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

Morphoanatomic characterization of the stem and the leaf of Tabernaemontana catharinensis A. DC (Apocynaceae) and antimutagenic activity of its leaves / Caracterização morfoanatômica do caule e da folha de Tabernaemontana catharinensis A. DC (Apocynaceae) e atividade antimutagênica de suas folhas

ABSTRACT Tabernaemontana catharinensis A. DC (Apocynaceae) is used as a medicinal plant by the population. In order to contribute to the safe use of the plant as herbal medicine, this study aimed to morphoanatomically characterize the aereal vegetative organs of T. catharinensis and to evaluate the leaves’ mutagenic and antimutagenic activities. Histological blades of leaves and stem of T. catharinensis were performed; the methionine system (methG1) and Aspergillusnidulans conidia germination analysis were employed for mutagenic and antimutagenic evaluation. The morphoanatomic analysis did not show trichomes in the stem, petiole and leaf. Besides, it was observed both the presence of bi-collateral bundles - except in the foliar apex where the bundles were from the collateral type - as well as anamphistomatic leaf with paracyte stomata and sub-epidermal layer in the region of the leaf edges. The mutagenicity/antimutagenicity trial indicated a significant decrease of mutation frequency in comparison with the control group and showed that the T. catharinensis had antimutagenic activity within the type, time and form of treatment. Since the germination test showed that the conidia germination was accelerated from the bud phase, activities at the cell cycle level and polarized growth proved to be possible. The morphoanatomic analysis of the leaf and stem associated with the mutagenic and antimutagenic analyses contributes to the safe use of the plant by humans and also for the quality control of a possible phytotherapeutic drug.

RESUMO Tabernaemontana catharinensis A. DC (Apocynaceae) é utilizada como planta medicinal pela população. A fim de contribuir para o uso seguro da planta como medicinal, este trabalho teve como objetivo caracterizar morfoanatomicamente os órgãos vegetativos aéreos de T. catharinensis e avaliar a atividade mutagênica e antimutagênica de suas folhas. Foram realizados cortes histológicos da folha e do caule de T. catharinensis e, para a avaliação mutagênica e antimutagênica, foi utilizado o sistema metionina (methG1) e análise da germinação de conídios em Aspergillus nidulans. A análise morfoanatômica evidenciou a ausência de tricomas no caule, pecíolo e folha; presença de feixes bicolaterais, com exceção no ápice foliar cujos feixes são do tipo colateral; folha anfiestomática com estômatos paracíticos e camada subepidérmica na região do bordo foliar. O ensaio de mutagenicidade/antimutagenicidade mostrou uma diminuição significativa da frequência de mutação em relação ao controle, indicando que nesse tipo, tempo e forma de tratamento, T. catharinensis apresentou atividade antimutagênica. O ensaio de germinação evidenciou que houve aceleração da germinação dos conídios, a partir da fase de botão, indicando uma possível atuação em nível de ativação de ciclo celular e crescimento polarizado. A análise morfoanatômica da folha e do caule associados à análise mutagênica e antimutagênica, contribuem para o uso seguro da planta pela população e para o controle de qualidade de um possível fitoterápico.

Evaluación genotóxica del extracto oleoso de la semilla de Carapa guianensis Aublet en el ensayo de aberraciones cromosómicas en ratones Balb/c / Genotoxic assessment of the Carapa guianensis Aublet seed oil extract in the chromosomal aberrations assay performed in Balb/c mice

Introducción: el extracto oleoso de la semilla de Carapa guianensis Aublet ha tenido diversos usos biomédicos. Recientemente fue evaluado este extracto, el cual manifestó grandes potencialidades como antioxidante en ensayos in vivo; pero poco se conoce de su efecto sobre el ADN en biomodelos experimentales. Objetivo: evaluar el potencial genotóxico del extracto oleoso de la semilla de Carapa guianensis en el ensayo de aberraciones cromosómicas de células de la médula ósea de ratones Balb/c. Métodos: se formaron cinco grupos experimentales: un grupo placebo (Tween 65 al 2 por ciento), tres tratados con niveles de dosis del extracto (400, 1 000 y 2 000 mg/kg), administrados por vía oral durante 14 días; por último, un grupo control positivo tratado con ciclofosfamida, en dosis de 50 mg/kg por vía intraperitoneal 48 y 24 h antes de la eutanasia. Se administraron cinco animales/sexo/grupo. Después de los 14 días de administración se les efectuó la eutanasia por dislocación cervical y se les extrajo la médula ósea del fémur para proceder a realizar la técnica citogenética de aberraciones cromosómicas. Resultados: los resultados entre controles y tratados con el extracto no difirieron para los dos sexos en las variables índice mitótico, Gaps, células con poliploidías, número de células con aberraciones cromosómicas y cromatídicas y el porcentaje de células con aberraciones. Sin embargo, sí difirieron controles y tratados contra el grupo tratado con ciclofosfamida, lo que valida nuestros resultados. Conclusiones: el extracto oleoso de la semilla de la Carapa guianensis no posee potencialidades genotóxicas en la formación de aberraciones cromosómicas, sobre todo estructurales en células de la médula ósea de ratones Balb/c de ambos sexos(AU)

Introduction: the oil extract from Carapa guianensis seed has various biomedical applications. It was recently evaluated and revealed great potentialities as antioxidant in in vivo assays, but little is known about its effect on DNA in experimental biomodels. Objective: to evaluate the genotoxic potential of the oil extract from Carapa guianensis seed in the chromosomal aberration of the bone marrow cells test performed in Balb/c mice. Methods: five experimental groups were created: one placebo group (Tween 65, 2 percent), three treated with different extract doses (400, 1000 and 2000 mg/kg) orally administered for 14 days and one positive control group treated with cyclophosphamide at a dose of 50 mg/kg intraperitoneally at 48 and 24 h before euthanasia. Five animals per sex from each group were administered the set dose. After 14 days of treatment, the animals were euthanized through cervical dislocation and their femoral bone marrow was taken out to perform the cytogenetic chromosomal aberration technique. Results: the results between the control group and the groups treated with the extract did not differ between the two sexes in terms of the mitotic index variables, Gaps, polyploidy cells, number of cells with chromosome and chromatic aberrations and the percentage of aberration cells. However, the results of controls and of treated groups were different from those of the group treated with cyclophosphamide, which proved the validation of our results. Conclusions: the oil extract from Carapa guianensis seeds does not have genotoxic potential for the formation of chromosome aberrations, mainly structural, in Balb/c mice bone marrow of both sexes(AU)

Genotoxicidad sobre linfocitos humanos expuestos a PM10 de tres sitios del Valle de Aburrá (Antioquia) / Genotoxicity in human lymphocytes exposed to PM10 from three sites in the Valle de Aburrá (Antioquia)

Objetivo Evaluar la calidad del aire en tres sitios del Valle de Aburrá (Antioquia) a través de la determinación de la genotoxicidad del PM10 en linfocitos humanos. Métodos A partir del valor de referencia de PM10 para Colombia (50 μg/m3/año) se eligieron tres sitios del Valle de Aburrá con diferente promedio de PM10, Barbosa con 25 μg/m3, Corantioquia con 44 μg/m3y Facultad de Minas con 91 μg/m3. Los filtros de PM10 expuestos por 24 horas, se analizaron en la épocas de lluvia, transición y seca entre Julio de 2011 y abril de 2012. Con el extracto orgánico obtenido en cada filtro se trataron linfocitos humanos para evaluar in vitro el daño en el ADN por medio del ensayo Cometa Alcalino. Resultados Todos los sitios indujeron genotóxicidad altamente significativa (p< 0.001) respecto al control negativo, presentando el mayor daño durante la época de transición. Se observaron diferencias significativas (p<0.05) en la genotoxicidad inducida por el PM10 entre los tres sitios evaluados. Conclusiones Aunque los valores de PM10 reportados para Barbosa y Corantioquia fueron inferiores al nivel máximo permisible, se encontró actividad genotóxica del PM10 proveniente tanto de ellos como de Facultad de Minas cuyo valor de PM10 es superior a la norma. Estos resultados indican que únicamente el monitoreo fisicoquímico del material particulado es insuficiente para evaluar el riesgo relativo sobre la población expuesta. En consecuencia, estos estudios deben ser complementados con biomarcadores de genotoxicidad como el ensayo cometa.(AU)

Objective Assessing air quality by determining PM10 genotoxicity in human lymphocytes at three locations in the Valle de Aburrá (Antioquia department). Methods Three sites were chosen in the Valle de Aburrá (Barbosa, Corantioquia and the School of Mines) using Colombian reference (50 g/m3) and PM10content values, having annual low (25 mg /m3), medium (44 ug/m3) and high PM10 average (91 ug/m3). PM10filters were analyzed during three different seasons between 2011 and 2012: rainy, transitional and dry. Human lymphocytes were treated with the organic extract obtained from each filter to evaluate DNA damage using an alkaline comet assay. Results Genotoxicity was found to be highly significant (p<0.001) in all cases, compared to the negative control. The highest damage (six times) was seen in material from the School of Mines and during the transitional period. Differences were found between material from Barbosa and Corantioquia regarding that from the School of Mines concerning the induction of damage. Conclusions Although the PM10 values reported for Barbosa and Corantioquia were below the maximum permitted level, genotoxic activity was found for PM10from both sites as well as for the School of Mines. These results show that physical-chemical monitoring of particulate matter is not enough for assessing the exposed population's relative risk. Such analysis should thus be accompanied by using genotoxicity biomarkers, such as the comet assay.(AU)