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

Biomarcadores genotóxicos no monitoramento de estuários com diferentes níveis de contaminação utilizando peixes coletados in situ / Genotoxic biomarkers for monitoring estuarine with different levels of contamination using fish collected in situ

Algumas áreas do canal de Piaçaguera, localizado na Baixada Santista, SP-Brasil, apresenta alto nível contaminação por hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA) entre outros contaminantes nos sedimentos. O objetivo do presente estudo foi verificar diferentes biomarcadores de exposição em bile e de efeitos genotóxicos em sangue de peixes, coletados in situ, que poderiam ser utilizados como ferramenta de monitoramento. O canal de Bertioga foi selecionado como região de referência. Embora não seja uma região sem nenhuma interferência de contaminantes, os sedimentos apresentam baixos valores para HPA, metais e atividade mutagênica. A espécie Mugil curema foi selecionada por ser freqüentemente encontrada em ambas as regiões de estudo. Observamos que os peixes coletados no canal de Piaçaguera apresentaram maior porcentagem de micronúcleos e danos ao DNA (ensaio cometa) no sangue quando comparados com a região de referência. Para o teste de micronúcleo, realizamos leituras de 1000 e 4000 células/indivíduo e não foram observadas diferenças estatísticas, sugerindo que o número de 1000 células poderia ser suficiente para gerar dados confiáveis para a espécie Mugil curema. A avaliação de mutagenicidade da bile foi realizada pelo teste Salmonella/microssoma combinado à extração de bile utilizando Blue rayon (BR) com as linhagens TA98, TA100 e YG1041 com e sem S9 (ativação metabólica). As maiores respostas mutagênicas foram observadas para os peixes coletados no canal de Piaçaguera. A mutagenicidade com a linhagem YG1041 na presença de S9 foi mais elevada quando comparado à mutagenicidade observada na ausência de S9 e também em comparação com a sua linhagem parental TA98, indicando a provável presença de compostos da classe das aminas aromáticas na bile como responsáveis pelos efeitos observados. A quantificação de metabólitos equivalentes de HPA foi realizada por HPLC/fluorescência na bile bruta e embora os resultados não se correlacionem com a mutagenicidade, altos níveis também foram encontrados para os peixes coletados no canal de Piaçaguera em comparação com Bertioga. O protocolo de amplificação do gene ras para a espécie Mugil curema foi estabelecido e os genes foram seqüenciados para verificação da presença de mutações. Não foram observadas mutações nos poucos peixes analisados e mais estudos são necessários para verificar a utilização deste biomarcador. O teste de micronúcleo, ensaio cometa e análise de mutagencidade em bile extraída por Blue rayon parecem ser ferramentas biológicas adequadas para monitoramento da qualidade ambiental de estuários contaminados

Some areas of the Piaçaguera channel at Baixada Santista, SP, Brazil present high levels of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) among other contaminants in the sediment. The aim of the present study was to verify if biomarkers of exposure in bile and effect in blood of fishes collected in the field could be used as a monitoring tool. We selected Bertioga channel as a reference area. Although it is not a pristine area, the sediment presents low values of PAHs, metals and mutagenic activity. We selected the fish species Mugil curema, because they are frequently found in both areas during the entire year. We observed that the fish collected at the Piaçaguera channel showed a higher percentage of micronuclei and DNA damage (comet assay) in blood when compared to the Bertioga channel. The micronucleus readings were done in 1000 and 4000 cells/fish and no statistical difference was observed, suggesting that the number of 1000 cells would be sufficient to generate reliable data for the species Mugil curema , in the studied area. The mutagenicity of the bile was performed using the Salmonella/microsome assay combined with Blue rayon (BR) extraction with TA98, TA100 and YG1041 strains with and without rat liver S9. We observed that the mutagenic responses were higher in fish collected in Piaçaguera. The mutagenicity in YG1041 with S9 in fishes collected in the Piaçaguera channel was higher when compared to the mutagenicity observed in the absence of S9 and also higher than the response with the parental strain TA98. The results suggest that mutagenic polycyclic compounds, probably from the class of the aromatic amines are causing the observed effect. PAH metabolites-equivalent were also determined using HPLC/fluorescence in crude bile, and although the results did not correlate with the mutagenicity, higher levels were observed in fish collected in the Piaçaguera channel when compared to Bertioga. A protocol for amplification of the ras gene for the Mugil curema species was established and gene sequenced. No mutations were observed in the liver of the few fishes analyzed, and more studies are required to verify the utility of this biomarker in this fish. The micronuclei, comet assay and mutagenicity in bile extracted with blue rayon seem to be suitable biological tools to monitor the environmental quality of contaminated estuaries