The cytotoxic effects of many quinones are thought to be mediated through their one-electron reduction to semiquinone radicals, which subsequently enter redox cycles with molecular oxygen to produce active oxygen species and oxidative stress. The two-electron reduction of quinones to diols, mediated by DT-diaphorase (NAD(P)H: (quinone-acceptor) oxidoreductase), may therefore represent a detoxifying pathway which protects the cell from the formation of these reactive intermediates. By using menadione (2-methyl-1,4-naphthoquinone) and isolated hepatocytes, the relative contribution of the two pathways to quinone metabolism has been studied and a protective role for DT-diaphorase demonstrated. Moreover, in the presence of cytotoxic concentrations of menadione rapid changes in intracellular thiol and Ca2+ homeostasis were observed. These were associated with alterations in the surface structure of the hepatocytes which may be an early indication of cytotoxicity.

A new paradigm is needed to assess how a lifetime of exposure to environmental factors affects the risk of developing chronic diseases.

Abstract Reporting of myelodysplastic syndromes (MDSs) and chronic myeloproliferative disorders (CMDs) to population-based cancer registries in the United States was initiated in 2001. In this first analysis of data from the North American Association of Central Cancer Registries (NAACCR), encompassing 82% of the US population, we evaluated trends in MDS and CMD incidence, estimated case numbers for the entire United States, and assessed trends in diagnostic recognition and reporting. Based on more than 40 000 observations, average annual age-adjusted incidence rates of MDS and CMD for 2001 through 2003 were 3.3 and 2.1 per 100 000, respectively. Incidence rates increased with age for both MDS and CMD (P < .05) and were highest among whites and non-Hispanics. Based on follow-up data through 2004 from the Surveillance, Epidemiology, and End Results (SEER) Program, overall relative 3-year survival rates for MDS and CMD were 45% and 80%, respectively, with males experiencing poorer survival than females. Applying the observed age-specific incidence rates to US Census population estimates, approximately 9700 patients with MDS and 6300 patients with CMD were estimated for the entire United States in 2004. MDS incidence rates significantly increased with calendar year in 2001 through 2004, and only 4% of patients were reported to registries by physicians' offices. Thus, MDS disease burden in the United States may be underestimated.

Benzene is known to have toxic effects on the blood and bone marrow, but its impact at levels below the U.S. occupational standard of 1 part per million (ppm) remains uncertain. In a study of 250 workers exposed to benzene, white blood cell and platelet counts were significantly lower than in 140 controls, even for exposure below 1 ppm in air. Progenitor cell colony formation significantly declined with increasing benzene exposure and was more sensitive to the effects of benzene than was the number of mature blood cells. Two genetic variants in key metabolizing enzymes, myeloperoxidase and NAD(P)H:quinone oxidoreductase, influenced susceptibility to benzene hematotoxicity. Thus, hematotoxicity from exposure to benzene occurred at air levels of 1 ppm or less and may be particularly evident among genetically susceptible subpopulations.

A wide variety of toxic chemicals cause blebbing of the plasma membrane in isolated hepatocytes. These alterations in surface structure occur well before cell death. The formation of blebs appears to be directly related to changes in the concentration of extramitochondrial calcium ions. These changes probably reduce the ability of the hepatocyte cytoskeleton to maintain normal surface morphology. The concentration of soluble thiols, notably glutathione, appears to regulate the size of the extramitochondrial calcium ion pool. Disturbances in intracellular thiol and calcium ion homeostasis therefore seem to be responsible for the surface blebbing observed during toxic injury to isolated hepatocytes.

Reduction of 5,10-methylenetetrahydrofolate (methyleneTHF), a donor for methylating dUMP to dTMP in DNA synthesis, to 5-methyltetrahydrofolate (methylTHF), the primary methyl donor for methionine synthesis, is catalyzed by 5,10-methylenetetrahydrofolate reductase (MTHFR). A common 677 C → T polymorphism in the MTHFR gene results in thermolability and reduced MTHFR activity that decreases the pool of methylTHF and increases the pool of methyleneTHF. Recently, another polymorphism in MTHFR (1298 A → C) has been identified that also results in diminished enzyme activity. We tested whether carriers of these variant alleles are protected from adult acute leukemia. We analyzed DNA from a case–control study in the United Kingdom of 308 adult acute leukemia patients and 491 age- and sex-matched controls. MTHFR variant alleles were determined by a PCR-restriction fragment length polymorphism assay. The MTHFR 677TT genotype was lower among 71 acute lymphocytic leukemia (ALL) cases compared with 114 controls, conferring a 4.3-fold decrease in risk of ALL [odds ratio (OR = 0.23; 95% CI = 0.06–0.81]. We observed a 3-fold reduction in risk of ALL in individuals with the MTHFR 1298AC polymorphism (OR = 0.33; 95% CI = 0.15–0.73) and a 14-fold decreased risk of ALL in those with the MTHFR 1298CC variant allele (OR = 0.07; 95% CI = 0.00–1.77). In acute myeloid leukemia, no significant difference in MTHFR 677 and 1298 genotype frequencies was observed between 237 cases and 377 controls. Individuals with the MTHFR 677TT, 1298AC, and 1298CC genotypes have a decreased risk of adult ALL, but not acute myeloid leukemia, which suggests that folate inadequacy may play a key role in the development of ALL.

Background:A recent review by the International Agency for Research on Cancer (IARC) updated the assessments of the > 100 agents classified as Group 1, carcinogenic to humans (IARC Monographs Volume 100, parts A–F). This exercise was complicated by the absence of a broadly accepted, systematic method for evaluating mechanistic data to support conclusions regarding human hazard from exposure to carcinogens.Objectivesand Methods: IARC therefore convened two workshops in which an international Working Group of experts identified 10 key characteristics, one or more of which are commonly exhibited by established human carcinogens.Discussion:These characteristics provide the basis for an objective approach to identifying and organizing results from pertinent mechanistic studies. The 10 characteristics are the abilities of an agent to 1) act as an electrophile either directly or after metabolic activation; 2) be genotoxic; 3) alter DNA repair or cause genomic instability; 4) induce epigenetic alterations; 5) induce oxidative stress; 6) induce chronic inflammation; 7) be immunosuppressive; 8) modulate receptor-mediated effects; 9) cause immortalization; and 10) alter cell proliferation, cell death, or nutrient supply.Conclusion:We describe the use of the 10 key characteristics to conduct a systematic literature search focused on relevant end points and construct a graphical representation of the identified mechanistic information. Next, we use benzene and polychlorinated biphenyls as examples to illustrate how this approach may work in practice. The approach described is similar in many respects to those currently being implemented by the U.S. EPA’s Integrated Risk Information System Program and the U.S. National Toxicology Program.Citation:Smith MT, Guyton KZ, Gibbons CF, Fritz JM, Portier CJ, Rusyn I, DeMarini DM, Caldwell JC, Kavlock RJ, Lambert P, Hecht SS, Bucher JR, Stewart BW, Baan R, Cogliano VJ, Straif K. 2016. Key characteristics of carcinogens as a basis for organizing data on mechanisms of carcinogenesis. Environ Health Perspect 124:713–721; http://dx.doi.org/10.1289/ehp.1509912

The mutagenicity of various quinones, a class of compounds widely distributed in nature, is demonstrated in the Salmonella TA104 tester strain. The metabolic pathways by which four quinones, menadione, benzo[a]pyrene 3,6-quinone, 9,10-phenanthrenequinone, and danthron, caused mutagenicity in this test system were investigated in detail as were the detoxification pathways. The two-electron reduction of these quinones by NAD(P)H-quinone oxidoreductase (DT-diaphorase) was not mutagenic, whereas the one-electron reduction, catalyzed by NADPH-cytochrome P-450 reductase, was mutagenic, except for danthron, which was only slightly mutagenic. The mutagenicity of the quinones via this pathway was found to be attributable to the generation of oxygen radicals. The cytochrome P-450 monooxygenase also played a significant role in the detoxification and bioactivation of these quinones. For example, phenanthrenequinone was converted to a nonmutagenic metabolite in a cytochrome P-450-dependent reaction, whereas danthron was converted to a highly mutagenic metabolite. These studies show the complexity of metabolic pathways involved in the mutagenicity of quinones.

Background Common genetic variants in immune and inflammatory response genes can affect the risk of developing non-Hodgkin lymphoma. We aimed to test this hypothesis using previously unpublished data from eight European, Canadian, and US case-control studies of the International Lymphoma Epidemiology Consortium (InterLymph). Methods We selected 12 single-nucleotide polymorphisms for analysis, on the basis of previous functional or association data, in nine genes that have important roles in lymphoid development, Th1/Th2 balance, and proinflammatory or anti-inflammatory pathways (IL1A, IL1RN, IL1B, IL2, IL6, IL10, TNF, LTA, and CARD15). Genotype data for one or more single-nucleotide polymorphisms were available for 3586 cases of non-Hodgkin lymphoma and for 4018 controls, and were assessed in a pooled analysis by use of a random-effects logistic regression model. Findings The tumour necrosis factor (TNF) −308G→A polymorphism was associated with increased risk of non-Hodgkin lymphoma (p for trend=0·005), particularly for diffuse large B-cell lymphoma, the main histological subtype (odds ratio 1·29 [95% CI 1·10–1·51] for GA and 1·65 [1·16–2·34] for AA, p for trend <0·0001), but not for follicular lymphoma. The interleukin 10 (IL10) −3575T→A polymorphism was also associated with increased risk of non-Hodgkin lymphoma (p for trend=0·02), again particularly for diffuse large B-cell lymphoma (p for trend=0·006). For individuals homozygous for the TNF −308A allele and carrying at least one IL10 −3575A allele, risk of diffuse large B-cell lymphoma doubled (2·13 [1·37–3·32], p=0·00083). Interpretation Common polymorphisms in TNF and IL10, key cytokines for the inflammatory response and Th1/Th2 balance, could be susceptibility loci for non-Hodgkin lymphoma. Moreover, our results underscore the importance of consortia for investigating the genetic basis of chronic diseases like cancer.

Aging | doi:10.18632/aging.100531. T. Kevin Howcroft, Judith Campisi, Germaine Buck Louis, Martyn T. Smith, Bradley Wise, Tony Wyss-Coray, Alison Deckhut Augustine, Janet E. McElhaney, Ron Kohanski, Felipe Sierra