El paraquat (PQ) es un herbicida oxidante y no selectivo ampliamente utilizado en tierras de cultivo, huertos, viveros de flores y pastizales. El uso excesivo de PQ se acumulará en el cuerpo y afectará la reproducción en los mamíferos. En este estudio, encontramos que PQ podría reducir la fertilidad femenina por administración oral durante 21 días en ratones. La exposición a PQ podría afectar la maduración nuclear al perturbar el ensamblaje del huso y la unión cinetocoro-microtúbulos para causar la desalineación de los cromosomas durante la meiosis. Mientras tanto, la exposición a PQ alteró la distribución mitocondrial y mejoró el nivel de especies reactivas de oxígeno y la apoptosis temprana, lo que por lo tanto deterioró el desarrollo embrionario temprano. Además, la administración de PQ podría provocar algunos cambios en las modificaciones epigenéticas, como el nivel de H3K9me2 y H3K27me3. Por tanto, la administración de PQ reduce la fertilidad femenina al alterar la maduración nuclear y citoplasmática de los ovocitos en ratones

Paraquat (PQ) is a widely used non-selective and oxidizing herbicide in farmland, orchards, flower nursery, and grassland. Overuse of PQ will accumulate in the body and affect the reproduction in mammals. In this study, we found that PQ could reduce the female fertility by oral administration for 21 days in mice. PQ exposure could impair the nuclear maturation by perturbing the spindle assembly and kinetochore–microtubule attachment to cause the misaligned chromosomes during meiosis. In the meantime, PQ exposure disturbed the mitochondrial distribution and enhanced the level of reactive oxygen species and early apoptosis, which thereby deteriorated the early embryo development. Also, PQ administration could cause some changes in epigenetic modifications such as the level of H3K9me2 and H3K27me3. Therefore, PQ administration reduces the female fertility by impairing the nuclear and cytoplasmic maturation of oocytes in mice.

El uso extensivo de herbicidas es común entre los trabajadores agrícolas rurales de Sri Lanka. Estudios recientes han postulado su papel en el desarrollo de la enfermedad renal crónica de etiología desconocida (ERCu). El paraquat y el glifosato son los principales herbicidas utilizados por los productores de caña de azúcar (SF), por lo que la exposición ocupacional es inevitable. Este estudio examinó la expresión de paraquat urinario, glifosato y biomarcadores entre SF residencial en regiones emergentes de ERCD, Warunagama (WA) y Rahathangama (RH), en la provincia de Uva con Matara (MA) no endémica en la provincia sur de Sri Lanka. El glifosato urinario, el paraquat, la molécula de daño renal -1 (KIM-1), la lipocalina asociada a la gelatinasa de neutrófilos (NGAL) y la β2-microglobulina (B2M) se determinaron mediante ensayos de inmunoabsorción ligado a enzimas (ELISA). También se evaluaron la creatinina urinaria, la microalbúmina, la creatinina sérica (SCr), la cistatina C sérica, la tasa de filtración glomerular estimada (eGFR) y el índice de creatinina albúmina (ACR). En general, los residuos de herbicidas y los biomarcadores de daño renal fueron más altos en SF en comparación con el MA no endémico. Los niveles de glifosato y paraquat en orina ajustados a creatinina fueron significativamente más altos en WA en comparación con MA. La ACR en RH (mediana 14,9; IQR 5,4–393,1 mg / g) y WA (23,7; 11,5–64,6) fue significativamente mayor que MA (4,3; 2,2–6,7). Este estudio reporta 39 individuos con insuficiencia renal entre SF en Sri Lanka por primera vez. Los niveles urinarios de NGAL fueron significativamente más altos tanto en WA (mediana 2,14; IQR 1,28–6,15 ng / mg Cr) como en RH (3,09; 1,15–9,09) en comparación con MA (1,28; 0,56–2,81). Sin embargo, los niveles urinarios de KIM-1 en RH (3.2; 1.29-106.1 ng / g Cr) y WA (3.6; 1.94-115.1) no fueron significativamente más altos en MA (1.74; 0.76-116.9). NGAL urinario (r = 0,493), eGFR (r = −0,147) y ACR (r = 0,171) se correlacionaron significativamente con el glifosato urinario, pero no con los niveles de paraquat urinario. Los niveles urinarios de KIM-1 no se correlacionaron ni con el glifosato ni con el paraquat, mientras que los niveles urinarios de B2M y cistatina C sérica mostraron una correlación significativa con los niveles urinarios de glifosato. El estudio actual informa niveles más altos de herbicidas urinarios entre los agricultores de caña de azúcar en WA y RH, y eso está potencialmente relacionado con la disminución posterior de la función renal, según lo indicado por ACR, eGFR y NGAL. Postulamos que estos indicadores pueden servir como marcadores para detectar daño renal entre los SF expuestos a herbicidas en las zonas rurales de Sri Lanka.

Extensive use of herbicides is common among rural agricultural workers in Sri Lanka. Recent studies have postulated their role in the development of chronic kidney disease of unknown etiology (CKDu). Paraquat and glyphosate are leading herbicides used by sugarcane farmers (SF), hence occupational exposure is inevitable. This study examined the expression of urinary paraquat, glyphosate and biomarkers among residential SF in CKDu emerging regions, Warunagama (WA) and Rahathangama (RH), in the Uva Province with non-endemic Matara (MA) in the Southern Province of Sri Lanka. Urinary glyphosate, Paraquat, kidney injury molecule -1 (KIM-1), neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL) and β2-microglobulin (B2M) were determined using enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA). Urinary creatinine, microalbumin, serum creatinine (SCr), serum cystatin C, estimated glomerular filtration rate (eGFR), and albumin creatinine ratio (ACR) were also assessed. Generally, herbicide residues and kidney injury biomarkers were higher in SF compared to the non-endemic MA. Creatinine-adjusted urinary glyphosate and paraquat levels were significantly higher in WA compared to MA. ACR in RH (median 14.9; IQR 5.4–393.1 mg/g) and WA (23.7; 11.5–64.6) was significantly higher than MA (4.3; 2.2–6.7). This study reports 39 individuals with impaired kidney function among SF in Sri Lanka for the first time. Urinary NGAL levels were significantly higher in both WA (median 2.14; IQR 1.28–6.15 ng/mg Cr) and RH (3.09; 1.15–9.09) compared to MA (1.28; 0.56–2.81). However, urinary KIM-1 levels in RH (3.2; 1.29–106.1 ng/g Cr) and WA (3.6; 1.94–115.1) were not significantly higher in MA (1.74; 0.76–116.9). Urinary NGAL (r = 0.493), eGFR (r = −0.147) and ACR (r = 0.171) significantly correlated with urinary glyphosate, but not with urinary paraquat levels. Urinary KIM-1 levels did not correlate with either urinary glyphosate or paraquat, while urinary B2M and serum cystatin C levels showed significant correlation with urinary glyphosate levels. The current study reports higher urinary herbicide levels among sugarcane farmers in WA and RH, and that is potentially linked to the subsequent decline in kidney function, as indicated by ACR, eGFR, and NGAL. We posit that these indicators may serve as markers to detect renal injury among herbicide-exposed SF in Rural Sri Lanka. 

El herbicida paraquat (PQ; dicloruro de 1,1'-dimetil-4,4'-bipiridilio) es un herbicida heterocíclico orgánico altamente tóxico que se ha utilizado ampliamente en entornos agrícolas. Desde su introducción comercial a principios de la década de 1960, se han informado numerosos casos de intoxicaciones fatales por PQ atribuidas a la ingestión accidental y / o intencional de formulaciones concentradas de PQ. Las manifestaciones clínicas del sistema respiratorio durante la fase aguda de la intoxicación por PQ incluyen principalmente lesión pulmonar aguda (ALI) / síndrome de dificultad respiratoria aguda (ARDS), seguida de fibrosis pulmonar en una fase posterior. El objetivo de esta revisión es resumir las publicaciones más recientes relacionadas con la toxicidad pulmonar inducida por PQ, así como los mecanismos moleculares subyacentes para los procesos patológicos mediados por PQ. Los crecientes conjuntos de datos de modelos in vitro e in vivo han demostrado la participación de la PQ en la regulación del estrés oxidativo pulmonar, la respuesta inflamatoria, la epigenética, la apoptosis, la autofagia y la progresión de la fibrosis pulmonar. El artículo también resume nuevas vías terapéuticas basadas en una revisión de la literatura, que pueden explorarse como medios potenciales para combatir la toxicidad pulmonar inducida por PQ. Por último, también presentamos estudios clínicos sobre la asociación de la exposición a PQ con la incidencia de lesión pulmonar y fibrosis pulmonar.

The herbicide paraquat (PQ; 1,1’-dimethyl-4,4’-bipyridylium dichloride) is a highly toxic organic heterocyclic herbicide that has been widely used in agricultural settings. Since its commercial introduction in the early 1960s, numerous cases of fatal PQ poisonings attributed to accidental and/or intentional ingestion of PQ concentrated formulations have been reported. The clinical manifestations of the respiratory system during the acute phase of PQ poisoning mainly include acute lung injury (ALI)/acute respiratory distress syndrome (ARDS), followed by pulmonary fibrosis in a later phase. The focus of this review is to summarize the most recent publications related to PQ-induced lung toxicity as well as the underlying molecular mechanisms for PQ-mediated pathologic processes. Growing sets of data from in vitro and in vivo models have demonstrated the involvement of the PQ in regulating lung oxidative stress, inflammatory response, epigenetics, apoptosis, autophagy, and the progression of lung fibrosis. The article also summarizes novel therapeutic avenues based on a literature review, which can be explored as potential means to combat PQ-induced lung toxicity. Finally, we also presented clinical studies on the association of PQ exposure with the incidence of lung injury and pulmonary fibrosis.

El paraquat (metil viológeno) es un herbicida de contacto no selectivo y un conocido tóxico mitocondrial. Las mitocondrias son el centro del metabolismo celular y participan en el desarrollo, la vida útil y la reproducción de un organismo. Las mitocondrias son orgánulos dinámicos que se heredan por vía materna a través de la línea germinal y portan múltiples copias de su propio genoma (ADNmt). Es importante comprender los efectos del estrés agudo y crónico causado por los tóxicos mitocondriales durante múltiples generaciones a nivel celular y de organismos. Utilizando el modelo de nematodo C. elegans, mostramos que la exposición aguda y crónica al paraquat afecta la reproducción, la longevidad, la expresión génica y la fisiología mitocondrial. La exposición aguda al paraquat en N2 (tipo silvestre) provoca la inducción de la respuesta de la proteína mitocondrial desplegada (mtUPR), aumento de la expresión de superóxido dismutasa mitocondrial, disminución del potencial de membrana mitocondrial (Δψm), una progresión dependiente de la dosis de mitocondrias lineales a fragmentadas y dosis cambios dependientes en la longevidad. La exposición crónica a una dosis baja de paraquat (0.035 mM) durante múltiples generaciones en N2 causa una disminución progresiva de la fertilidad, lo que lleva a la pérdida completa de la producción de embriones fértiles en la tercera generación. La mutación en CEP-1 [cep-1 (gk138)], un regulador clave de la apoptosis inducida por estrés en la línea germinal, provoca una mayor sensibilidad al paraquat crónico en relación con N2 sin producción de embriones fértiles más allá de la segunda generación. Considerando que, la cadena de transporte de electrones mitocondrial (complejo III) mutante [isp-1 (qm150)], que muestra la activación constitutiva de mtUPR mostró una mayor tolerancia y produjo embriones fértiles hasta la cuarta generación. Se midió la vida útil de las cepas N2, cep-1 (gk138) e isp-1 (qm150) durante varias generaciones expuestas al paraquat crónico. Los datos de fertilidad y esperanza de vida juntos indican una compensación entre la reproducción y el mantenimiento somático durante la exposición crónica al paraquat. Hemos propuesto que la señalización mitocondrial, la dinámica y la apoptosis de la línea germinal mediada por CEP-1 están involucradas en esta compensación.

Paraquat (methyl viologen), is a non-selective contact herbicide and well known mitochondrial toxicant. Mitochondria are the center of cellular metabolism, and involved in the development, lifespan, and reproduction of an organism. Mitochondria are dynamic organelles that are inherited maternally through the germline and carry multiple copies of their own genome (mtDNA). It is important to understand the effects of acute and chronic stress caused by mitochondrial toxicants over multiple generations at the cellular and organism levels. Using the model nematode C. elegans, we show that acute and chronic exposure to paraquat affects reproduction, longevity, gene expression, and mitochondrial physiology. Acute exposure to paraquat in N2 (wild type) causes induction of mitochondrial unfolded protein response (mtUPR), increased expression of mitochondrial superoxide dismutase, decreased mitochondrial membrane potential (Δψm), a dose-dependent progression from linear to fragmented mitochondria, and dose-dependent changes in longevity. Chronic exposure to a low dose of paraquat (0.035 mM) over multiple generations in N2 causes a progressive decline of fertility, leading to complete loss of fertile embryo production by the third generation. The mutation in CEP-1 [cep-1(gk138)], a key regulator of stress-induced apoptosis in the germline, causes increased sensitivity to chronic paraquat relative to N2 with no fertile embryo production beyond the second generation. Whereas, mitochondrial electron transport chain (complex III) mutant [isp-1(qm150)], which display constitutive activation of mtUPR showed increased tolerance and produced fertile embryo out to the fourth generation. The N2, cep-1(gk138), and isp-1(qm150) strain’s lifespan over multiple generations exposed to chronic paraquat were measured. Fertility and lifespan data together indicate a trade-off between reproduction and somatic maintenance during chronic paraquat exposure. We have proposed that mitochondrial signaling, dynamics, and CEP-1 mediated germline apoptosis is involved in this trade-off. 

El dicloruro de paraquat es un herbicida de amplio espectro que se utiliza en todo el mundo. Es de acción muy rápida y se usa para matar una amplia variedad de pastos y malezas de hoja ancha. El dicloruro de paraquat se escurre a los cuerpos de agua acuáticos, y su presencia ha sido reportada por varios investigadores, donde su efecto es innegable en los organismos acuáticos. Los peces son vulnerables a los contaminantes acuáticos ya que están en contacto directo con su medio ambiente. Por lo tanto, nuestro estudio fue diseñado para evaluar los efectos del herbicida dicloruro de paraquat en la histología de órganos vitales (branquias, hígado y riñón) del pez de agua dulce Channa punctatus (Bloch). Los efectos de toxicidad se evalúan en condiciones de prueba de renovación estática y las alteraciones histológicas se detectaron microscópicamente. Los peces se expusieron a una dosis aguda (96 hLC50 / 2 = 32,93 mg / L) durante 96 h de dicloruro de paraquat. También se mantuvo el control simultáneo. Las principales alteraciones histopatológicas de las branquias durante la exposición aguda mostraron curvatura de las laminillas secundarias, aneurisma, formación de puentes branquiales y agrandamiento del núcleo cartilaginoso. Los daños tisulares como centros de melanomacrófago, núcleo picnótico, gran congestión sinusoidal y fusión celular son algunas alteraciones histológicas observadas en el hígado después de una exposición aguda. Los cambios en la histoarquitectura observados en el riñón incluyen un aumento del espacio de Bowman, necrosis de los glomérulos y daño del conducto colector en la exposición aguda. Los cambios histopatológicos fueron más prominentes con la duración de la exposición en los grupos experimentales. El presente estudio demostró que los órganos vitales exhibieron un daño significativo, entre todos, la histología de las branquias se alteró específicamente al exponerse directamente al dicloruro de paraquat. La exposición al dicloruro de paraquat afecta la histología de las branquias, el hígado y el riñón, lo que afecta las funciones vitales como la respiración, la excreción y la regulación metabólica, lo que a su vez afectará la salud de los peces y es una amenaza grave. La alteración histopatológica en branquias, hígado y riñón puede considerarse como biomarcadores sensibles de las manifestaciones toxicológicas del dicloruro de paraquat y, por lo tanto, puede utilizarse para el biomonitoreo ecotoxicológico de cuerpos acuáticos.

Paraquat dichloride is a broad-spectrum herbicide used worldwide. It is very fast acting and used to kill a wide range of grasses and broad-leaved weeds. Paraquat dichloride gets run off to aquatic water bodies, and its presence has been reported by various researchers, where its effect is certain on aquatic organisms. Fish are vulnerable to aquatic pollutants as they are in direct contact with their environment. Therefore, our study was designed to evaluate the effects of herbicide paraquat dichloride on histology of vital organs (gills, liver, and kidney) of the fresh water fish Channa punctatus (Bloch). Toxicity effects are evaluated under static renewal test conditions, and histological alterations were detected microscopically. Fish were exposed to acute dose (96hLC50/2 = 32.93 mg/L) for 96 h of paraquat dichloride. Simultaneous control was also maintained. Principal histopathological alterations in gills during acute exposure showed curling of secondary lamellae, aneurysm, gill bridging, and enlargement of the cartilaginous core. The tissue damages like melanomacrophage centers, pyknotic nucleus, large sinusoidal congestion, and cell fusion are some histological alterations observed in the liver after acute exposure. The changes in histoarchitecture observed in the kidney include an increase in Bowman’s space, necrosis of glomeruli, and damage to collecting duct at acute exposure. The histopathological changes were more prominent with the duration of exposure in the experimental groups. The present study demonstrated that the vital organs exhibited significant damage, among all gill histology specifically got altered being directly exposed to paraquat dichloride. Paraquat dichloride exposure affects the histology of gills, liver, and kidney, thus impairing the vital functions like respiration, excretion, and metabolic regulation which in turn will affect the fish health and is a serious threat. Histopathological alteration in gills, liver, and kidney can be regarded as sensitive biomarkers of paraquat dichloride toxicological manifestations and thus can be utilized for ecotoxicological biomonitoring of aquatic bodies.

Este estudio exploró la posible asociación entre la exposición crónica a mezclas de plaguicidas, incluido el paraquat, y los resultados respiratorios entre los agricultores colombianos. Se recogieron datos sociodemográficos y ocupacionales, síntomas respiratorios y datos espirométricos. Las muestras de paraquat en orina puntual se cuantificaron mediante cromatografía líquida de alta resolución de extracción en fase sólida. Se utilizaron regresiones de Poisson múltiples con varianza robusta para determinar los factores asociados con los resultados respiratorios. Se identificaron perfiles de mezclas de plaguicidas utilizadas entre 217 trabajadores agrícolas, pero las mezclas a base de profenofos y metamidofos fueron más frecuentes. La exposición crónica al paraquat se asoció levemente con el asma autoinformado (PR: 1,06; IC del 95%: 1,00 a 1,13). Diferentes mezclas de plaguicidas se asociaron con gripe, dolor torácico, rinitis alérgica y patrón obstructivo en la espirometría. Aunque la exposición aguda al paraquat es baja entre los agricultores colombianos que participan en el estudio, las asociaciones entre los resultados respiratorios y la exposición crónica a mezclas de pesticidas, incluidos profenofos, metamidofos o glifosato, requieren más estudios específicos.

This study explored the potential association between chronic exposure to pesticide mixtures including paraquat and respiratory outcomes among Colombian farmers. Sociodemographic and occupational data, respiratory symptoms and spirometric data were collected. Paraquat in spot urine samples were quantified with solid-phase extraction high-performance liquid chromatography. Multiple Poisson regressions with robust variance were used to determine factors associated with respiratory outcomes. Profiles of pesticide mixtures used were identified among 217 farmworkers, but profenofos and methamidophos-based mixtures were more frequent. Chronic paraquat exposure was slightly associated with self-reported asthma (PR: 1.06; 95% CI 1.00 to 1.13). Different pesticide mixtures were associated with flu, thoracic pain, allergic rhinitis, and obstructive pattern in spirometry. Although acute exposure to paraquat is low among Colombian farmers participating in the study, associations between respiratory outcomes and chronic pesticide mixtures exposure including profenofos, methamidophos or glyphosate require further specific studies. 

Se ha reportado que el herbicida Paraquat (PQ), ampliamente utilizado, genera trastornos cognitivos y muerte de células neuronales del hipocampo después de una exposición única y prolongada; aunque, la mayoría de los mecanismos que median estas acciones siguen siendo desconocidos. En este estudio se investigó si el PQ induce la alteración de las proteínas sinápticas, la formación de Tau y de betaproteína amiloide, la generación de estrés oxidativo y la pérdida de células neuronales del hipocampo a través de una acción antiestrógeno en las neuronas primarias del hipocampo, después de un día y dos semanas de tratamiento con PQ; esto como un mecanismo probable del deterioro del aprendizaje y la memoria. Los resultados revelan que el PQ no alteró la expresión génica de los receptores de estrógenos (ERα y ERβ), pero si disminuyó la activación de ER, lo que provocó la alteración de las proteínas sinápticas y la generación de betaproteínas amiloides y la hiperfosforilación de las proteínas Tau. La alteración de la señalización estrogénica inducida por Paraquat también regula negativamente la vía NRF2 que conduce a la generación de estrés oxidativo. Finalmente, la exposición a PQ indujo la muerte celular mediada por la disfunción del RE en parte, por estrés oxidativo y la generación de proteínas beta amiloides y la hiperfosforilación de las proteínas Tau. Los resultados presentados proporcionan una estrategia terapéutica para proteger contra los efectos tóxicos del PQ, dando una posible explicación del deterioro de la memoria y el aprendizaje generado tras la exposición al Paraquat.

The extensively utilized herbicide Paraquat (PQ) was reported to generate cognitive disorders and hippocampal neuronal cell death after unique and extended exposure. Although, most of the mechanisms that mediate these actions remain unknown. We researched whether PQ induces synaptic protein disruption, Tau and amyloid betaprotein formation, oxidative stress generation, and hippocampal neuronal cell loss through anti-estrogen action in primary hippocampal neurons, after day and two weeks PQ treatment, as a probable mechanism of such learning and memory impairment. Our results reveal that PQ did not alter estrogen receptors (ERαand ERβ)gene expression, yet it decreased ER activation, which led to synaptic proteins disruption and amyloid betaproteins generation and Tau proteins hyperphosphorylation. Estrogenic signaling disruption induced by PQ also downregulated the NRF2 pathway leading to oxidative stress generation. Finally, PQ exposure induced cell death mediated by ER dysfunction partially through oxidative stress and amyloid beta proteins generation and Tau proteins hyperphosphorylation. The results presented provide a therapeutic strategy to protect against PQ toxic effects, possibly giving an explanation for the learning and memory impairment generated following PQ exposure.

El paraquat (PQ) es uno de los herbicidas más utilizados en el mundo, a pesar de su alta toxicidad. La ingestión de PQ de forma accidental o intencionada provoca graves daños en diversos órganos, incluido el pulmón. La fibrosis pulmonar provocada por la acumulación de PQ en las células epiteliales del pulmón es una de las principales causas de muerte. Este estudio investigó la acumulación intracelular de PQ, la generación de especies reactivas de oxígeno (ROS) y la lesión mitocondrial utilizando dos líneas de células epiteliales pulmonares A549 y BEAS-2B (BEAS). Aunque A549 exhiben mayor resistencia al estrés oxidativo que BEAS, un ensayo de citotoxicidad para PQ demostró que CE 50 para la letalidad en A549 fue de 7 veces menor que en BEAS. Cuando se expone a PQ en una concentración alrededor de EC 50 para la letalidad, la cantidad de ROS generada en A549 fue tan baja como la de BEAS. Por el contrario, la concentración celular de PQ en A549 después de la exposición fue más alta que en BEAS, lo que sugiere una clara diferencia en la susceptibilidad a PQ entre estas líneas celulares. Después de una exposición de 16 h a PQ, el potencial de membrana mitocondrial (MMP) disminuyó en A549, pero disminuyó solo ligeramente en BEAS incluso después de una exposición de 30 h. El A549 expuesto a PQ redujo la acumulación de quinasa 1 inducida por PTEN (PINK1), que actúa en la degradación de las mitocondrias dañadas, luego de la disminución de MMP, mientras que PQ no disminuyó el PINK1 en BEAS. Estos resultados sugieren que la disfunción mitocondrial debida a la acumulación celular de PQ podría contribuir a la toxicidad provocada por PQ más que la generación de ROS en las células epiteliales pulmonares.

Paraquat (PQ) is one of the commonly used herbicides in the world, despite its high toxicity. The ingestion of PQ accidentally or intentionally causes severe damage in diverse organs including the lung. Pulmonary fibrosis triggered by PQ accumulation in the lung epithelial cells is one of the major causes of death. This study investigated the intracellular accumulation of PQ, reactive oxygen species (ROS) generation and mitochondrial injury using two lung epithelial cell lines A549 and BEAS-2B (BEAS). Although A549 exhibit greater resistance to oxidative stress than BEAS, a cytotoxicity assay for PQ demonstrated that EC50 for lethality in A549 was 7 times lower than that in BEAS. When exposed to PQ at a concentration around EC50 for lethality, the amount of ROS generated in A549 was as low as that in BEAS. Conversely, the cellular concentration of PQ in A549 after exposure was higher than that in BEAS, which suggests a distinct difference in the susceptibility to PQ between these cell lines. After a 16 h exposure to PQ, mitochondrial membrane potential (MMP) decreased in A549, but decreased only slightly in BEAS even following a 30 h exposure. PQ-exposed A549 reduced an accumulation of PTEN-induced kinase 1 (PINK1), which works in degradation of damaged mitochondria, following the decrease of MMP, whereas PQ did not decline the PINK1 in BEAS. These results suggest that mitochondrial dysfunction due to cellular accumulation of PQ might contribute to the PQ-provoked toxicity more than the ROS generation in the lung epithelial cells. 

Objetivo: Este estudio tuvo como objetivo investigar las características clínicas y los factores de riesgo de lesión renal aguda (AKI) en niños con intoxicación aguda por paraquat. Métodos: entre enero de 2010 y mayo de 2017 se realizó un estudio retrospectivo de 110 niños hospitalizados con intoxicación aguda por paraquat en el Segundo Hospital Universitario de China Occidental, Universidad de Sichuan. Se utilizó el método Kaplan-Meier para comparar las tasas de supervivencia de niños con diferentes estadios de LRA. Se aplicó regresión logística multivariante para analizar los factores de riesgo de IRA inducida por paraquat. Resultados: El AKI ocurrió en 42 de 110 (38,2%) niños. Observamos estadio 1 de AKI en dos (4,8%) niños, estadio 2 de AKI en 11 (26,2%) y estadio 3 de AKI en 29 (69,0%). La tasa de supervivencia de los niños en estadio 3 de IRA (34,5%) fue significativamente menor que la de los niños en estadio 2 de IRA (63,6%) y estadio 1 de AKI (100%). El análisis multivariado mostró que las úlceras orales y los niveles elevados de glucosa en sangre eran factores de riesgo independientes significativos para el AKI inducida por paraquat en niños (razón de posibilidades = 4,223 y 5,545, respectivamente). Conclusiones: Las tasas de incidencia y mortalidad de la AKI inducida por paraquat en niños son altas. Las úlceras orales y los niveles elevados de glucosa en sangre son factores de riesgo independientes que afectan la aparición de AKI inducida por paraquat en niños.

Objective: This study aimed to investigate the clinical features and risk factors of acute kidney injury (AKI) in children with acute paraquat intoxication. Methods: A retrospective study of 110 hospitalized children with acute paraquat intoxication in West China Second University Hospital, Sichuan University was conducted from January 2010 to May 2017. The Kaplan–Meier method was used to compare the survival rates of children with different AKI stages. Multivariate logistic regression was applied to analyse the risk factors for paraquat-induced AKI. Results: AKI occurred in 42 of 110 (38.2%) children. We observed AKI stage 1 in two (4.8%) children, AKI stage 2 in 11 (26.2%), and AKI stage 3 in 29 (69.0%). The survival rate of children in AKI stage 3 (34.5%) was significantly lower than that in children in AKI stage 2 (63.6%) and AKI stage 1 (100%). Multivariate analysis showed that oral ulcers and elevated blood glucose levels were significant independent risk factors for paraquat-induced AKI in children (odds ratio = 4.223 and 5.545, respectively). Conclusions: The incidence and mortality rates of paraquat-induced AKI in children are high. Oral ulcers and elevated blood glucose levels are independent risk factors affecting the occurrence of paraquat-induced AKI in children.

La exposición al herbicida paraquat (PQ) se asocia con un mayor riesgo de enfermedad de Parkinson idiopática (EP). Sin embargo, las terapias basadas en los supuestos mecanismos de acción de PQ no han producido terapias eficaces para la enfermedad. La senescencia celular es un mecanismo anticanceroso que detiene la proliferación de células competentes para la replicación y da como resultado un fenotipo secretor asociado a la senescencia proinflamatoria (SASP) capaz de dañar los tejidos vecinos. Aquí, demostramos que los marcadores de células senescentes están presentes preferentemente dentro de los astrocitos en los tejidos cerebrales de la EP. Además, se encontró que PQ induce senescencia astrocítica y un SASP in vitro e in vivo, y el agotamiento de células senescentes en este último protege contra la neuropatología inducida por PQ. Nuestros datos sugieren que la exposición a ciertas toxinas ambientales promueve la acumulación de células senescentes en el cerebro que envejece, lo que puede contribuir a la neurodegeneración dopaminérgica. Las terapias que se dirigen a las células senescentes pueden constituir una estrategia para el tratamiento de la EP esporádica, para la cual la exposición ambiental es un factor de riesgo importante.

Exposure to the herbicide paraquat (PQ) is associated with an increased risk of idiopathic Parkinson’s disease (PD). Therapies based on PQ’s presumed mechanisms of action have not, however, yielded effective disease therapies. Cellular senescence is an anticancer mechanism that arrests proliferation of replication-competent cells and results in a pro-inflammatory senescence-associated secretory phenotype (SASP) capable of damaging neighboring tissues. Here, we demonstrate that senescent cell markers are preferentially present within astrocytes in PD brain tissues. Additionally, PQ was found to induce astrocytic senescence and an SASP in vitro and in vivo, and senescent cell depletion in the latter protects against PQ-induced neuropathology. Our data suggest that exposure to certain environmental toxins promotes accumulation of senescent cells in the aging brain, which can contribute to dopaminergic neurodegeneration. Therapies that target senescent cells may constitute a strategy for treatment of sporadic PD, for which environmental exposure is a major risk factor.