Understanding the mutagenicity of atmospheric particulate air samples

Orientador: Gisela de Aragão UmbuzeiroDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de TecnologiaResumo: O fracionamento de uma mistura complexa, como o extrato orgânico do material particulado de ar, com base nas diferentes características físicas e químicas dos seus componentes acoplada a testes de mutagenicidade e análises cromatográficas, vem sendo um procedimento útil na elucidação de quais substâncias está presentes na mistura. Este trabalho foi realizado em colaboração com outro grupo de pesquisa em um projeto temático financiado pela FAPESP, e seu objetivo foi estudar a mutagenicidade de frações de extratos orgânicos de material particulado de ar, utilizando ensaio Salmonella/microssoma em microssuspensão com os pares de linhagens TA98/YG1041, TA98/TA1538 e TA1538/YG5161 de Salmonella typhimurium que apresentam diferentes sensibilidades para grupos específicos de compostos. Também foi objetivo do trabalho comparar as potências mutagênicas obtidas para cada uma das frações com os níveis de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos analisados pelos pesquisadores do projeto temático. Foram avaliadas três frações, Nitro-HPA, Oxi-HPA e HPA utilizando o método Salmonella/microssoma em microssuspensão na presença e ausência de ativação metabólica (mistura S9) em experimentos de dose-resposta, com quantidade máxima de 10 m³ por placa; também foi avaliada a contribuição na mutagenicidade dos hidrocarbonetos policíclicos aromáticos analisados para cada fração. De acordo com a contribuição na mutagenicidade dos compostos identificados, foi possível inferir que esses não explicam totalmente a mutagenicidade observada para algumas linhagens, e que outros compostos podem estar causando esse efeito. A comparação dos perfis observados entre as frações analisadas e os compostos químicos encontrados na literatura utilizando os pares de linhagens foi capaz de fornecer alguns grupos que podem justificar a mutagenicidade observada, porém, faltam estudos com compostos químicos puros. Um estudo utilizando os pares de linhagens com compostos químicos pode ajudar a identificar e entender o perfil das respostas observadas em amostras ambientais de material particulado de ar, bem como em outras amostras ambientais, especialmente em análises químicas direcionadas pelo efeito biológico (ADEB)Abstract: The fractionation of a complex mixture based on different physical and chemical characteristics of its components coupled to mutagenicity testing and chromatographic analyzes have been useful in elucidating what substances are present in the mixture. This work was performed in collaboration with another research group in a broad thematic project funded by FAPESP. Samples were collected extracted and prepared by the participants and in this work the objective was to study the mutagenicity of fractions of organic extracts of air particulate matter using Salmonella/microsome microsuspension in combination with selective pair of strains TA98/YG1041, TA98/TA1538 and TA1538/YG5161 of Salmonella typhimurium which have different sensitivities to specific types of compounds. Another objective was to compare the mutagenic potencies obtained for each of the fractions with the levels of polycyclic aromatic hydrocarbons analyzed by the researchers of the thematic project. We evaluated three fractions, named as Nitro-PAH, Oxy-PAH and PAH, using the Salmonella/microsome microsuspension protocol in the presence and absence of metabolic activation (S9) in dose-response experiments, with maximum of 10 m³ per plate, was also evaluated the contribution of mutagenicity in polycyclic aromatic hydrocarbons for each fraction analyzed. According to the contribution in the mutagenicity of the compounds identified, it was possible to infer that these do not fully explain the mutagenicity observed for some strains, and that other compounds may be causing this effect. The comparison of the profiles observed between fractions and analyzed the chemical compounds found in the literature using the pairs of strains was able to provide some groups which may justify the mutagenicity observed, however, there are few studies with pure chemicals. A study using pairs of strains with single chemicals could help in the identification and understanding of the profile of the responses seen atmospheric air particulate samples as well as in other environmental samples, and so assist chemical analysis studies in effect directed analysis (EDA)MestradoTecnologia e InovaçãoMestre em Tecnologi

The use of the Salmonella/microsome test with strains with different sensitivities to evaluate the mutagenicity of water and suspended particulate matter : the Danube river case

Orientador: Gisela de Aragão UmbuzeiroTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de TecnologiaResumo: Compostos químicos mutagênicos são de grande relevância ambiental, quando se trata de avaliar a qualidade das águas, já que estão geralmente presentes no ambiente como misturas complexas. O ensaio Salmonella/microssoma tem sido uma ferramenta fundamental para a identificação de agentes mutagênicos ambientais, auxiliando na identificação de fontes mutagênicas. O objetivo desse trabalho foi utilizar o ensaio, explorando a sensibilidade de diferentes linhagens para avaliar a mutagenicidade de amostras de água e material particulado suspenso, e sugerir tipo ou classe de compostos químicos mutagênicos que estão presentes em extratos orgânicos de amostras ambientais. A pesquisa foi realizada com extratos orgânicos de águas superficiais e material particulado suspenso (MPS), coletados em 13 locais diferentes ao longo do rio Danúbio durante o projeto Solutions. Os extratos foram avaliados com o ensaio Salmonella/microssoma em microssuspensão com e sem ativação metabólica (S9). As linhagens utilizadas foram: TA98, YG1041, TA1538 e YG5185, com características genéticas específicas para a detecção de diferentes compostos. Um total de 84% das amostras de água e 92% de MPS foram positivas para pelo menos uma linhagem e/ou condição. Conclui-se que a YG1041 foi a linhagem mais sensível neste estudo, devendo ser considerada em programas de monitoramento da mutagenicidade de corpos de água. Tanto a água quanto o material particulado suspenso deve ser incluído na avaliação de mutagenicidade de corpos de água. Foi possível identificar diferentes fontes/tipos de compostos ou misturas que causaram a mutagenicidade observada. Na água os perfis de mutagenicidade indicam que nitrocompostos e aminas aromáticas podem majoritariamente explicar a atividade observada. No material particulado suspenso hidrocarbonetos policíclicos aromáticos também podem ser os responsáveis pela mutagenicidade detectada, além de nitrocompostos e aminas em alguns casos. Muitos perfis obtidos não foram relacionados a nenhuma classe de mutágenos, e necessitam ser investigados. O uso das linhagens com diferentes especificidades foi fundamental na detecção da mutagenicidade, tanto da água quanto do material particulado suspenso, fornecendo informações das classes de compostos responsáveis pelo efeito mutagênicoAbstract: Mutagenic chemical compounds are of great environmental relevance when it comes to assessing water quality, since they are generally present in the environment as complex mixtures. The Salmonella/microsome assay has been a fundamental tool for the identification of environmental mutagens, assisting in the identification of mutagenic sources. The objective of this work was to use the Salmonella/microsome assay, exploring the sensitivity of different strains to evaluate the mutagenicity of water samples and suspended particulate matter, and to suggest type or class of chemical mutagenic compounds that are present in organic extracts from environmental samples. The research was conducted with organic extracts of surface water and suspended particulate matter (SPM) collected at 13 different sites along the Danube River during the Solutions project. The extracts were evaluated with the Salmonella/microsome assay microsuspension with and without metabolic activation (S9). The strains used were TA98, YG1041, TA1538 and YG5185 with specific genetic characteristics for the detection of different compounds. A total of 84% water and 92% SPM samples were positive for at least one strain and/or condition. We concluded that YG1041 was the most sensitive strain in this study and should be considered in monitoring programs for the mutagenicity of water bodies. Both water and suspended particulate matter should be included in the assessment of mutagenicity of water bodies. It was possible to identify different sources/types of compounds or mixtures that caused the observed mutagenicity. In water, the mutagenicity profiles indicate that nitro compounds and aromatic amines may largely explain the observed activity. In suspended particulate polycyclic aromatic hydrocarbons may also be responsible for the detected mutagenicity, in addition to nitro compounds and amines in some cases. Other profiles identified indicate the presence of several types of compounds or mixtures that needs to be investigated. The use of strains with different specificities was essential in detecting the mutagenicity of both water and suspended particulate matter, providing information on the classes of compounds responsible for the mutagenic effectDoutoradoAmbienteDoutor em Tecnologia2013/16956-6, 2015/24758-5CAPESFAPES