Determinação da mutagenicidade e atividade citotóxica de sedimentos em área sujeita à contaminação petroquímica

O acúmulo de mutações, alterações incorporadas ao patrimônio genético de células somáticas e germinais, pode causar redução de populações naturais que são críticas para a cadeia alimentar, pondo em risco a sobrevivência de determinadas espécies. Embora o dano causado pela contaminação química ocorra em nível molecular, existem efeitos emergentes nas populações, tais como perda da diversidade genética, que não é previsível com base somente no conhecimento dos mecanismos de toxicidade não genéticos. Alguns compostos de origem antrópica tendem a adsorver no material orgânico do sedimento, sendo concentrados ao longo do tempo. Contaminantes ambientais podem ser mais associados com a porção fina dos sedimentos (silte ou argila) do que com a grosseira (areia ou cascalho). O presente estudo avaliou a atividade mutagênica e citotóxica de extratos moderadamente polares de sedimento em três pontos durante 5 coletas realizadas nos anos de 1999 e 2000 no arroio Bom Jardim, que drena a região do Complexo Petroquímico, localizado no município de Triunfo, Rio Grande do Sul. Foi utilizado na avaliação da mutagenicidade e citotoxicidade o ensaio Salmonella/microssoma, método de microssuspensão. A análise de granulometria mostrou um conteúdo de partículas finas em média menor no ponto em frente ao complexo, sendo este também o ponto amostral com menor percentual de material orgânico extraído. Observou-se baixa atividade mutagênica nos diferentes locais estudados, variando de 3,3% até 8,3%, sendo a citototoxicidade o mais importante efeito biológico observado na região, variando de 20% até 40%, somados os resultados dos ensaios em presença e ausência de metabolização externa. Os pontos com maior contaminação estão localizados em frente e a jusante da área industrial, havendo uma distribuição gradativa e sazonal das respostas à medida que o local se aproxima da foz do arroio. Em ensaios com ausência de fração de metabolização hepática, as respostas para mutagênese e citotoxicidade foram mais freqüentes, sendo os danos do tipo erro no quadro de leitura os mais presentes. A determinação da atividade mutagênica e citotóxica em amostras de sedimento mostrou-se importante na determinação da qualidade ambiental, apesar da composição química desta matriz ser bastante complexa. O ensaio Salmonella/microssoma monitorando danos moleculares e, principalmente citotoxicidade, foi uma ferramenta importante no diagnóstico da presença de poluentes. A possibilidade de avaliar danos precoces, através deste ensaio, promove a melhoria da qualidade ambiental e motiva ações de preservação do patrimônio genético da fauna e flora atingidas pela atividade antrópica.

Efeitos da apomorfina e de um produto derivado de sua autoxidação em diferentes modelos biológicos

Apomorfina é um potente agonista dopaminérgico D1/D2, utilizada no tratamento da Doença de Parkinson. Em maio de 2001, apomorfina HCl foi aprovada para utilização no tratamento da disfunção erétil, aumentando o número de usuários potenciais deste fármaco. Estudos sugerem que apomorfina e outros agonistas dopaminérgicos podem induzir neurotoxicidade mediada por seus derivados de oxidação semiquinonas e quinonas, os quais levam à formação de espécies reativas de oxigênio. Os objetivos do presente estudo foram de avaliar os possíveis efeitos genotóxicos, antimutagênicos, citotóxicos de apomorfina (APO) e de um produto derivado de sua oxidação, 8-oxo-apomorfina-semiquinona (8-OASQ), utilizando o teste Salmonella/microssoma, Mutoxiteste WP2, ensaio Cometa e teste de sensibilidade em Saccharomyces cerevisiae. Em adição, foram avaliados os efeitos de APO e 8-OASQ sobre a memória e o comportamento em ratos (tarefa de esquiva inibitória, comportamento e habituação ao campo aberto) e o comportamento estereotipado em camundongos. Ambos compostos induziram mutações por erro no quadro de leitura em linhagens de S. typhimurium TA97 e TA98, sendo que 8-OASQ foi cerca de duas vezes mais mutagênico que APO, na ausência de S9 mix. Para linhagens que detectam mutágenos oxidantes, 8-OASQ foi mutagênico, enquanto APO foi antimutagênico, inibindo a mutagenicidade induzida por H2O2 e t-BOOH em linhagens de S. typhimurium e derivadas WP2 de E. coli. O S9 mix inibiu todos os efeitos mutagênicos, provavelmente retardando a oxidação de APO ou devido à conjugação de APO e seus produtos de autoxidação, como 8-OASQ, a proteínas do S9. Em testes de sensibilidade com S. cerevisiae, APO foi citotóxica para algumas linhagens apenas nas doses mais altas. Para 8-OASQ este efeito foi dose-depende para todas as linhagens, sendo que as mutantes deficientes em catalase (ctt1), superóxido dismutase (sod1) e yap1 foram as mais sensíveis. APO protegeu as linhagens de S. cerevisiae contra danos oxidativos induzidos por concentrações altas de H2O2 e t-BOOH, enquanto que 8-OASQ aumentou os efeitos pró-oxidantes e induziu respostas adaptativas para aqueles agentes. APO e 8-OASQ induziram efeitos de prejuízo na memória de curta e de longa duração em uma tarefa de esquiva inibitória em ratos. APO, mas não 8-OASQ, prejudicou a habituação a um novo ambiente de forma dose-dependente. Os efeitos de prejuízo de memória não foram atribuídos à redução da nocicepção ou outra alteração inespecífica de comportamento, visto que nem APO e nem 8-OASQ afetaram a reatividade ao choque nas patas e comportamento durante a exploração ao campo aberto. Os resultados sugerem, portanto, que os produtos de oxidação de dopamina ou de agonistas dopaminérgicos podem induzir deficiências cognitivas.APO, mas não 8-OASQ, induziu comportamento estereotipado em camundongos machos CF-1. A falta da indução deste comportamento por 8-OASQ sugere que a autoxidação de APO causa a perda na sua habilidade de ligar-se a receptores dopaminérgicos. Pelo ensaio Cometa, 8-OASQ provocou danos ao DNA do tecido cerebral de camundongos sacrificados 1 h e 3 h, mas não 24 h após sua administração, enquanto que APO induziu um fraco aumento da freqüência de dano ao DNA 3 h após o tratamento. Esses resultados sugerem que ambos APO e 8-OASQ desempenham uma atividade genotóxica no tecido cerebral.

Avaliação genotóxica pelo teste Salmonella/Microssoma e determinação de contaminantes químicos de amostras de água superficial da bacia do Guaíba

A avaliação do potencial genotóxico é um importante índice da ação do homem sobre os corpos d’água, complementando os critérios legalmente exigidos na avaliação da qualidade de águas. A bacia do Lago Guaíba é a mais importante do Rio Grande do Sul em termos sócio- econômicos, concentrando em suas margens mais da metade da população e 86% da produção do estado. Esse estudo avaliou o potencial mutagênico de amostras não concentradas das águas superficiais dos rios que compõem a bacia hidrográfica do Guaíba, e do próprio Lago Guaíba, pelo ensaio Salmonella/Microssoma. Paralelamente foi analisada a presença de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (criseno e benzo[a]pireno), de pesticidas (pentaclorofenol, organofosforados e carbamatos), e de elementos inorgânicos, buscando uma possível correlação desses com os efeitos mutagênicos encontrados. As amostras apresentaram fraca atividade mutagênica, sendo detectado um único resultado positivo frente a linhagem TA98, na presença de ativação metabólica em águas coletadas no lago Guaíba próximo a um local de liberação de efluente urbano Foram ainda observados cinco indícios de mutagenicidade, indicando a provável presença de compostos de ação indireta sobre o DNA, que causam mutações do tipo substituição nos pares de bases (detectado pela TA100). Os efeitos tóxicos encontrados foram igualmente pouco intensos, podendo estarem relacionados à presença de elementos inorgânicos detectados acima dos limites permitidos pela resolução número 20 do CONAMA. Além disso, observou-se influência sazonal sobre a resposta mutagênica das amostras de água da bacia do Lago Guaíba. Os resultados nos levam a concluir que os rios que formam a Bacia do Guaíba contribuem com uma parte muito pequena da atividade genotóxica das águas do Lago Guaíba, sendo o grande problema a contaminação por esgoto urbano.

Efeitos tóxicos e genotóxicos do cloreto de estanho (SnCl2) em bactéria e levedura

A genotoxicidade do SnCl2 foi avaliada nos ensaios Salmonella/Microssoma, WP2 Mutoxiteste e com a utilização de linhagens haplóides e diplóides de S. cerevisiae. O presente estudo pôde demonstrar, claramente, que o SnCl2 apresenta um potencial tóxico e uma significativa atividade mutagênica em diferentes ensaios de reversão. O mutante rad52D, deficiente no mecanismo de reparação recombinacional, incapaz de reparar quebras simples e duplas no DNA, foi o mais sensível. As células tratadas com Sn2+ formaram agregados que levaram a uma superestimativa da toxicidade, quando não corretamente desfeitos. Ensaios de inativação corretos, nas doses de 25 mM e 75 mM de SnCl2, foram obtidos através da desagregação das células com EDTA ou tampão fosfato. O Sn2+ induziu reversão na levedura, nos lócus his1-798 (células diplóides), his1-208 e lys-1-1 (células haplóides), bem como mutação no quadro de leitura em células haplóides no lócus hom3-10. Em células diplóides, o SnCl2 induziu recombinação mitótica intragênica, enquanto que a recombinação intergênica não foi significativamente pronunciada. A mutagenicidade do Sn2+ foi demonstrada pelos ensaios de reversão de auxotrofias, mas não pôde ser evidenciada nos ensaios de mutação para a frente. A morte seletiva dos mutantes espontâneos para a canavanina, quando as células são tratadas com SnCl2, sugeriu uma indução de disfunções da membrana das células As células da levedura em fase de crescimento exponencial apresentaram, com apenas 0,1% da concentração de SnCl2, o mesmo perfil de sobrevivência quando comparado com as células em fase de crescimento respiratório, sugerindo um maior envolvimento de parâmetros fisiológicos na resistência ao estresse oxidativo gerado pelo SnCl2 após as células atingirem a fase pós diáuxica. As superoxido dismutases, mas não a catalase, protegeram contra as espécies reativas de oxigênio que o estanho produziu. O mutante sod1D apresentou uma sensibilidade três vezes maior do que a linhagem selvagem, enquanto que o mutante sod2D demonstrou uma sensibilidade pequena ao SnCl2. O duplo mutante sod1Dsod2D mostrou um aumento acentuado na sensibilidade quando comparado com a linhagem selvagem. No teste de Salmonella/Microssoma, o SnCl2 não induziu mutação no quadro de leitura (TA97 e TA98) e nem substituição de pares de bases (TA100), ao passo que uma resposta positiva foi observada com a linhagem TA102 que detecta mutagênicos oxidativos. O SnCl2 também induziu mutação na linhagem IC203 (uvrA oxyR), e não na linhagem IC188 (uvrA). Esses resultados indicaram que o SnCl2 é um agente mutagênico moderado. Provavelmente, o dano ao DNA é causado por espécies reativas de oxigênio e é reparado por um processo recombinacional e por um processo sujeito a erros.

A vanilina como um agente modulador da genotoxicidade : risco ou benefício?

Há cerca de 20 anos a vanilina vem sendo descrita como uma substância moduladora capaz de inibir eventos relacionados à indução e promoção do processo carcinogênico. Este comportamento associado ao seu consumo elevado despertou o nosso interesse científico - resultando na publicação do primeiro trabalho associando a VA a acréscimos expressivos em eventos recombinacionais mitóticos, acompanhados de decréscimos na freqüência de mutações pontuais e cromossômicas. Entretanto, quando a antimutagênese e a co-recombinogênese foram avaliadas simultaneamente, a ação final da VA refletiu-se não como proteção, mas sim como um efeito potencializador expresso como um aumento de cerca de 200 vezes na genotoxicidade total da MMC. Na procura de respostas adicionais concernentes à ação da VA como moduladora de diferentes espectros de lesões no DNA utilizamos o Teste para Detecção de Mutação e Recombinação Somática em Drosophila melanogaster (SMART) com o intuito de avaliar o comportamento deste flavorizante em relação à genotoxicidade dos agentes químicos: N-methyl-N-nitrosourea (MNU), N-ethyl-N-nitrosourea (ENU), ethylmethanesulphonate (EMS) e bleomicina (BLEO), em dois protocolos de administração do modulador – pós e co-tratamento. Pós-tratamento Os dados obtidos através do sistema de pós-tratamento evidenciaram que a VA não altera a mutagenicidade e a recombinogenicidade do ENU e MNU - o que sugere a não interferência deste flavorizante sobre os mecanismos envolvidos na correção das lesões induzidas por estes alquilantes. Ao contrário, a toxicidade genética do EMS foi significativamente aumentada em valores compreendidos entre 7,79 a 29,79%, representando a expressão final de dois efeitos antagônicos: (i) sinergismo em recombinação mitótica e (ii) proteção em relação à mutagênese. Tais achados sugerem que diferenças entre o espectro dos danos induzidos por estes agentes alquilantes, podem afetar os caminhos de reparação a serem priorizados. Como conseqüência, o efeito potencializador da VA sobre recombinação homóloga (HR) está restrito ao EMS – o único dos agentes alquilantes monofuncionais estudados cujas lesões são processadas, em Drosophila melanogaster, por ambos mecanismos de reparo: excisão de nucleotídeos e pós-replicativo. A VA também causou drásticos incrementos na genotoxicidade da BLEO - 120 a 178% - que estão limitados a aumentos em recombinação, uma vez que não foram observadas alterações na sua potência mutacional. Como a genotoxicidade da BLEO resulta basicamente da indução de quebras duplas corrigidas por mecanismos de reparação dependentes de recombinação - que podem ocorrer tanto entre cromossomos homólogos (HR) como não-homólogos (end joining -NHEJ) – e como o teste SMART privilegia a detecção de recombinação homóloga, os nossos dados indicam que a ação potencializadora de VA em relação a BLEO deve-se especificamente a incrementos em reparo dependente de HR. Ainda relevante é o fato de que estes acréscimos não estão associados a decréscimos em mutação, como anteriormente observado para a MMC.Todos estes dados indicam que a modulação da VA está restrita ao seu efeito sinérgico sobre recombinação somática – promovendo especificamente a recombinação homóloga em células proliferativas de Drosophila. Co-tratamento Através deste procedimento ficou claro que a VA diminui significativamente a toxicidade genética total dos alquilantes MNU e ENU e do agente intercalante bleomicina. Os decréscimos observados tanto para o MNU quanto para o ENU são basicamente atribuídos ao seu papel promotor sobre o processo de detoxificação - que leva a diminuição no número de metilações e etilações induzidas respectivamente pelo MNU e pelo ENU. Adicionalmente, a caracterização da VA como um potente captador de radicais livres, especialmente em função do seu efeito sobre os danos oxidativos induzidos pela BLEO – explica a sua ação desmutagênica em relação a este agente intercalante. Todos estes dados referentes ao efeito modulador da VA não permitem a quantificação da relação risco-benefício do seu consumo, especialmente pela dificuldade prática de se medir o quanto a sua presença concomitante com as genotoxinas – representado por efeito benéfico, via interferência no potencial genotóxico – ou a sua ação após a indução dos danos genéticos, através da promoção de reparo recombinacional e conseqüente aumento em HR, contribuem para a expressão final do seu efeito modulador. Entretanto, o papel fundamental da recombinação homóloga na gênese de inúmeras doenças genéticas, incluindo o câncer, e a preponderante ação recombinogênica da VA são um sinal de alerta.

Avaliação do potencial genotóxico de amostras ambientais da região hidrográfica da bacia do Lago Guaíba

O uso de bioensaios genéticos é uma importante ferramenta na avaliação da contaminação ambiental. Esta poluição, que em grande parte tem origem nas atividades humanas, é liberada no ambiente tendo como destino final, preferencialmente, os corpos d’água. No Rio Grande do Sul, a maior parcela da população e da produção interna do estado estão localizados na Região Hidrográfica do Lago Guaíba, sendo este, por conseqüência, um grande receptor de contaminantes urbanos, industriais e rurais. Neste contexto, o bivalve exótico Limnoperna fortunei (mexilhão dourado) foi escolhido, com base em dados de sua população e distribuição, como possível organismo biomonitor nesta região. Neste estudo, foram padronizadas as metodologias do ensaio cometa e teste de micronúcleos para hemócitos de L. fortunei. A sensibilidade dos mexilhões in vitro, foi avaliada pela exposição das células à radiação ultravioleta e in vivo pela exposição dos organismos aos agentes químicos com potencial genotóxico sulfato de cobre e pentaclorofenol. A radiação ultravioleta induziu uma relação dose resposta, com dano máximo, detectado pelo ensaio cometa, na dose de 4.2 J/m2. Para as avaliações in vivo, os organismos foram expostos aos agentes químicos por duas horas para o ensaio cometa e 24 e 48 horas para o teste de micronúcleos. Ambos compostos induziram danos gerando uma curva dose-resposta. O sulfato de cobre induziu a maior genotoxicidade na dose de 20 μg/ml, apresentando toxicidade em 48 horas de exposição. Para pentaclorofenol, o máximo de dano foi observado na exposição de 150 μg/L em ambos os ensaios. Animais expostos a pentaclorofenol apresentaram 100% de reparação do DNA 2 horas após a exposição. Em exposição dos mexilhões por sete dias a amostras ambientais contaminadas por compostos genotóxicos, também foi possível a detecção de danos por ambos os ensaios. Após a padronização das metodologias e verificação da sensibilidade, o mexilhão dourado foi utilizado para avaliar o potencial genotóxico de amostras de água superficial e sedimento da Bacia do Guaíba. As amostras de água e sedimento foram coletadas em oito pontos da Região Hidrográfica do Lago Guaíba, cinco na região de foz dos principais rios formadores do lago Guaíba (Gravataí, Sinos, Caí, Jacuí e Taquarí), um na foz do arroio Dilúvio, que corta a cidade de Porto Alegre, e em dois pontos dentro do lago Guaíba (Guaíba PC e Guaíba BR), próximo a locais de liberação de esgoto urbano (Guaíba BR e Guaíba PC). Foram avaliadas as estações do ano inverno e primavera e verão. Os moluscos foram coletados no Parque Estadual de Itapuã e aclimatados por no mínimo 7 dias em laboratório. Os organismos foram expostos por 7 dias as diferentes amostras ambientais, sendo trocado ¼ do volume de água e sedimento a cada 24h. Foi evidenciada indução de dano ao DNA pelas amostras do rio Jacuí, possivelmente relacionado com atividades de extração de carvão nesta região. As amostras do rio Taquari também induziram genotoxicidade, provavelmente como conseqüência da intensa liberação de efluentes da indústria alimentícia na região. Foi possível observar uma fraca relação entre a presença de elementos inorgânicos, detectada pelo método de PIXE (Próton Induced X Ray Emission), no corpo mole dos moluscos e a indução de danos ao DNA. No entanto, mais de 60% dos resultados positivos encontrados em ambos os ensaios, foram relacionados a locais com ampla liberação de esgoto (rio Gravataí, do arroio Dilúvio e os dois locais de coleta no lago Guaíba). Entendendo que a contaminação de origem urbana parece ser o maior problema dentro desta Região Hidrográfica, dois dos locais de coleta que sofrem com esta influência, Guaíba BR e Guaíba PC, foram mais detalhadamente avaliados em duas estações do ano, inverno e verão. Amostras de água superficial e de lixiviado de sedimento foram testadas por método direto quanto à indução de mutagênese pelo ensaio Salmonella/microsoma. Exemplares de L. fortunei, também foram avaliados em dois tipos de exposição: in situ, onde exemplares coletados diretamente nos locais avaliados foram avaliados sem tratamento no laboratório e exposição em laboratório, onde os animais foram coletados em Itapuã e expostos as amostras em laboratório. Apenas uma amostra de água superficial, Guaíba BR no inverno, apresentou mutagenicidade na linhagem TA98 em presença de ativação metabólica. Esta mesma amostra induziu danos ao DNA, detectados pelo ensaio cometa, em hemócitos de moluscos expostos em laboratório e coletados in situ e também aumentou a freqüência de micronúcleos em animais expostos in situ. As amostras do ponto Guaíba PC induziram aumento significativo de micronúcleos em moluscos expostos tanto em laboratório quanto in situ. A influência de elementos inorgânicos, detectados pelo método de PIXE nas amostras de água e no corpo mole dos moluscos, parece ser menos importante do que a contaminação por compostos orgânicos. Estes resultados salientam a forte influência de contaminantes orgânicos nesta região, destacando o biomonitoramento com o mexilhão dourado como uma importante ferramenta no diagnóstico deste tipo de contaminação.

Efeitos do composto 3'3-ditrifluormetildifenil disseleneto em diferentes modelos biológicos

O 3’3-ditrifluormetildifenil disseleneto (DFDD) é um composto organoselenado análogo ao disseleneto de difenila (DPDS). No entanto, diferentemente do DPDS, maiores estudos em relação às atividades biológicas do DFDD ainda permanecem escassos na literatura. Com o objetivo de ampliar o conhecimento dos efeitos biológicos do DFDD, nesse estudo investigou-se a interferência desta molécula no neurocomportamento em camundongos. Além disso, as atividades genotóxicas deste organoselenado em linhagens de Salmonella typhimurium, Saccharomyces cerevisiae e em células de mamíferos em cultura (células V79) também foram avaliadas. Nos ensaios neurocomportamentais em camundongos, o DFDD apresentou uma interessante atividade bloqueadora da estereotipia induzida por apomorfina, que é um modelo animal de esquizofrenia, sem agir sobre outros parâmetros importantes como a memória, ansiedade, exploração e locomoção detectados nas tarefas de esquiva inibitória, campo aberto e habituação a um novo ambiente. Demonstrou-se também neste trabalho que o DFDD não foi mutagênico no Teste Salmonella/microssoma tanto na presença quanto na ausência de ativação metabólica. Entretanto, em linhagens de S. cerevisiae, o DFDD induziu mutações “forward” e reversa, porém lócus não-específico. Diferentemente do seu análogo estrutural DPDS, o DFDD não foi capaz de induzir mutações “frameshift” em S. typhimurium ou S. cerevisiae mesmo quando as linhagens foram tratadas em condições de crescimento. Deste modo, sugere-se que o DFDD não é capaz de se intercalar entre as bases do DNA e que, possivelmente, este efeito seja provocado por um impedimento alostérico causado pelos grupamentos CF3 presentes neste organoselenado. Além disso, o DFDD mostrou-se um fraco agente citotóxico e genotóxico em S. cerevisiae e células V79. Por outro lado, como foi demonstrado no Teste Salmonella/microssoma, o DFDD apresentou um efeito protetor contra a mutagenicidade induzida por peróxido de hidrogênio. De maneira interessante, utilizando um ensaio in vitro, mostrou-se que o DFDD possui uma atividade “catalase-like” até o momento não apresentada por nenhum outro composto organoselenado. No presente trabalho tornou-se evidente também que o DFDD atua de maneira distinta do seu análogo DPDS em vários modelos experimentais e que, provavelmente, os grupamentos CF3 presentes no DFDD sejam de fundamental importância para as interessantes atividades demonstradas por este disseleneto.