Using lysine adducts of human serum albumin to investigate the disposition of exogenous formaldehyde in human blood

Abstract

Formaldehyde is a human carcinogen that readily binds to nucleophiles, including proteins and DNA. To investigate whether exogenous formaldehyde produces adducts in extracellular fluids, we characterized modifications to human serum albumin (HSA) following incubation of whole blood, plasma, and saliva with formaldehyde at concentrations of 1, 10 and 100 μM. The only HSA locus that showed the presence of formaldehyde modifications was Lys199. A N(6)-Lys adduct with added mass of 12 Da, representing a putative intramolecular crosslink, was detected in biological fluids that had been incubated with formaldehyde but not in control fluids. An adduct representing N(6)-Lys formylation was detected in all fluids, but levels did not increase above control values over the tested range of formaldehyde concentrations. An adduct representing N(6)-Lys199 acetylation was also measured in all samples. We then applied the assay to repeated samples of human plasma from 6 nonsmoking volunteer subjects (from Berkeley, CA), and single samples of serum from 15 workers exposed to airborne formaldehyde at about 1.5 ppm in a production facility and 15 control workers from Tianjin, China. Although all human plasma/serum samples contained basal levels of the products of N(6)-Lys formylation and acetylation, the putative crosslink product was not detected. Since the putative crosslink was observed in plasma incubated with formaldehyde at 1 μM, this suggests that the endogenous concentration of formaldehyde in serum was much lower than reported in the literature. Furthermore, concentrations of the formyl adduct were not higher in workers exposed to formaldehyde at about 1.5 ppm than in controls. Follow-up in vitro experiments with gaseous formaldehyde at 1.4 ppm detected the putative crosslink in plasma but not whole blood. This combination of results suggests that N(6) formylation occurs within cells with subsequent release of adducted HSA to the systemic circulation. Comparing across human samples, levels of N(6)-Lys199 formyl adducts were present at similar concentrations in subjects from California and China (about 1 mmol/mol HSA), but N(6)-Lys199 acetyl adducts were present at higher concentrations in Chinese subjects (0.34 vs. 0.13 mmol/mol HSA).

An RNAi screen in human cell lines reveals conserved DNA damage repair pathways that mitigate formaldehyde sensitivity

“…However, these reported blood levels may be an overestimate in light of a recent study that failed to detect any endogenous formaldehyde-serum albumin adducts (summarized in (8)). Some cell lineages, e.g., hematopoietic stem cells, may receive higher exposure via lineage-specific generation of formaldehyde from histone demethylation as part of chromatin remodeling during differentiation (9,10).…”

Formaldehído: revisión bibliográfica sobre biomarcadores de efecto para la medición de la exposición ocupacional

“…Se produce de esta manera ácido fórmico, el cual es parcialmente incorporado a la ruta metabólica normal del carbono del organismo. El fa también es capaz de unirse a la albúmina sérica humana (human serum albumin, hsa), formando aductos en la misma [3,12,23,24], los que pueden ser medidos mediante ensayos inmunológicos para detectar anticuerpos contra el complejo formaldehído-albúmina [12].…”

“…Aunque se conocen las reacciones que puede expresar el fa, la producción endógena de este compuesto, que hace parte de los ciclos metabólicos del organismo, presenta un inconveniente para determinar la cantidad de fa exógeno que ha ingresado al organismo y que puede causar daños. Además, se ha encontrado que los enlaces formados entre el fa y las proteínas, la albúmina o el adn se ven alterados de forma positiva por la ingesta de aspirinas y el hábito de fumar, y los polimorfismos genéticos tienen una gran influencia sobre la formación de aductos, como consecuencia de diferencias en las enzimas que metabolizan el acetaldehído [12].…”

“…Como consecuencia de su clasificación en el grupo 1 de la iarc, la presencia del fa en ambientes laborales se ha regulado por la Conferencia Americana de Higienistas Industriales Gubernamentales (American Conference on Governmental Industrial Hygienists) hasta el umbral límite actual, reflejado en una concentración que no debe ser excedida en ningún momento durante la exposición laboral o la concentración instantánea a la cual nunca se debe exponer un trabajador durante su labor (threshold limit value celling, tlv-c) de 0,3 ppm (0,370 mg / m 3 ) [1]. Los experimentos han determinado que a una exposición continua a una atmósfera, con una concentración de 1 ppm de fa (1,23 mg / m 3 ), una tasa de respiración de 1 m 3 / h y un ritmo de bombeo cardíaco de 294 L / h, la máxima concentración de fa en sangre será de 0,0042 mg / L [12]. Pero esta concentración en sangre no está discriminada por fa endógeno o exógeno, lo cual limita la medición del mismo directamente en matrices biológicas, descartando el uso de un biomarcador de exposición para el monitoreo de la exposición al fa [14].…”

“…A nivel molecular, el fa reacciona con proteínas y el adn, formando aductos con la hemoglobina y la albúmina. Además, es muy reactivo con aminas y amidas, formando puentes metilo con el adn, lo cual ha llevado a los investigadores a explorar estos efectos como posibles indicadores de la exposición al fa [12][13][14][15][16][17][18].…”