Cytogenotoxic effects of nitrogen on hydroponic lettuce / Efeitos citogenotóxicos do nitrogênio em alface hidropônica

Nitrogen accumulation in hydroponically-grown lettuce may pose a health risk to consumers. Thus, the objective of this study was to analyze different concentrations of nitrogen applications in hydroponic lettuce cultivation and their effect on toxicity, cytotoxicity and genotoxicity. A nutrient film technique (NFT) hydroponic system was used to grow the lettuce variety "Vanda." The treatments consisted of different concentrations of nitrogen (in the form of calcium nitrate) in Furlani solution (75, 100, 125 and 150%), a negative and a positive control. The following commercial characteristics were measured: plant fresh weight (PFW), root fresh weight (RFW), shoot fresh weight (SFW), shoot diameter (SD), root dry weight (RDW), shoot dry weight (SDW) and leaf nitrogen (LN). Cytogenotoxicity was indicated by toxicity, cytotoxicity and genotoxicity, which were in turn determined by root length, the mitotic index, chromosomal aberrations and the presence of micronuclei. The nitrogen concentrations used in this experiment did not cause phenotypic toxicity or cytotoxicity in lettuce roots. The most severe genotoxicity was observed at the 125% nitrogen concentration, which nevertheless did not affect commercial characteristics. Although nitrogen fertilization provides great benefits to agriculture, such as greater yields, indiscriminate use should be avoided since concentrations above recommended rates may induce genotoxicity.

O acúmulo de nitrogênio em alface cultivada hidroponicamente pode representar um risco à saúde dos consumidores. Assim, o objetivo deste estudo foi analisar diferentes concentrações de aplicações de nitrogênio no cultivo de alface hidropônica e seus efeitos na toxicidade, citotoxicidade e genotoxicidade. Em sistema hidropônico do tipo filme de nutrientes (NFT) foi usado para cultivar a variedade de alface "Vanda". Os tratamentos consistiram em diferentes concentrações de nitrogênio (na forma de nitrato de cálcio) na solução Furlani (75, 100, 125 e 150%), um controle negativo e um positivo. Foram medidas as seguintes características comerciais: peso fresco da planta (PFW), peso fresco da raiz (RFW), peso fresco da parte aérea (SFW), diâmetro da parte aérea (SD), peso seco da raiz (RDW), peso seco da parte aérea (SDW) e nitrogênio foliar (LN). A citogenotoxicidade foi indicada por toxicidade, citotoxicidade e genotoxicidade, que por sua vez foram determinadas pelo comprimento da raiz, índice mitótico, aberrações cromossômicas e presença de micronúcleos. As concentrações de nitrogênio utilizadas neste experimento não causaram toxicidade fenotípica ou citotoxicidade em raízes de alface. A genotoxicidade mais severa foi observada na concentração de nitrogênio de 125%, que, no entanto, não afetou as características comerciais. Embora a fertilização nitrogenada traga grandes benefícios à agricultura, como maiores rendimentos, o uso indiscriminado deve ser evitado, pois concentrações acima das taxas recomendadas podem induzir genotoxicidade.

Contributions of cytogenetics to cancer research / Contribuições da citogenética em pesquisas sobre o câncer

The two conflicting visions of tumorigenesis that are widely discussed are the gene-mutation hypothesis and the aneuploidy hypothesis. In this review we will summarize the contributions of cytogenetics in the study of cancer cells and propose a hypothetical model to explain the influence of cytogenetic events in carcinogenesis, emphasizing the role of aneuploidy. The gene mutation hypothesis states that gene-specific mutations occur and that they maintain the altered phenotype of the tumor cells, and the aneuploidy hypothesis states that aneuploidy is necessary and sufficient for the initiation and progression of malignant transformation. Aneuploidy is a hallmark of cancer and plays an important role in tumorigenesis and tumor progression. Aneuploid cells might be derived from polyploid cells, which can arise spontaneously or are induced by environmental agents or chemical compounds, and the genetic instability observed in polyploid cells leads to chromosomal losses or rearrangements, resulting in variable aberrant karyotypes. Because of the large amount of evidence indicating that the correct chromosomal balance is crucial to cancer development, cytogenetic techniques are important tools for both basic research, such as elucidating carcinogenesis, and applied research, such as diagnosis, prognosis and selection of treatment. The combination of classic cytogenetics, molecular cytogenetics and molecular genetics is essential and can generate a vast amount of data, enhancing our knowledge of cancer biology and improving treatment of this disease.

As duas visões conflitantes da tumorigênese que são amplamente discutidas são a hipótese da mutação gênica e a hipótese da aneuploidia. Nesta revisão vamos resumir as contribuições da citogenética no estudo das células tumorais e propor um modelo hipotético para explicar a influência dos eventos citogenéticos na carcinogênese, enfatizando o papel da aneuploidia. A teoria da mutação gênica estabelece que mutações específicas ocorrem e mantêm o fenótipo alterado das células de um tumor, enquanto a hipótese da aneuploidia estabelece que a aneuploidia é necessária e suficiente para a iniciação e progressão da transformação maligna. A aneuploidia é considerada um marcador do câncer e esta desempenha um importante papel tanto na tumorigênese, quanto na progressão tumoral. Células aneuplóides podem ser derivadas de células poliplóides, que surgem espontaneamente ou são induzidas por agentes ambientais ou compostos químicos. A instabilidade genética observada em células poliplóides leva a perdas ou rearranjos cromossômicos, resultando em cariótipos variavelmente aberrantes. Devido à grande quantidade de evidências indicando que um balanço cromossômico correto é crucial para o desenvolvimento do câncer, as técnicas citogenéticas são ferramentas importantes tanto para a pesquisa básica, tais como pesquisas para elucidar a carcinogênese, quanto pesquisas aplicadas, como no diagnóstico, prognóstico e escolha do tratamento. A combinação da citogenética clássica, citogenética molecular e genética molecular é essencial e pode gerar uma grande quantidade de dados, aumentando o nosso conhecimento da biologia do câncer, melhorando assim o tratamento desta doença.