research

To what extent acute exposure to volcanic gases affects cells of the respiratory epithelium, peripheral oxygen saturation and lung funcion?

Abstract

Dissertação de Mestrado, Ciências Biomédicas, 31 de julho de 2018, Universidade dos Açores.O vulcão das Furnas encontra-se localizado na parte oriental da ilha de São Miguel (Açores, Portugal), onde a actividade vulcânica é marcada por várias manifestações hidrotermais que emitem continuamente gases vulcânicos que são inalados pela população residente (exposição crónica) ou visitantes dessa freguesia (exposição aguda). Tendo em conta a atmosfera característica das Furnas e a falta de estudos sobre os efeitos causados pelos gases vulcânicos ao nível celular e os efeitos da exposição aguda aos gases vulcânicos, este estudo foi desenvolvido com o objetivo de responder a três questões: (1ª) Qual a constituição química do condensado dos gases vulcânicos das Furnas? (2ª) Quais são os efeitos resultantes da interação entre o condensado de gases vulcânicos e as células do epitélio respiratório (cells of the respiratory epithelium, abrev. CORE)? (3ª) Quais são os efeitos decorrentes de uma exposição aguda a gases vulcânicos em um grupo de voluntários, em relação à frequência cardíaca e pressão arterial, saturação periférica de oxigênio e parâmetros da função pulmonar? Os resultados mostram que o condensado das fumarolas das Furnas é maioritariamente constituído por Ca, Na, Si e K. Quanto à exposição do CORE ao condensado de fumarola, os resultados são inconclusivos. Parece que, com o aumento do tempo de exposição, as células tendem a ter mais anomalias (isto é, danos no ADN, alterações morfológicas das células), bem como mais dificuldade em proliferar e em crescer. Estes efeitos podem ter sido causados por uma exposição consecutiva a ambos os condensados, mas também podem ter sido causados pelo decorrer do tempo em si, uma vez que o passar do tempo, as células tendem a acumular erros e a perder a sua capacidade proliferativa e viabilidade inicial por elas próprias. Os resultados da oximetria, espirometria, pressão arterial e frequência cardíaca obtidos da exposição aguda de um grupo de voluntários às fumarolas mostraram que apenas a frequência cardíaca foi afetada significativamente. A diminuição do valor da frequência cardíaca desde a pré-exposição até a pós-exposição indica que a exposição à fumarola e à natureza circundante teve um efeito calmo e relaxante nos voluntários. Tanto quanto foi possível determinar, esta é a primeira vez que tal estudo foi realizado.ABSTRACT: Furnas volcano is located in the eastern part of the island of São Miguel (Azores, Portugal), where volcanic activity is marked by several hydrothermal manifestations that continuously emit volcanic gases that are inhaled by the resident population (chronic exposure) or visitors to that village (acute exposure). Taking into account the characteristic atmosphere of Furnas and the lack of studies on the effects caused by volcanic gases at the cellular level and the effects from acute exposure to volcanic gases, this study was developed with the aim to answer three questions: (1st) What is the chemical constitution of Furnas volcanic gases condensate? (2nd) What are the effects resulting from the interaction between volcanic gases condensate and cells of the respiratory epithelium (abbr. CORE)? (3rd) What are the effects resulting from an acute exposure to volcanic gases on a group of volunteers, regarding heart rate and blood pressure, peripheral oxygen saturation and lung function parameters? The results shows that the chemical constitution of Furnas fumarole condensate is mainly Ca, Na, Si and K. Regarding the exposure of CORE to the fumarole condensate the results are inconclusive. It appears that, with increasing time of exposure, cells tended to have more anomalies (i.e. DNA damage, cell morphological changes), as well as more difficulty to proliferate and to growth. These effects could have been caused by a consecutive exposure to both condensates, but it could also be caused by time itself, since with time cells tend to accumulate errors and lost their initial proliferative capacity and viability by themselves. The oximetry, spirometry, blood pressure and heart rate measurement results obtained from the acute exposure of a group of volunteers to the fumaroles showed that only the heart rate was significantly affected. The decrease in the heart rate value from the pre-exposure to the post-exposure indicates that the exposure to the fumarole, and the surrounding nature, had a calm and relaxing effect on the volunteers. As far as it was possible to determine, this is the first time that such a study was carried out

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