Efeito genotóxico e mutagênico causado pela exposição ocupacional à mistura de metais em soldadores: elucidação dos mecanismos celulares e moleculares

Abstract

Durante as atividades de soldagem, muitos compostos são libertados, e vários destes causam stress oxidativo e inflamação, e alguns são considerados cancerígenos. De fato, a Agência Internacional de Pesquisa em Câncer (IARC) estabeleceu que os fumos de solda são cancerígenos para os seres humanos. A exposição aos gases de soldagem no local de trabalho é comum em vários setores do mundo. Estes gases contêm partículas de consistência metálica, que são liberados devido às altas temperaturas de fusão e ficam suspensos no ar na forma de óxidos metálicos. Esta exposição pode causar doença pulmonar crônica, doenças neurológicas e até o câncer. Partindo do pressuposto de que a exposição ocupacional é um fator de risco epidemiológico relevante, a IARC alerta sobre os riscos para os soldadores. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a exposição ocupacional destes trabalhadores utilizando biomarcadores de genotoxicidade e a influência dos polimorfismos nos genes de reparação XRCC1 e XRCC3 e de metabolismo OGG1, GSTM1 e GSTT1. Além disto, buscou-se correlacionar os efeitos com os elementos inorgânicos no sangue e na urina, bem como a análise elementar por microscopia eletrônica dos metais encontrados no ambiente de trabalho (SEM-EDS). Os resultados do presente estudo mostraram um aumento significativo na frequência de micronúcleos (MN), pontes nucleoplasmáticas (NPB), broto nuclear (NBUD), células necróticas (NECR) e apoptóticas (APOP), pelo teste de micronúcleos com bloqueio de citocinese (CBMN-Cyt), bem como aumento no comprimento do telômero (TL) dos indivíduos expostos. O genótipo XRCC1 399 Gln/- demonstrou ser um genótipo de risco na formação de NPB, e XRCC1 194 Trp/- na morte celular. Indivíduos expostos com o XRCC3 241 Thr/- demonstraram aumento na frequência de MN, mostrando ser um genótipo de risco para este biomarcador. Além disto, os indivíduos expostos com o genótipo nulo GSTM1 demonstraram uma frequência significativamente maior de MN e NECR do que os não-nulos; e o genótipo nulo GSTT1 demonstrou uma frequência significativamente maior de APOP do que o não nulo. Também neste estudo, quanto aos indivíduos não expostos, ambos os genótipos nulos demonstraram ser um fator de risco para 9 NPB e APOP. Pelo método PIXE, foram observadas maiores concentrações de Cr, Fe e Cu na urina, e Cr, Fe, Mg, Al, S e Mn no sangue do grupo exposto. Além disso, foi observada uma correlação significativa entre MN e idade e entre NPB e tempo de serviço. A análise de composição das partículas mediante SEM-EDS revelou Fe, Mn e Si associados a partículas menores que 2 μm; essas partículas têm a capacidade de aderir umas às outras e formar aglomerados. Em conclusão, a mistura de componentes que são gerados durante a soldagem, constituída por gases como ozônio, dióxido de nitrogênio, monóxido de carbono e fumos metálicos, incluindo Fe, Mn, Si, leva a danos significativos no DNA e processos de morte celular que podem ser influenciados por variações individuais de metabolismo e reparo do DNA. Portanto, é muito importante uma vigilância biológica efetiva desses trabalhadores, levando-se em consideração o entendimento dos mecanismos envolvidos no desenvolvimento das patologias ocupacionais típicas desses indivíduos.

During welding activities many compounds are released, several of these cause oxidative stress and inflammation and some are considered carcinogenic, in fact the International Agency for Research on Cancer has established that welding fumes are carcinogenic to humans. Exposure to welding gases in the workplace is common in many sectors of the world. These gases contain particles of metallic consistency and are released due to high melting temperatures and become suspended in the air in the form of metal oxides. This exposure can cause chronic lung disease, neurological disorders, and even cancer. Based on the assumption that occupational exposure is a relevant epidemiological risk factor, the International Agency for Research on Cancer (IARC) warns about the risks for welders. Thus, the objective of this study was to evaluate the occupational exposure of these workers through genotoxicity biomarkers and the influence of polymorphisms in the repair genes XRCC1 and XRCC3 and metabolism genes OGG1, GSTM1, and GSTT1. In addition, we sought to correlate the effects with inorganic elements in blood and urine, as well as elemental analysis by electron microscopy of metals found in the work environment (SEM-EDS). The results of the present study showed a significant increase in the frequency of micronuclei (MN), nucleoplasmic bridges (NPB), nuclear budding (NBUD), necrotic cells (NECR) and apoptotic cells (APOP) by the cytokinesis-blocking micronucleus test (CBMN-Cyt), as well as increase in telomere length (TL) of the exposed individuals. The XRCC1 399 Gln/- genotype was shown to be a risk genotype in NPB formation, and XRCC1 194 Trp/- in cell death. Individuals exposed with XRCC3 241 Thr/- demonstrated increased frequency of MN, showing it to be a risk genotype for this biomarker. In addition to this, exposed individuals with the GSTM1 null genotype demonstrated a significantly higher frequency of MN and NECR than the non-null; and the GSTT1 null genotype demonstrated a significantly higher frequency of APOP than the non-null. Also in this study as for unexposed individuals, both null genotypes were shown to be a risk factor for NPB and APOP. By the PIXE method, the highest concentrations of Cr, Fe and Cu were observed in the urine, and Cr, Fe, Mg, Al, S and Mn in the blood of the exposed group. In addition, a significant correlation was observed between MN and age and between NPB and length of service. Particle composition analysis by SEM- EDS revealed Fe, Mn and Si, associated with particles smaller than 2 μm; these particles have the ability to adhere to each other and form agglomerates. In conclusion, the mixture of components that are generated during welding constitutes gases such as ozone, nitrogen dioxide, carbon monoxide, and metal fumes, including Fe, Mn, Si, leads to significant DNA damage and cell death processes that can be influenced by individual variations in DNA metabolism and repair. Therefore, an effective biological surveillance of these workers is very important, taking into consideration the understanding of the mechanisms involved in the development of occupational pathologies typical of these individuals.