Toxicologic Pathology

Quá trình chết tế bào chương trình hóa, hay còn gọi là apoptosis, được đặc trưng bởi những đặc điểm hình thái cụ thể và các cơ chế sinh hóa phụ thuộc năng lượng. Apoptose được coi là một thành phần thiết yếu của nhiều quá trình bao gồm sự thay thế tế bào bình thường, sự phát triển và chức năng đúng đắn của hệ miễn dịch, sự teo tại chỗ phụ thuộc hormone, phát triển phôi và sự chết tế bào do hóa chất. Việc apoptosis không ổn định (quá ít hoặc quá nhiều) là yếu tố trong nhiều tình trạng của con người bao gồm các bệnh thoái hóa thần kinh, tổn thương thiếu máu cục bộ, rối loạn tự miễn và nhiều loại ung thư. Khả năng điều chỉnh sự sống hay chết của một tế bào đã được công nhận có tiềm năng điều trị to lớn, do vậy, nghiên cứu vẫn tiếp tục tập trung vào việc làm rõ và phân tích cơ chế chu trình tế bào và các con đường tín hiệu điều khiển sự ngừng chu trình và apoptosis. Vì lý do đó, lĩnh vực nghiên cứu apoptosis đang tiến lên với tốc độ đáng kể. Mặc dù nhiều protein apoptosis chủ chốt đã được xác định, nhưng các cơ chế phân tử của sự hoạt động hay không hoạt động của những protein này vẫn cần được làm sáng tỏ. Mục tiêu của bài tổng quan này là cung cấp cái nhìn tổng quát hiện nay về quá trình apoptosis bao gồm hình thái, sinh hóa, vai trò của apoptosis trong sức khỏe và bệnh tật, các phương pháp phát hiện, cũng như thảo luận về các dạng alternative apoptosis có thể có.

Sinh ung thư là một quá trình đa bước liên quan đến đột biến và sự mở rộng clone chọn lọc của tế bào đột biến. Các tác nhân hóa học và vật lý, bao gồm cả những tác nhân gây ra các loài oxy phản ứng, có thể gây ra và/hoặc điều chỉnh quá trình đa bước này. Nhiều cơ chế tác động mà các tác nhân gây ung thư gây ra ung thư đã được xác định, bao gồm thông qua việc sản xuất các loài oxy phản ứng (ROS). Thiệt hại do oxy hóa đối với các đại phân tử tế bào có thể phát sinh do sản xuất quá mức ROS và các cơ chế chống oxy hóa và/hoặc sửa chữa DNA bị lỗi. Thêm vào đó, ROS có thể kích thích các con đường truyền tín hiệu và dẫn đến sự kích hoạt của các yếu tố phiên mã chính như Nrf2 và NF-κB. Các mẫu biểu hiện gen thay đổi từ ROS góp phần vào quá trình sinh ung thư. Những bằng chứng gần đây cho thấy có mối liên hệ giữa một số biến thể đơn nucleotide (SNPs) trong các gen sửa chữa DNA oxy hóa và các gen chống oxy hóa với khả năng nhạy cảm ung thư ở con người. Những khía cạnh này của sinh học ROS sẽ được thảo luận trong bối cảnh mối quan hệ của chúng với sinh ung thư.

The spleen is the largest secondary immune organ in the body and is responsible for initiating immune reactions to blood-borne antigens and for filtering the blood of foreign material and old or damaged red blood cells. These functions are carried out by the 2 main compartments of the spleen, the white pulp (including the marginal zone) and the red pulp, which are vastly different in their architecture, vascular organization, and cellular composition. The morphology of these compartments is described and, to a lesser extent, their functions are discussed. The variation between species and effects of aging and genetics on splenic morphology are also discussed.

Hơn 40% các hợp chất được xác định thông qua các chương trình sàng lọc kết hợp có độ tan kém trong nước. Những phân tử này rất khó bào chế bằng các phương pháp truyền thống và liên quan đến vô số vấn đề hiệu suất liên quan đến bào chế. Việc bào chế các hợp chất này dưới dạng viên nan dược thuần túy là một trong những chiến lược chuyển phát dược phẩm mới hơn được áp dụng cho loại phân tử này. Các phân tán vi hạt ổn định và có đường kính trung bình nhỏ hơn 1 micron. Các bào chế này bao gồm nước, dược chất và một hoặc nhiều tá dược được coi là an toàn. Các phân tán lỏng này thể hiện tuổi thọ kệ chấp nhận được và có thể được chế biến thành nhiều loại dạng bào chế rắn khác nhau. Viên nan dược đã được chứng minh là cải thiện khả năng sinh khả dụng và tăng cường sự tiếp xúc của thuốc cho các dạng bào chế dùng đường uống và tiêm. Các bào chế phù hợp cho các đường dùng phổ biến nhất có thể được xác định với số lượng dược chất milligram, cung cấp cho nhà khoa học phát hiện một con đường thay thế để sàng lọc và xác định các tương đồng ưu việt. Đối với nhà độc học, phương pháp này cung cấp một phương tiện để tăng liều với một bào chế có tính khả thi thương mại. Trong vài năm qua, việc bào chế các hợp chất tan kém trong nước bằng cách tiếp cận nano đã phát triển từ một ý tưởng thành hiện thực mà tính linh hoạt và khả năng ứng dụng của nó chỉ mới bắt đầu được nhận ra.

Ô nhiễm không khí là một hỗn hợp phức tạp của các khí (ví dụ: ozone), vật chất dạng hạt và các hợp chất hữu cơ có mặt trong không khí ngoài trời và trong nhà. Những chú chó bị phơi bày trước ô nhiễm không khí nghiêm trọng biểu hiện viêm mãn tính và sự gia tăng các bệnh lý tương tự như Alzheimer, điều này cho thấy rằng não bộ bị ảnh hưởng xấu bởi các chất ô nhiễm. Chúng tôi đã điều tra xem việc cư trú ở các thành phố có mức độ ô nhiễm không khí cao có liên quan đến viêm não người hay không. Sự biểu hiện của cyclooxygenase-2 (COX2), một trung gian viêm, và sự tích tụ của dạng 42 axit amin của β-amyloid (A β42), một nguyên nhân gây rối loạn chức năng thần kinh, đã được đo trong các mô não sau khi khám nghiệm của những cư dân sống lâu đời, về nhận thức và thần kinh, tại các thành phố có mức ô nhiễm không khí thấp (n:9) hoặc cao (n:10). Các vị trí DNA apurinic/apyrimidinic, sự kích hoạt của nhân tố hạt nhân-κB và kiểu gen apolipoprotein E cũng đã được đánh giá. Những cư dân của các thành phố có ô nhiễm không khí nghiêm trọng có sự biểu hiện COX2 cao hơn đáng kể trong vỏ não trán và hồi hải mã và sự tích tụ tế bào thần kinh và tế bào hình sao của A β42 lớn hơn so với cư dân ở các thành phố có ô nhiễm không khí thấp. Sự biểu hiện COX2 gia tăng và sự tích tụ A β42 cũng được quan sát thấy trong củ khứu giác. Những phát hiện này gợi ý rằng việc tiếp xúc với ô nhiễm không khí nghiêm trọng có liên quan đến viêm não và sự tích tụ A β42, hai nguyên nhân gây rối loạn chức năng thần kinh xảy ra trước khi xuất hiện các mảng tế bào thần kinh và tangle sợi thần kinh, những dấu hiệu đặc trưng của bệnh Alzheimer.

Hiệp hội Độc tính học Bệnh lý đã triệu tập một nhóm làm việc để đánh giá các thực tiễn hiện tại liên quan đến trọng lượng cơ quan trong các nghiên cứu độc tính. Một cuộc khảo sát đã được phân phối cho các công ty dược phẩm, thú y, hóa chất, thực phẩm/dinh dưỡng và sản phẩm tiêu dùng tại châu Âu, Bắc Mỹ và Nhật Bản. Các phản hồi đã được tổng hợp để xác định các cơ quan thường xuyên được cân đo cho các loại nghiên cứu khác nhau ở loài gặm nhấm và không gặm nhấm, so sánh các phương pháp cân đo cơ quan, cung cấp quan điểm về giá trị của trọng lượng cơ quan và xác định các nhà khoa học chịu trách nhiệm về việc giải thích dữ liệu trọng lượng cơ quan. Dữ liệu đã được đánh giá tổng thể cũng như theo loại hình ngành và vị trí địa lý. Các tài liệu hướng dẫn quy định mô tả các thực tiễn cân đo cơ quan thường có sẵn, tuy nhiên chúng có sự khác biệt nhất định phụ thuộc vào loại hình ngành và cơ quan quy định. Trong khi các nhà khảo sát đồng lòng cho rằng trọng lượng cơ quan là một công cụ sàng lọc tốt để xác định các tác động liên quan đến điều trị, ý kiến về trọng lượng cơ quan nào là có giá trị nhất lại khác nhau. Gan, thận và tinh hoàn thường được cân và thường được coi là hữu ích bởi hầu hết các nhà khảo sát. Các cơ quan khác cũng thường được cân bao gồm não, tuyến thượng thận, buồng trứng, tuyến giáp, tử cung, tim và lách. Phổi, hạch bạch huyết và các cơ quan sinh dục khác ít được cân trong các nghiên cứu định kỳ, nhưng thường được cân trong các nghiên cứu chuyên biệt như nghiên cứu hít phải, miễn dịch độc tính và sinh sản. Tỷ lệ trọng lượng cơ quan so với trọng lượng cơ thể thường được tính toán và được coi là hữu ích hơn khi trọng lượng cơ thể bị ảnh hưởng. Tỷ lệ trọng lượng cơ quan so với trọng lượng não được tính toán bởi hầu hết các công ty Bắc Mỹ, nhưng hiếm khi theo như các phản hồi từ đại diện của các công ty sản phẩm thú y hoặc châu Âu. Các phân tích thống kê thường được thực hiện bởi hầu hết các nhà khảo sát. Các bác sĩ bệnh lý đã thực hiện việc giải thích dữ liệu trọng lượng cơ quan cho phần lớn các ngành.

Đã có nhiều đồng thuận rằng việc hạn chế calo (CR) mà không thiếu hụt dinh dưỡng làm chậm quá trình lão hóa và kéo dài tuổi thọ ở nhiều mô hình động vật khác nhau bao gồm nấm men, giun, ruồi và chuột thí nghiệm. Cơ chế cơ bản giải thích hiện tượng này vẫn chưa được biết đến. Chúng tôi giả định rằng một sự lập trình lại trong chuyển hóa năng lượng là một sự kiện then chốt trong cơ chế của CR (Anderson và Weindruch 2007). Dữ liệu sẽ được trình bày từ các nghiên cứu trên chuột thực hiện chế độ CR, kết quả của chúng ủng hộ giả thuyết này. Những ảnh hưởng của CR lâu dài (nhưng không phải CR ngắn hạn) đối với biểu hiện gen trong mô mỡ trắng (WAT) rất rõ ràng. Ở chuột và khỉ, mức giảm năng lượng nạp vào kéo dài 30% dẫn đến giảm khoảng 70% tình trạng béo phì. Tại mô WAT ở chuột cống, CR lâu dài gây ra sự thay đổi rõ rệt trong hồ sơ biểu hiện gen: CR làm tăng mức biểu hiện của các gen liên quan đến chuyển hóa năng lượng (Higami et al. 2004), và nó làm giảm mức biểu hiện của hơn 50 gen gây viêm (Higami et al. 2006). Việc lão hóa có bị chậm lại ở động vật linh trưởng khi thực hiện CR hay không vẫn chưa rõ. Chúng tôi đã nghiên cứu vấn đề này ở những con khỉ Rhesus trải qua CR từ năm 1989 và sẽ thảo luận về tình trạng hiện tại của dự án này. Một phát hiện mới từ dự án này là CR làm giảm tỷ lệ mất cơ liên quan đến tuổi tác (sarcopenia) ở khỉ (Colman et al. 2008).

Giống chuột FVB/N được tạo ra vào đầu những năm 1970 và từ đó đã được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu chuyển gen nhờ vào nguồn gen đồng nhất, khả năng sinh sản vượt trội, và sự nổi bật của nhân tế bào của các hợp tử đã thụ tinh, giúp thuận lợi cho việc tiêm DNA qua vi phẫu. Tuy nhiên, rất ít thông tin được biết đến về khả năng sống sót và bệnh tự phát của chuột FVB/N không chuyển gen. Do đó, mục tiêu của nghiên cứu này là xác định khả năng sống sót đến 24 tháng tuổi và tỷ lệ mắc bệnh u và không u ở tháng thứ 14 và 24 tuổi. Tại tháng thứ 14, tỷ lệ chuột có khối u là 13% ở đực (n = 45) và 26% ở cái (n = 98). Tất cả các khối u ở chuột đực và phần lớn ở chuột cái vào thời điểm này là những khối u phế quản phế nang (AB) của phổi. Khả năng sống sót đến 24 tháng tuổi khoảng 60% ở cả hai giới (29/50 chuột đực, 71/116 chuột cái), và tỷ lệ chuột có khối u vào thời điểm này là 55% ở đực và 66% ở cái. Theo thứ tự giảm dần về tần suất, các khối u sau đây đã được quan sát thấy ở >5% đối tượng: ở chuột đực, khối u phổi AB, khối u tế bào gan, khối u dây thần kinh dưới da, và u tuyến Harderian; ở chuột cái, khối u phổi AB, u tuyến yên, khối u buồng trứng (các loại phối hợp), u lympho, sarcoma histiocytic, u tuyến Harderian, và pheochromocytoma. So với các giống chuột khác, tỷ lệ khối u quan sát được ở chuột FVB/N cho thấy tỷ lệ khối u phổi cao hơn mức bình thường và tỷ lệ khối u gan cùng u lympho thấp hơn mức bình thường. Hồ sơ u này cần được xem xét khi giải thích các kiểu hình u ác tính trong các dòng chuyển gen lấy từ FVB/N.

Peroxisome proliferator-activated receptor-α (PPARα) agonists such as fenofibrate are used to treat dyslipidemia. Although fenofibrate is considered safe in humans, it is known to cause hepatocarcinogenesis in rodents. To evaluate untargeted metabolic profiling as a tool for gaining insight into the underlying pharmacology and hepatotoxicology, Fischer 344 male rats were dosed with 300 mg/kg/day of fenofibrate for 14 days and the urine and plasma were analyzed on days 2 and 14. A combination of liquid and gas chromatography mass spectrometry returned the profiles of 486 plasma and 932 urinary metabolites. Aside from known pharmacological effects, such as accelerated fatty acid β-oxidation and reduced plasma cholesterol, new observations on the drug’s impact on cellular metabolism were generated. Reductions in TCA cycle intermediates and biochemical evidence of lactic acidosis demonstrated that energy metabolism homeostasis was altered. Perturbation of the glutathione biosynthesis and elevation of oxidative stress markers were observed. Furthermore, tryptophan metabolism was up-regulated, resulting in accumulation of tryptophan metabolites associated with reactive oxygen species generation, suggesting the possibility of oxidative stress as a mechanism of nongenotoxic carcinogenesis. Finally, several metabolites related to liver function, kidney function, cell damage, and cell proliferation were altered by fenofibrate-induced toxicity at this dose.