Induced CYP1A activity and DNA damage in fish from the middle Paraíba do Sul River basin, southeastern Brazil / Atividade induzida de CYP1A e danos de DNA em peixes do trecho médio da bacia do rio Paraíba do Sul, sudeste do Brasil

The Paraíba do Sul River (PSR) drainage basin in Southeastern Brazil covers one of the most industrialized and densely populated regions of the country. The impact of chemical contamination on the PSR basin seems to be more pronounced in its middle reach where a number of potentially polluting plants are located. In this study, we used hepatic EROD activity - a biomarker of exposure to CYP1A-inducing pollutants (e.g. PAHs, PCDD/Fs, PCBs) - and the incidence of micronucleated erythrocytes (Mn) in the peripheral blood - a biomarker of effects of DNA-damaging agents (e.g. PAHs) - to evaluate the effects of pollution on two native fish species, Geophagus brasiliensis and Pimelodus maculatus. Results showed that the incidence of Mn and EROD in G. brasiliensis and P. maculatus from the two most downstream sites (Três Rios Town and Piabanha River) were markedly higher than the incidence of Mn and EROD recorded in fish from the most upstream site (Funil Reservoir). Our findings are consistent with the view that CYP1A-inducing activity and increased DNA-damage are found in fish caught in sampling sites located downstream of the stretch where there are several industries that are potential sources of PAHs and CYP1A-inducing contaminants.

O rio Paraíba do Sul (RPS) drena uma das mais industrializadas e densamente povoadas áreas do sudeste do Brasil. O impacto de contaminação química no RPS parece ser mais pronunciado no segmento médio da bacia onde se localiza grande número de indústrias potencialmente poluidoras. Neste estudo, foi avaliada a atividade hepática EROD – um biomarcador de exposição a poluente indutores da CYP1A (e.g. HAPs, PCDD/Fs, PCBs) – e a incidência de eritrócitos micronucleados (Mn) no sangue periférico – um biomarcador de efeitos de agentes de danificação do DNA- (e.g. HAPs) – para avaliar o efeito de poluição sobre dois peixes nativos, Geophagus brasiliensis e Pimelodus maculatus. Os resultados apresentaram que a incidência de Mn e EROD em G. brasiliensis e P. maculatus nos dois locais no trecho mais baixo (Três Rios e rio Piabanha) foi marcadamente mais elevada do que a incidência e a atividade EROD registradas em peixes dos locais mais à montante (reservatório do Funil). Estes resultados são consistentes com a visão de que atividade indutora de CYP1A e elevadora de danos no DNA são encontradas em peixes capturados em locais abaixo do trecho onde grande número de indústrias são potenciais fontes de poluição de indutores de contaminantes HAPs e CYP1A.

Genotoxicidade in vitro das frações orgânica e solúvel em água de material particulado de ar em três locais do Estado de São Paulo / Genotoxicity in vitro of organic and soluble water fractions of airborne particulate matter in three sites of São Paulo State

O aumento na poluição ambiental é na atualidade uma das grandes preocupações em nível mundial. Especificamente, a poluição atmosférica por material particulado tem demostrado ser um fator determinante no desenvolvimento de doenças cardiopulmonares e câncer de pulmão nas populações expostas. O material particulado é constituído por uma mistura complexa de compostos orgânicos e inorgânicos, muitos dos quais possuem potencial mutagênico e genotóxico. As características destes compostos variam em função da suas propriedades físicas, químicas e em razão das condições meteorológicas prevalecentes. A maior parte dos estudos tem se focado em avaliar o potencial genotóxico da fração orgânica do material particulado e poucos estudos têm explorado a fração solúvel em água e a contribuição diferencial das diversas espécies químicas presentes nesta fração para o dano genotóxico. O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos mutagênicos e genotóxicos in vitro da fração orgânica e da fração solúvel em água de material particulado (MP10) coletado em três locais diferentes do estado de São Paulo e estabelecer a relação entre a composição química e o efeito biológico observado. Para isto, realizou­-se a extração orgânica e solúvel em água de 12 amostras de MP10. A mutagenicidade e genotoxicidade foram avaliadas usando o ensaio de Salmonella/microssoma e o teste de micronúcleos (MN) em células A549 e 16 hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPAs) e 15 metais hidrossolúveis presentes nas amostras foram determinados quimicamente. Adicionalmente, foi determinada a metodologia de extração da fracção solúvel em água e se avaliou a estabilidade química e biológica desta fração. Os resultados indicam que a extração assistida por micro-ondas é um método eficiente para a extração da fração solúvel em agua do MP e que um tempo superior a 60 dias de armazenamento e congelamento deste tipo de extrato tem um efeito significativo sobre os resultados analíticos e a resposta biológica. Foi demonstrado ainda que as duas frações de MP estudadas são responsáveis pela indução do dano ao DNA e que não existe uma relação direta entre a concentração de MP e o efeito genotóxico observado, confirmando a importância do uso de bioensaios na avaliação da genotoxicidade de misturas complexas como o MP. Os HPAs prevalecentes nas amostras de PM10 foram fluorantene e benzo(ghi)perileno. Nos extratos solúveis em água, as maiores concentrações de metais foram determinadas para zinco, ferro e cobre. Confirmou-se que a indução de MN e o ensaio de Salmonella/microssoma representam uma poderosa ferramenta na avaliação da polução atmosférica e que as análises químicas por si só não são suficientes para a proteção e predição dos efeitos biológicos em populações expostas

The increase of environmental pollution is today one a major concern worldwide. Specifically, air pollution by particulate matter has been shown to be a determining factor in the development of cardiopulmonary disease and lung cancer in exposed populations. The particulate material consists of a complex mixture of organic and inorganic compounds, many of which have mutagenic and genotoxic activity. The characteristics of these compounds vary according to their physical and chemical properties and also to the prevailing weather conditions. Most studies have focused on evaluating the genotoxic potential of the organic fraction of particulate material, but few studies have explored the water­-soluble fraction, and the differential contributions of different chemical species present in this fraction to genotoxic damage. The aim of this study was to evaluate the in vitro mutagenic and genotoxic effects of organic and water-soluble fractions of 12 samples of particulate matter (PM10) collected at three different sites in the state of São Paulo and establish the relationship between the chemical composition and the biological effect observed. The mutagenicity and genotoxicity were evaluated using the Salmonella/microssome test and the micronucleus assay (MN) in A549 cells and 16 Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) and 15 water-soluble metals present in the samples were chemically determined. Additionally, the extraction method of water- soluble fraction was determined and the chemical and biological stability of this fraction evaluated. The results indicate that the microwave­-assisted extraction is an efficient method for the extraction of the water-soluble compounds of PM and that the freezing and storage of the extract over 60 days has a significant effect on the mutagenic and analytical results of PM samples. It was demonstrated that the two PM fractions studied are responsible for the induction of DNA damage and that there is no direct relationship between the MP concentration and the genotoxic effect observed, confirming the importance of using bioassays in the genotoxicity evaluation of complex mixtures as PM. The PAHs prevailing in our samples were fluoranthene and benzo(ghi)perylene. In the water-soluble extracts, highest concentrations of the elements studied were found for zinc, iron, and copper in the three places of sampling. We confirmed that MN induction and Salmonella/microsome assay represents a powerful tool to evaluate the atmospheric air pollution and that the total concentration of PM and the chemical analyses alone would not be sufficient for the prognosis of biological effects in exposed populations

Equivalentes tóxicos de hidrocarburos aromáticos políciclicos en particulado atmosférico en Valencia, Venezuela / Toxic equivalency factors of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHS) in Valencia, Venezuela

El particulado atmosférico de las áreas urbanas contiene mezclas de compuestos contaminantes con diferentes grados de toxicidad como los Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos (HAPs), provenientes de las emisiones de combustión incompleta de diversas fuentes no naturales. Los HAPs pueden provocar cáncer, malformaciones congénitas, trastornos del sistema nervioso, entre otros, al ser absorbidos, ya sea por inhalación o ingesta. El factor de equivalencia de toxicidad (FET), es un parámetro estimativo que relaciona la toxicidad de un compuesto con un componente de referencia, cuyo objetivo es evaluar la toxicidad y el riesgo de diversas sustancias y, en el caso de HAPs, el benzo(a)pireno (BaP) es el compuesto de referencia. El objetivo de este trabajo fue estimar el riesgo potencial de exposición a HAPs en habitantes de la zona de estudio a través de los FET. Catorce HAPs fueron extraídos del particulado atmosférico colectado en filtros y analizados por Cromatografía Líquida de Alta Eficiencia con detector de fluorescencia. Se determinó la concentración de los HAPs, se calculó la concentración tóxica equivalente para cada compuesto y de la mezcla total de acuerdo al método propuesto por la Agencia de Protección Ambiental (EPA) de Estados Unidos. La concentración promedio total de HAPs en el particulado fue de 1,97 ng/m³. La contribución del BaP fue del 2,54% en la mezcla total de HAPs. La concentración tóxica equivalente total fue de 0,08 ng/m³ de la mezcla de aire. Las concentraciones tóxicas equivalentes para cada HAP y para el total en el particulado atmosférico no exceden el valor de 1 ng/m³ en equivalentes de BaP, indicado en diversas regulaciones internacionales.

The atmospheric particulate from urban areas contains mixtures of contaminants with different degrees of toxicity such as Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) derived from emissions from incomplete combustion of various natural sources. PAHs can cause cancer, birth defects and nervous system disorders when they are absorbed either by inhalation or ingestion. The toxic equivalency factor (TEF) is a parameter that relates the toxicity of a compound with a reference component in order to evaluate the toxicity and risk of various substances. The benzo(a)pyrene (BaP) is the reference compound in the case of PAHs mixture. The aim of this study was to estimate the potential risk of exposure to PAHs in people of the study area through the TEF. Fourteen PAHs were extracted from particulate filters and analyzed by liquid chromatography- fluorescence detection. The concentration of PAHs was calculated. The total average concentration of PAHs in the particulate was 1.97 ng/m³. Then, the equivalent toxic concentration of each compound and the total mixture were calculated too according to the method proposed by the United States Environmental Protection Agency (EPA). The contribution of BaP was 2.54% in the total mixture of PAHs. The total equivalent toxic concentration was 0.08 ng/m³ in the air mixture. The toxic equivalent concentrations for each PAH and the total in the atmospheric particulate were not exceeding the value of 1 ng/m3 in BaP equivalent that is the level indicated in international regulations.