Efectos nocivos del herbicida paraquat

Las cuatro características de la enfermedad de Parkinson (EP), que también manifiesta otros síntomas no motores, son bradicinesia, temblor, inestabilidad postural y rigidez. Las causas patogénicas del parkinsonismo incluyen cuerpos de Lewy, grupos de proteínas intracelulares de αsinucleína y la degeneración de las neuronas dopaminérgicas en la región de la pars compacta de la sustancia negra. La fisiopatología de la EP aún no se conoce bien debido a la complejidad de la enfermedad. Sin embargo, la muerte celular apoptótica de las neuronas en la EP se ha relacionado con una variedad de mecanismos intracelulares, según un amplio espectro de estudios. El estrés del retículo endoplásmico, la disminución de los niveles de factores neurotróficos, el estrés oxidativo, la disfunción mitocondrial, las alteraciones catabólicas de la dopamina y la disminución de la actividad de la tirosina hidroxilasa son algunas de estas causas. El herbicida paraquat se ha utilizado en estudios de laboratorio para crear una variedad de características patológicas de la EP en numerosos animales in vitro e in vivo. Debido a la neurotoxicidad única que causa el paraquat, la comprensión de la fisiopatología de la EP ha cambiado. Según estudios epidemiológicos, la enfermedad de Parkinson (EP) tiene más probabilidades de desarrollarse entre personas expuestas al paraquat durante un período prolongado de tiempo. Gracias a este paradigma, se ha ampliado la búsqueda de nuevos objetivos terapéuticos para la EP. Tanto en modelos in vitro como in vivo, el propósito de este estudio es resumir la relación entre la exposición al paraquat y la aparición de la enfermedad de Parkinson (EP).

The four features of Parkinson's disease (PD), which also manifests other non-motor symptoms, are bradykinesia, tremor, postural instability, and stiffness. The pathogenic causes of Parkinsonism include Lewy bodies, intracellular protein clumps of αsynuclein, and the degeneration of dopaminergic neurons in the substantia nigra's pars compacta region. The pathophysiology of PD is still poorly understood due to the complexity of the illness. The apoptotic cell death of neurons in PD, however, has been linked to a variety of intracellular mechanisms, according to a wide spectrum of study. The endoplasmic reticulum's stress, decreased levels of neurotrophic factors, oxidative stress, mitochondrial dysfunction, catabolic alterations in dopamine, and decreased activity of tyrosine hydroxylase are some of these causes. The herbicide paraquat has been used in laboratory studies to create a variety of PD pathological features in numerous in-vitro and in-vivo animals. Due to the unique neurotoxicity that paraquat causes, understanding of the pathophysiology of PD has changed. Parkinson's disease (PD) is more likely to develop among people exposed to paraquat over an extended period of time, according to epidemiological studies. Thanks to this paradigm, the hunt for new therapy targets for PD has expanded. In both in-vitro and in-vivo models, the purpose of this study is to summarise the relationship between paraquat exposure and the onset of Parkinson's disease (PD).

El neumomediastino no es una manifestación infrecuente de toxicidad pulmonar en la ingestión aguda de paraquat. La afección casi invariablemente se observa con otras anomalías del parénquima pulmonar, como consolidaciones, opacidades en vidrio esmerilado y engrosamiento del tabique interlobulillar. El diagnóstico puede ser un desafío en casos sin antecedentes de exposición a la toxina, presentación con una enfermedad subaguda y/o ausencia de características locales o sistémicas típicas de la toxicidad del paraquat.

Pneumomediastinum is not an uncommon manifestation of lung toxicity in acute paraquat ingestion. The condition is almost invariably seen with other lung parenchymal abnormalities such as consolidations, ground-glass opacities and interlobular septal thickening. The diagnosis may be challenging in cases with no history of toxin exposure, presentation with a subacute illness and/or absence of typical local or systemic features of paraquat toxicity.

Antecedentes: El dicloruro de paraquat se encuentra actualmente entre los herbicidas comerciales más utilizados en los EE. UU. En el presente estudio, proporcionamos una evaluación epidemiológica de la exposición ambiental al paraquat y el riesgo de enfermedad de Parkinson (EP) en un estudio poblacional de EP en regiones agrícolas del centro de California. Métodos: Con base en 829 pacientes con EP y 824 controles comunitarios, evaluamos las asociaciones entre la exposición ambiental al dicloruro de paraquat y la EP. Estimamos la proximidad residencial y laboral a aplicaciones agrícolas comerciales en tres condados de California desde 1974 utilizando los datos de informes de uso de pesticidas (PUR) de California y los mapas de uso de la tierra. Evaluamos la duración y la intensidad promedio [libras (0,45 kilogramos) por acre por año] de exposición al paraquat en cuatro ventanas de tiempo. Resultados: La exposición ambiental al paraquat evaluada tanto en la residencia como en el lugar de trabajo se asoció con la EP, según varias medidas de exposición diferentes. Los pacientes con EP vivían y trabajaban cerca de instalaciones agrícolas aplicando mayores cantidades de herbicida que los controles comunitarios. Para la proximidad del lugar de trabajo a aplicaciones comerciales desde 1974, trabajar cerca de aplicaciones de paraquat cada año en la ventana [odds ratio (OR) = 2,15, intervalo de confianza (IC) del 95 % = 1,46, 3,19] y una mayor intensidad promedio de exposición [por cada 10 libras (4,54 kilogramos), OR = 2,08; IC del 95 % = 1,31, 3,38] se asociaron con mayores probabilidades de padecer EP. Se observaron asociaciones similares para la proximidad residencial (duración: OR = 1,91, IC del 95% = 1,30, 2,83; intensidad promedio: OR = 1,72, IC del 95% = 0,99, 3,04). Las estimaciones de riesgo fueron comparables para hombres y mujeres, y las probabilidades más altas se observaron para aquellos diagnosticados a ≤60 años de edad. Conclusión: Este estudio proporciona una indicación adicional de que la exposición al dicloruro de paraquat aumenta el riesgo de enfermedad de Parkinson.

Background: Paraquat dichloride is currently among the most widely used commercial herbicides in the USA. In the present study, we provide epidemiological assessment of ambient paraquat exposure and Parkinson's disease (PD) risk in a population-based study of PD in agricultural regions of Central California. Methods: Based on 829 PD patients and 824 community controls, we assessed associations between ambient paraquat dichloride exposure and PD. We estimated residential and workplace proximity to commercial agricultural applications in three California counties since 1974 using the CA pesticide use reporting (PUR) data and land use maps. We evaluated any, duration and average intensity [pounds (0.45 kilograms) per acre per year] of exposure for paraquat in four time windows. Results: Ambient paraquat exposure assessed at both residence and workplace was associated with PD, based on several different exposure measures. The PD patients both lived and worked near agricultural facilities applying greater amounts of the herbicide than community controls. For workplace proximity to commercial applications since 1974, working near paraquat applications every year in the window [odds ratio (OR) = 2.15, 95% confidence interval (CI) = 1.46, 3.19] and a higher average intensity of exposure [per 10 pounds (4.54 kilograms), OR = 2.08, 95% CI = 1.31, 3.38] were both associated with an increased odds of PD. Similar associations were observed for residential proximity (duration: OR = 1.91, 95% CI = 1.30, 2.83; average intensity: OR = 1.72, 95% CI = 0.99, 3.04). Risk estimates were comparable for men and women, and the strongest odds were observed for those diagnosed at ≤60 years of age. Conclusion: This study provides further indication that paraquat dichloride exposure increases the risk of Parkinson's disease.

Antecedentes: El paraquat es un herbicida de amonio cuaternario altamente tóxico y ampliamente utilizado en la agricultura. Es un agente que induce toxicidad pulmonar mediante la reacción cíclica redox. Objetivo: El presente estudio investigó el efecto protector de la quercetina contra la alteración de las mitocondrias cerebrales inducida por el paraquat en ratones. Métodos: Se administró paraquat (1,25 mg/kg, por vía intraperitoneal) a los ratones y luego se inyectó ip quercetina (50, 100, 200 mg/kg). Biomarcadores de daño oxidativo como especies reactivas de oxígeno, proteína carbonilo, peroxidación lipídica y contenido de glutatión. y la función mitocondrial se evaluaron en las mitocondrias del cerebro. Resultados: Los resultados mostraron que el paraquat aumentó significativamente ( P <0,001) las especies reactivas de oxígeno, la proteína carbonilo y la peroxidación lipídica y disminuyó significativamente ( P <0,0001) el contenido de glutatión y la función mitocondrial en las células cerebrales. La administración de quercetina en dosis de 50, 100 y 200 mg/kg redujo significativamente las especies reactivas de oxígeno, la peroxidación lipídica y la proteína carbonilo y mejoró la función mitocondrial y el contenido de glutatión en el cerebro mitocondrial de ratones en comparación con el grupo de paraquat. La quercetina a dosis de 200 mg/kg tuvo mejor eficacia que las dosis de 50 y 100 mg/kg. Conclusión: Nuestros resultados sugieren que la quercetina de manera dosis dependiente tiene efectos neuroprotectores, probablemente porque los radicales libres eliminan o mejoran los mecanismos antioxidantes en las mitocondrias del cerebro. Parece que la quercetina podría modular la oxidación de proteínas y lípidos y mejorar el daño oxidativo inducido por el paraquat en las primeras etapas.

Background: Paraquat is a highly toxic quaternary ammonium herbicide widely used in agriculture. It is an agent that induces pulmonary toxicity via the redox cyclic reaction. Objective: The present study investigated the protective effect of quercetin against paraquatinduced brain mitochondria disruption in mice. Methods: Paraquat (1.25 mg/kg, intraperitoneally) was administered to the mice, and then quercetin (50, 100, 200 mg/kg) was injected i.p. Oxidative damage biomarkers such as reactive oxygen species, protein carbonyl, lipid peroxidation, glutathione content, and mitochondrial function were assessed in the brain mitochondria. Results: The results showed that paraquat significantly (P < 0.001) increased the reactive oxygen species, protein carbonyl, and lipid peroxidation and significantly (P < 0.0001) decreased the glutathione content and mitochondrial function in the brain cells. Administration of the quercetin at doses of 50, 100, and 200 mg/kg significantly reduced reactive oxygen species, lipid peroxidation, and protein carbonyl and improved mitochondrial function and glutathione content in the mice brain mitochondrial compared to the paraquat group. Quercetin at 200 mg/kg dose had better effectiveness than 50 and 100 mg/kg doses. Conclusion: Our results suggest that quercetin in a dose-dependent manner has neuroprotective effects, probably by free radicals scavenging or enhancing the antioxidant mechanisms in the brain mitochondria. It seems that quercetin could modulate protein and lipid oxidation and improve oxidative damage induced by paraquat in the early stages.

El paraquat (PQ) es uno de los herbicidas más utilizados en el mundo y el envenenamiento generalmente se asocia con eventos accidentales, suicidas u homicidas. Por tanto, en el contexto forense, la PQ podría verse implicada de diversas formas como posible causa de muerte de un sujeto. Sin embargo, aunque se conoce su toxicidad sistémica, los efectos biológicos que ejerce sobre las vísceras individuales sólo se han explorado hasta cierto punto, especialmente en caso de supervivencia de la víctima. Por lo tanto, se consideró de interés un caso relativo a una ingesta suicida de PQ con una supervivencia de 3 días. Los análisis toxicológicos clínicos confirmaron una intoxicación aguda por PQ y, tras la muerte de la víctima, se realizó una autopsia que mostró signos locales y sistémicos de ingestión de una sustancia cáustica. El examen histológico reveló un marcado daño celular en las vísceras principales, particularmente en el tracto gastroesofágico, el hígado, los riñones y los pulmones, y se observó fibrosis alveolar inicial a pesar de la corta supervivencia del paciente. Este hallazgo representa un elemento nuevo en el contexto de la lesión pulmonar por PQ, ya que no había sido documentado previamente en la literatura. Así, los hallazgos histológicos en intoxicaciones letales tras la supervivencia pueden revelar peculiaridades específicas aún desconocidas y, por tanto, asumir relevancia transversal no sólo a nivel forense sino también clínico.

Paraquat (PQ) is one of the most widely used herbicides in the world, and poisoning is generally associated with accidental, suicidal, or homicidal events. Therefore, in the forensic context, PQ could be in various ways involved as a possible cause of death of a subject. However, even though its systemic toxicity is known, the biological effects exerted on individual viscera have been explored only to some extent, especially in case of victim's survival. Therefore, a case concerning a suicidal ingestion of PQ with survival of 3 days was deemed of interest. Clinical toxicological analyses confirmed acute PQ intoxication, and after the death of the victim, an autopsy was performed showing local and systemic signs of ingestion of a caustic substance. Histologic examination revealed marked cellular damage to the major viscera, particularly the gastroesophageal tract, liver, kidneys, and lungs, with initial alveolar fibrosis noted despite the patient's short survival. This finding represents a new element in the context of PQ lung injury, as it has not been previously documented in the literature. Thus, histological findings in lethal intoxications after survival can reveal specific peculiarities still unknown and, therefore, assume transversal relevance not only at forensic but also clinical level.

En este estudio, examinamos las respuestas metabólicas y del microbioma intestinal al paraquat (PQ) en ratas Wistar macho, centrándonos en los efectos del estrés oxidativo. Las ratas recibieron una única inyección intraperitoneal de PQ a 15 y 30 mg/kg, y se evaluaron varios parámetros de estrés oxidativo (es decir, MDA, SOD, ROS, 8-isoprostanos) después de tres días. Para explorar el perfil ómico, se realizaron GC-qTOF y UHPLC-qTOF para evaluar el metaboloma plasmático; Se utilizó 1H-NMR para evaluar el metaboloma de la orina; y se realizó una secuenciación metagenómica de escopeta para estudiar el microbioma intestinal. Nuestros resultados revelaron reducciones en el peso corporal y se observaron cambios en los tejidos, particularmente en el hígado, lo que sugiere un efecto sistémico de la PQ. Los niveles elevados de peroxidación lipídica y de especies reactivas de oxígeno en el hígado y el plasma indicaron la inducción de estrés oxidativo. El perfil metabólico reveló cambios en el ciclo del ácido tricarboxílico, acumulación de cuerpos cetónicos y niveles alterados de metabolitos clave, como el ácido 3-hidroxibutírico y la serina, lo que sugiere vínculos intrincados entre el metabolismo energético y las reacciones redox. El análisis metabolómico plasmático reveló alteraciones en el metabolismo mitocondrial, el metabolismo de la nicotinamida y la degradación del triptófano. El microbioma intestinal mostró cambios, con dosis más altas de PQ que influyen en las poblaciones microbianas (p. ej., Escherichia coli y Akkermansia muciniphila) y en las funciones metagenómicas (metabolismo del piruvato, fermentación, biosíntesis de nucleótidos y aminoácidos). En general, este estudio proporciona información completa sobre la compleja interacción entre la exposición a la PQ, las respuestas metabólicas y la dinámica del microbioma intestinal. Estos hallazgos mejoran nuestra comprensión de los mecanismos detrás de las alteraciones metabólicas inducidas por el estrés oxidativo y subrayan las conexiones entre la exposición a xenobióticos, la microbiota intestinal y el metabolismo del huésped.

In this study, we examined the metabolic and gut microbiome responses to paraquat (PQ) in male Wistar rats, focusing on oxidative stress effects. Rats received a single intraperitoneal injection of PQ at 15 and 30 mg/kg, and various oxidative stress parameters (i.e., MDA, SOD, ROS, 8-isoprostanes) were assessed after three days. To explore the omic profile, GC-qTOF and UHPLC-qTOF were performed to assess the plasma metabolome; 1H-NMR was used to assess the urine metabolome; and shotgun metagenomics sequencing was performed to study the gut microbiome. Our results revealed reductions in body weight and tissue changes, particularly in the liver, were observed, suggesting a systemic effect of PQ. Elevated lipid peroxidation and reactive oxygen species levels in the liver and plasma indicated the induction of oxidative stress. Metabolic profiling revealed changes in the tricarboxylic acid cycle, accumulation of ketone body, and altered levels of key metabolites, such as 3-hydroxybutyric acid and serine, suggesting intricate links between energy metabolism and redox reactions. Plasma metabolomic analysis revealed alterations in mitochondrial metabolism, nicotinamide metabolism, and tryptophan degradation. The gut microbiome showed shifts, with higher PQ doses influencing microbial populations (e.g., Escherichia coli and Akkermansia muciniphila) and metagenomic functions (pyruvate metabolism, fermentation, nucleotide and amino acid biosynthesis). Overall, this study provides comprehensive insights into the complex interplay between PQ exposure, metabolic responses, and gut microbiome dynamics. These findings enhance our understanding of the mechanisms behind oxidative stress-induced metabolic alterations and underscore the connections between xenobiotic exposure, gut microbiota, and host metabolism.

La enfermedad de Parkinson (EP) se encuentra entre las enfermedades neurodegenerativas más prevalentes y se estima que aproximadamente un tercio de los pacientes con EP padecen depresión. La exposición al paraquat (PQ) es un factor de riesgo ambiental importante para la EP. En este estudio, establecimos un modelo de ratón de EP con depresión inducida por PQ para investigar exhaustivamente la heterogeneidad celular y los mecanismos subyacentes a la progresión de la depresión en el contexto de la EP. Utilizamos RNA-seq unicelular (scRNA-seq) para adquirir el atlas transcriptómico de células individuales de ratones modelo y caracterizar los perfiles de expresión génica en cada tipo de célula expresada diferencialmente. Identificamos un grupo de neuronas glutamatérgicas específico responsable del desarrollo de cambios heterogéneos asociados a la depresión y establecimos un atlas integral de expresión genética. Además, los análisis de enriquecimiento funcional y trayectoria celular revelaron que los mecanismos subyacentes a la progresión de la EP con depresión estaban asociados con neuronas glutamatérgicas específicas. En conjunto, nuestros hallazgos proporcionan un recurso valioso para descifrar la heterogeneidad celular de la EP con depresión. La conexión sugerida entre los estados transcripcionales intrínsecos de las neuronas y la progresión de la depresión puede proporcionar información sobre posibles biomarcadores y objetivos específicos para el tratamiento antidepresivo en pacientes con EP.

Parkinson's disease (PD) is among the most prevalent neurodegenerative diseases, and approximately one third of patients with PD are estimated to have depression. Paraquat (PQ) exposure is an important environmental risk factor for PD. In this study, we established a mouse model of PQ-induced PD with depression to comprehensively investigate cellular heterogeneity and the mechanisms underlying the progression of depression in the context of PD. We utilized single-cell RNA-seq (scRNA-seq) to acquire the transcriptomic atlas of individual cells from model mice and characterize the gene expression profiles in each differentially expressed cell type. We identified a specific glutamatergic neuron cluster responsible for the development of heterogeneous depression-associated changes and established a comprehensive gene expression atlas. Furthermore, functional enrichment and cell trajectory analyses revealed that the mechanisms underlying the progression of PD with depression were associated with specific glutamatergic neurons. Together, our findings provide a valuable resource for deciphering the cellular heterogeneity of PD with depression. The suggested connection between intrinsic transcriptional states of neurons and the progression of depression can provide insight into potential biomarkers and specific targets for anti-depression treatment in patients with PD.

Introducción. El dicloruro de paraquat se encuentra actualmente entre los herbicidas comerciales más utilizados en Estados Unidos. En el presente estudio, proporcionamos una evaluación epidemiológica de la exposición ambiental al paraquat y el riesgo de enfermedad de Parkinson (EP) en un estudio poblacional de EP en regiones agrícolas del centro de California. Métodos. Con base en 829 pacientes con EP y 824 controles comunitarios, evaluamos las asociaciones entre la exposición ambiental al dicloruro de paraquat y la EP. Estimamos la proximidad residencial y laboral a aplicaciones agrícolas comerciales en tres condados de California desde 1974 utilizando los datos de informes de uso de pesticidas (PUR) de California y los mapas de uso de la tierra. Evaluamos la duración y la intensidad promedio [libras (0,45 kilogramos) por acre por año de exposición al paraquat en cuatro ventanas de tiempo. Resultados. La exposición ambiental al paraquat evaluada tanto en la residencia como en el lugar de trabajo se asoció con la EP, según varias medidas de exposición diferentes. Los pacientes con EP vivían y trabajaban cerca de instalaciones agrícolas que aplicaban mayores cantidades de herbicida que los controles comunitarios. Para la proximidad del lugar de trabajo a aplicaciones comerciales desde 1974, trabajar cerca de aplicaciones de paraquat cada año en la ventana [odds ratio (OR) = 2,15, intervalo de confianza (IC) del 95 % = 1,46, 3,19] y una mayor intensidad promedio de exposición [por 10 libras (4,54 kilogramos), OR = 2,08; IC del 95 % = 1,31, 3,38] se asociaron con mayores probabilidades de padecer EP. Se observaron asociaciones similares para la proximidad residencial (duración: OR = 1,91, IC del 95% = 1,30, 2,83; intensidad promedio: OR = 1,72, IC del 95% = 0,99, 3,04). Las estimaciones de riesgo fueron comparables para hombres y mujeres, y las probabilidades más altas se observaron para aquellos diagnosticados a ≤60 años de edad. Conclusión Este estudio proporciona una indicación adicional de que la exposición al dicloruro de paraquat aumenta el riesgo de enfermedad de Parkinson.

Background Paraquat dichloride is currently among the most widely used commercial herbicides in the USA. In the present study, we provide epidemiological assessment of ambient paraquat exposure and Parkinson’s disease (PD) risk in a population-based study of PD in agricultural regions of Central California. Methods Based on 829 PD patients and 824 community controls, we assessed associations between ambient paraquat dichloride exposure and PD. We estimated residential and workplace proximity to commercial agricultural applications in three California counties since 1974 using the CA pesticide use reporting (PUR) data and land use maps. We evaluated any, duration and average intensity [pounds (0.45 kilograms) per acre per year] of exposure for paraquat in four time windows. Results Ambient paraquat exposure assessed at both residence and workplace was associated with PD, based on several different exposure measures. The PD patients both lived and worked near agricultural facilities applying greater amounts of the herbicide than community controls. For workplace proximity to commercial applications since 1974, working near paraquat applications every year in the window [odds ratio (OR) = 2.15, 95% confidence interval (CI) = 1.46, 3.19] and a higher average intensity of exposure [per 10 pounds (4.54 kilograms), OR = 2.08, 95% CI = 1.31, 3.38] were both associated with an increased odds of PD. Similar associations were observed for residential proximity (duration: OR = 1.91, 95% CI = 1.30, 2.83; average intensity: OR = 1.72, 95% CI = 0.99, 3.04). Risk estimates were comparable for men and women, and the strongest odds were observed for those diagnosed at ≤60 years of age. Conclusion This study provides further indication that paraquat dichloride exposure increases the risk of Parkinson’s disease.

La enfermedad de Parkinson (EP) es una enfermedad heterogénea que implica una interacción compleja entre genes y el medio ambiente que afecta diversas vías celulares y redes neuronales. Varios estudios han sugerido que los factores ambientales como la exposición a herbicidas, pesticidas, metales pesados ​​y otros contaminantes orgánicos son factores de riesgo importantes para el desarrollo de la EP. Entre los herbicidas, el paraquat se ha utilizado habitualmente, aunque ha sido prohibido en muchos países debido a su toxicidad aguda. Aunque no se ha establecido la relación causal directa entre la exposición al paraquat y la EP, se ha demostrado que el paraquat causa la degeneración de las neuronas dopaminérgicas en la sustancia negra pars compacta. Los mecanismos subyacentes de la lesión dopaminérgica están impulsados ​​principalmente por la generación de especies reactivas de oxígeno, la disminución de los niveles de enzimas antioxidantes, la neuroinflamación, la disfunción mitocondrial y el estrés del RE, lo que lleva a una cascada de interferencias moleculares que resultan en el inicio de la apoptosis. Esta revisión analiza críticamente las vías moleculares cruciales aguas arriba de la cascada apoptótica involucrada en la neurotoxicidad del paraquat, incluida la proteína quinasa activada por mitógenos (MAPK), la fosfatidilinositol-4,5-bisfosfato 3-quinasa (PI3K)/AKT, el objetivo de la rapamicina en mamíferos (mTOR) y vías de señalización Wnt/β-catenina.

Parkinson’s disease (PD) is a heterogeneous disease involving a complex interaction between genes and the environment that affects various cellular pathways and neural networks. Several studies have suggested that environmental factors such as exposure to herbicides, pesticides, heavy metals, and other organic pollutants are significant risk factors for the development of PD. Among the herbicides, paraquat has been commonly used, although it has been banned in many countries due to its acute toxicity. Although the direct causational relationship between paraquat exposure and PD has not been established, paraquat has been demonstrated to cause the degeneration of dopaminergic neurons in the substantia nigra pars compacta. The underlying mechanisms of the dopaminergic lesion are primarily driven by the generation of reactive oxygen species, decrease in antioxidant enzyme levels, neuroinflammation, mitochondrial dysfunction, and ER stress, leading to a cascade of molecular crosstalks that result in the initiation of apoptosis. This review critically analyses the crucial upstream molecular pathways of the apoptotic cascade involved in paraquat neurotoxicity, including mitogenactivated protein kinase (MAPK), phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate 3-kinase (PI3K)/AKT, mammalian target of rapamycin (mTOR), and Wnt/β-catenin signaling pathways.

El uso del herbicida paraquat (PQ) ha generado preocupación sobre las posibles consecuencias ambientales debido a su toxicidad y persistencia en el medio ambiente. Teniendo en cuenta la afinidad de los compuestos peligrosos. por las moléculas biológicas, es necesario conocer sus propiedades de unión. Este artículo se centra en el comportamiento de la enzima pepsina después de su contacto con el veneno de paraquat, y la interacción entre el paraquat y la pepsina se ha investigado en condiciones de laboratorio y condiciones fisiológicas simuladas utilizando técnicas multiespectrales. Los experimentos de fluorescencia demostraron que PQ utiliza un método estático para apagar la fluorescencia intrínseca de la pepsina. Al causar daño estructural a la pepsina, la PQ puede ser perjudicial ya que altera su función conformacional según la espectroscopia FT-IR. La reacción de acoplamiento es un proceso espontáneo causado por enlaces de hidrógeno y fuerzas de van der Waals según el análisis de los parámetros termodinámicos de cada sistema a tres temperaturas diferentes. La estructura molecular de la pepsina cambia cuando se une a PQ. Además, los resultados mostraron que PQ es un inhibidor de la pepsina que cambia la función de la enzima.

The use of the herbicide paraquat (PQ) has raised concerns about potential environmental consequences due to its toxicity and persistence in the environment. Considering the affinity of dangerous compounds to biological molecules, it is necessary to know their binding properties. This article focuses on the behavior of the pepsin enzyme following its contact with paraquat poison, and the interaction between paraquat and pepsin has been investigated in laboratory conditions and simulated physiological conditions using multispectral techniques. Fluorescence experiments showed that PQ uses a static method to quench pepsin's intrinsic fluorescence. By causing structural damage to pepsin, PQ may be detrimental as it alters its conformational function based on FT-IR spectroscopy. The coupling reaction is a spontaneous process caused by hydrogen bonding and van der Waals forces according to the analysis of the thermodynamic parameters of each system at three different temperatures. The molecular structure of pepsin changes when it binds to PQ. Also, the results showed that PQ is a pepsin inhibitor that changes the function of the enzyme.