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Exposure to coal and coal ashes can cause harmful effects in in vitro and in vivo systems, mainly by the induction of oxidative damage. The aim of this work was to assess cytotoxic and genotoxic effects using the V79 cell line treated with coal and coal fly ash particles derived from a coal power plant located in Santa Catarina, Brazil. Two coal samples (COAL11 and COAL16) and two coal fly ash samples (CFA11 and CFA16) were included in this study. COAL16 was co-firing with a mixture of fuel oil and diesel oil. The comet assay data showed that exposure of V79 cells to coal and coal fly ash particles induced primary DNA lesions. Application of lesion-specific endonucleases (FPG and ENDO III) demonstrated increased DNA effects indicating the presence of high amounts of oxidative DNA lesions. The cytokinesis-block micronucleus cytome assay analysis showed that exposure of V79 cells to high concentrations of coal and coal fly ash particles induced cytotoxic effects (apoptosis and necrosis) and chromosomal instability (nucleoplasmic bridges, nuclear buds, and micronucleus (MN) formation). These results may be associated with compounds contained in the surface of the particles as hazardous elements, ultrafine/nanoparticles, and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) which were detected in the samples. La exposición al carbón y las cenizas de carbón puede causar efectos nocivos en sistemas in vitro e in vivo, principalmente por la inducción de daño oxidativo. El objetivo de este trabajo fue evaluar los efectos citotóxicos y genotóxicos utilizando la línea celular V79 tratada con partículas de carbón y cenizas volantes derivadas de una central eléctrica de carbón ubicada en Santa Catarina, Brasil. En este estudio se incluyeron dos muestras de carbón (COAL11 y COAL16) y dos muestras de cenizas volantes (CFA11 y CFA16). COAL16 fue de combustión conjunta con una mezcla de fuel oil y diesel oil. Los datos del ensayo del cometa mostraron que la exposición de células V79 a partículas de carbón y cenizas volantes de carbón indujo lesiones primarias de ADN. La aplicación de endonucleasas específicas de la lesión (FPG y ENDO III) demostró un aumento en los efectos del ADN que indica la presencia de altas cantidades de lesiones oxidativas del ADN. El análisis del ensayo del citoma micronúcleo del bloque de citocinesis mostró que la exposición de células V79 a altas concentraciones de partículas de carbón y cenizas volantes de carbón indujo efectos citotóxicos (apoptosis y necrosis) e inestabilidad cromosómica (puentes nucleoplásmicos, brotes nucleares y formación de micronúcleo (MN)). Estos resultados pueden asociarse con compuestos contenidos en la superficie de las partículas como elementos peligrosos, ultrafinos / nanopartículas e hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) que se detectaron en las muestras.

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.

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.