industria petroquímica es un de las fuentes emisoras más importantes de este compuesto. La municipalidad de Duque de Caxias, específicamente el distrito de Campos Elíseos, en Río de Janeiro, Brasil, alberga el Complejo Industrial de Campos Elíseos (PICE), un conglomerado de más de 25 industrias, que incluye la segunda mayor refinería de petróleo en Brasil. La contaminación ambiental procedente del PICE ya ha sido reconocida, pero es notable la falta de estudios respecto a su impacto en la salud de la población circundante. Se observaron en la población local concentraciones de ácido s-fenilmercaptúrico (SPMA por sus siglas en inglés) que oscilan entre los 0,80 a 8,01μg.g-1 creatinina, aparentemente relacionadas con cambios hematológicos también hallados en la población expuesta. La presencia cuantificable de SPMA en la orina, procedente del metabolismo del benceno, está asociada con el hecho de que un 60% de los participantes presenta cambios específicos hematológicos, los cuales tal vez se deben a la exposición ambiental al benceno. Las frecuencias alélicas y genotípicas del CYP2E1 y enzimas NQO1 observadas en el estudio fueron similares a las reportadas en otros estudios. La presencia de la variante alélica en el genotipo NQO1 podría ser un factor de riesgo para los cambios hematológicos observados.

Benzeno: reflexos sobre a saúde pública, presença ambiental e indicadores biológicos utilizados para a determinação da exposição / Benzene: reflections on public health, environmental presence and biological indicators used for the determination of exposure

O uso indiscriminado de um número cada vez maior de substâncias químicas vem aumentando e a contaminação ambiental associada tem trazido sérias consequências para o sistema público de saúde devido à elevação de danos para a saúde humana. Uma das substâncias que desperta grande interesse devido à contaminação contemporânea é o benzeno, composto aromático classificado pela International Agency for Research on Cancer como reconhecidamente carcinogênico para humanos. O objetivo do presente estudo foi elaborar e discutir um panorama sobre a contaminação por benzeno, seu metabolismo, consequências para a saúde e sua determinação ambiental e biológica a partir de informações existentes na literatura científica. O levantamento de dados possibilitou o acesso a mais de 200 artigos científicos tanto de âmbito nacional quanto internacional, demonstrando a atualidade do tema e a necessidade de minimização da exposição humana a essa substância. A maioria preocupa-se em explorar o metabolismo e investigar indicadores de exposição, muitos já amplamente estudados e com sérias limitações. Contudo, um crescente número de pesquisadores estão empenhados em elucidar fatores relacionados à suscetibilidade e à interferência da exposição no material genético e proteico. Indicadores de exposição inovadores têm sido propostos com o objetivo de complementar as lacunas de informações anteriormente obtidas, contribuindo para o delineamento da estrutura da biologia de sistemas orgânicos frente à exposição ao benzeno.

The indiscriminate use of an increasing number of chemicals is growing and associated environmental contamination has brought serious consequences for the public health system due to rising damage to human health. One of the substances that have attracted great interest due to contemporary contamination is benzene, aromatic compound classified by International Agency for Research on Cancer as a carcinogen known. The aim of this study was develop and discuss an overview of the contamination by benzene, its metabolism, health endings and their environmental and biological determination based on literature data existing. The survey provided access to more than 200 scientific papers, both nationally and internationally, demonstrating the relevance of the topic and the need to minimize human exposure to this substance. The majority is concerned with exploring the metabolism and investigates indicators of exposure, many already widely studied and with serious limitations. However, a growing number of researchers are committed to elucidate factors related to interference susceptibility and exposure on protein and genetic material. Indicators of innovative exhibition has been proposed with the aim of complementing gaps of information previously obtained, contributing to the design of the structure of the organ biology systems upon exposure to benzene.