Potencial mutagênico da fração solúvel em água do material particulado atmosférico em áreas sob impacto industrial e urbano-rural

Abstract

A integridade do ar é considerada um dos quesitos primordiais para saúde humana e para o meio ambiente. Uma gama de substâncias químicas emitida na atmosfera por fontes naturais e antrópicas, pode comprometer a qualidade do ar, persistir no ambiente, e interferir no fluxo de energia e nutrientes da cadeia biológica, causando danos à saúde pública e aos ecossistemas. A Organização Mundial da Saúde alertou um crescimento de 8% nos níveis anuais de partículas atmosféricas no planeta em período de cinco anos, estimando que cerca de 3,1 milhões de mortes no mundo sejam causadas pelo material particulado atmosférico. Este é uma mistura heterogênea de substâncias orgânicas e inorgânicas, em estado líquido ou sólido que pode se manter em suspensão na atmosfera e se deslocar por longas distâncias. Essas partículas são reconhecidas como um indicador da poluição ambiental, consideradas pela Agência Internacional de Pesquisa em Câncer (IARC) como agente carcinogênico (grupo 1) para humanos, sem limites de concentração seguros. A maioria das pesquisas que embasam estas recomendações focalizam os efeitos da fração de compostos orgânicos adsorvidos ao material particulado (MP). No entanto, relativamente poucos estudos têm avaliado a genotoxicidade de compostos inorgânicos associada ao MP. Pesquisas avaliando estes efeitos da fração orgânica do MP inalável fino (MP2,5; ≤ 2,5μm), no Rio Grande do Sul, detectaram compostos mutagênicos em amostras consideradas dentro dos parâmetros permitidos pela legislação ambiental brasileira. O presente estudo propôs avaliar, através do ensaio Salmonella/microssoma, a citotoxicidade/genotoxicidade da fração solúvel em água (FSA) do MP2,5 em área sob impacto industrial petroquímico e urbano-rural, já investigada quanto à presença de compostos orgânicos mutagênicos. As concentrações de MP2,5 amostradas nesse período (2013) estavam dentro dos limites em vigor pela legislação brasileira (10 μg/m3 e 25 μg/m3 , para período anual e 24h, respectivamente). Os resultados obtidos nos ensaios com a FSA mostraram compostos mutagênicos em todas as amostras analisadas, com variações nesta resposta nas diferentes estações do ano. Os valores de mutagênese direta foram predominantes, sendo os mais elevados observados frente à linhagem TA97a (426,85 ± 143,221 rev/m3 ), que mede danos por erro no quadro de leitura do DNA. Esta linhagem Salmonella é descrita como mais sensível a compostos metálicos. A indução de mutagênese direta por erro no quadro de leitura (TA98-S9) também foi detectada em menores valores nas estações de outono, inverno e verão. Respostas semelhantes de mutagênese direta por substituição de pares de bases foram detectadas frente à linhagem TA102 nos pools de outono (25,04 ± 9,183 rev/m3 ) e primavera (25,82 ± 5,651 rev/m3 ), além de indiretos (8,74 ± 3,278 rev/m3 ), gerado por metabólitos induzidos pela fração S9 in vitro no verão. Esta linhagem é sensível a estresse oxidativo, o que sugere a presença de compostos metálicos na FSA investigada. A integração destas informações numa mesma área de estudo permite alertar para o somatório de reações, alterações e efeitos, a que os compostos orgânicos e inorgânicos adsorvidos ao MP inalável podem expor diferentes organismos e desencadear danos graves à saúde de humana. Estas informações corroboram com as recomendações da IARC e OMS quanto à inexistência de limites seguros para exposição ao MP. Além disso, alertam para a presença de compostos mutagênicos biodisponíveis na FSA. A integração destas informações poderá auxiliar na escolha de estratégias mais adequadas para controle da poluição.

Air integrity is considered one of the main requirements for human health and the environment. A range of chemical substances released into the atmosphere from natural and anthropic sources may compromise the quality of air, persist in the environment and interfere in the flow of energy and nutrients in the biological chain, causing damage to public health and ecosystems. The World Health Organization warned of an 8% growth in the annual levels of atmospheric particles on the planet in a five-year period, estimating that about 3.1 million deaths in the world are caused by atmospheric particulate matter. This is a heterogeneous mixture of organic and inorganic substances in liquid or solid state that can remain in suspension in the atmosphere and travel long distances. These particles are recognized as an indicator of environmental pollution, considered by the International Agency for Research on Cancer (IARC) as a carcinogenic agent (group 1) in humans, without safe concentration limits. Most of the research that forms the base of these recommendations focuses on the effects of the fraction of organic compounds adsorbed on the particulate matter (PM). However, relatively few studies have evaluated the genotoxicity of inorganic compounds associated with PM. Research studies evaluating these effects of the organic fraction of fine inhalable PM (PM2.5; ≤ 2.5μm), in Rio Grande do Sul, detected mutagenic compounds in samples considered within the parameters allowed by Brazilian environmental law. The present study proposed using the Salmonella/microsome assay to evaluate the cytotoxicity/genotoxicity of the water-soluble fraction (WSF) of PM2.5 in an area under petrochemical and urban-rural industrial impact, already investigated for the presence of mutagenic organic compounds. The PM2.5 concentrations sampled during this period (2013) were within the limits in force according to Brazilian law (10 μg/m3 and 25 μg/m3 , for an annual period and 24h, respectively). The results obtained in the assays with WSF showed mutagenic compounds in almost all samples analyzed with variations in this response in the different seasons of the year. The direct mutagenesis values detected in assays in the absence of hepatic metabolization fraction in rats in vitro (Fraction S9) were predominant, and the highest were observed in autumn against strain TA97a (426.85 ± 143.221 rev/m3 ), which measures damage per frameshift error of DNA. This Salmonella strain is described as more sensitive to metal compounds. The induction of direct mutagenesis by frameshift error (TA98-S9) was also detected in lower values in the autumn, winter and summer seasons. Similar responses of direct mutagenesis by base pair substitution were detected against the TA102 strain in the autumn (25.04 ± 9.183 rev/m3 ) and spring (25.82 ± 5.651 rev/m3 ) pools, besides indirect ones (8.74 ± 3.278 rev/m3 ), generated by metabolites induced by the S9 fraction in vitro in summer. This strain is sensitive to oxidative stress, which suggests the presence of metal compounds in the WSF investigated. The integration of this information in a same area of study allows alerting to the sum total of reactions, changes and effects, to which the organic and inorganic compounds adsorbed on inhalable PM may expose different organisms and trigger severe damage to human health. This information corroborates the recommendations of IARC and WHO regarding the non-existence of safe limits of exposure to PM. This also calls attention to the presence of mutagenic compounds bioavailable in WSF. The integration of this information may help choose more appropriate strategies to control pollution.