Avaliação genotoxicológica e morfológica de nanopartículas de dióxido de titânio utilizando o sistema Teste de Allium cepa
Abstract
Resumo: A preocupação com os impactos antrópicos causados ao ambiente e aos seres vivos faz necessário estudos toxicológicos de diferentes xenobióticos, em especial contaminantes emergentes, como as nanopartículas (NPs). As NPs tem sido amplamente utilizadas sem um real conhecimento dos seus efeitos nocivos. Apesar de estudos toxicológicos de NPs já serem encontrados na literatura, muitos são inconclusivos quanto a real periculosidade destes agentes, devido à alta instabilidade de suas propriedades físico-químicas e uma incerteza quanto a biodisponibilidade das NPs aos sistemas teste biológicos. Diferentes modelos biológicos tem sido empregados na Toxicologia, dentre eles, as plantas são importantes organismos para compreender impactos ambientais. Frente ao exposto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar o potencial de indução de danos no DNA e alterações morfológicas de NPs de dióxido de titânio (NPTiO2) por meio do sistema teste de Allium cepa. Além disso, para garantir uma precisa estimativa dos efeitos nocivos destas NPs, este trabalho também avaliou diferentes metodologias de exposição, buscando garantir a biodisponibilidade destas NPs para A. cepa. A comparação dos diferentes protocolos de exposição do teste de A. cepa (sementes germinadas em placas de Petri de poliestireno com papel filtro ou rede de nylon e bulbos dispostos em tubos de poliestireno), mostrou que não houve diferença entre os protocolos com sementes quanto a genotoxicidade das NPTiO2 observada. Tal resultado sugere que não houve interferência destes dois protocolos na biodisponibilidade das NPs. No entanto, uma diferença significativa foi observada entre os protocolos com semente e bulbos, porém, este resultado está relacionado com a maior sensibilidade das sementes a detecção de xenobióticos já demonstrada na literatura. Desta forma, o protocolo utilizando sementes e rede de nylon foi adotado para a avaliação genotoxicológica e de alterações morfológicas das NPTiO2 em A. cepa. Foram evidenciadas redução do Índice Mitótico (IM) e aumento nas frequências de aberrações cromossômicas (AC) e micronúcleo (MN) nas células meristemáticas de A. cepa expostas as NPTiO2 de maneira concentração-dependente. Estes resultados mostram a periculosidade das NPTiO2 quanto a sua ação de citotóxica e a capacidade de indução de danos, por um modo de ação clastogênico para este sistema vegetal. Além disso, a análise morfológica evidenciou uma maior condensação da cromatina, um aumento no número de vacúolos, sendo estes mais volumosos que o controle negativo e uma grande quantidade de corpos de óleos com localização adjacente a membrana plasmática. Tais resultados apontam para um mecanismo de defesa celular contra a entrada das NPs na tentativa de minimizar os efeitos deletérios por elas causados. A avaliação genotoxicológica e morfológica realizada neste trabalho, nos permite concluir que as NPTiO2 causam efeitos adversos nestes organismos, sendo real a preocupação com seus efeitos. Palavras-chave: contaminantes emergentes; nanopartículas; danos celulares; danos no DNA. Abstract: Concern about the anthropogenic impacts on the environment and living beings is necessary toxicological studies of different xenobiotics, especially emerging contaminants, such as nanoparticles (NPs). NPs have been widely used without a real knowledge of its harmful effects. Although toxicological studies of NPs already be found in the literature, many are inconclusive as the real danger of these agents due to the high instability of its physicochemical properties and uncertainty about the bioavailability of NPs to biological test systems. Different biological models have been used in toxicology, among them, the plants are important organisms for understanding environmental impacts. Based on these, this study aimed to evaluate the potential damage induction in DNA and morphological changes of titanium dioxide NPs (NPTiO2) through the Allium cepa test system. In addition, to ensure precise estimate of the harmful effects of these NPs, this study also evaluated different methods of exposure, seeking to ensure the bioavailability of these NPs to A. cepa Comparison of different protocols exposure of A. cepa test (germinated seeds in polystyrene Petri dishes with filter paper or nylon net and bulbs arranged in polystyrene tubes), showed no difference between the protocols with seeds as genotoxicity of NPTiO2 observed. This result suggests that there was no interference of two protocols on the bioavailability of NPs. However, a significant among the protocols and seed bulbs, however, this result is related to the higher sensitivity difference was observed of detection seeds xenobiotics been demonstrated in the literature. Thus, using the protocol seeds and nylon net it was evaluated genotoxicologic and morphologic changes in the NPTiO2 A. cepa. Were evidenced reduction in the mitotic index (MI) and an increase in the frequency of chromosome aberrations (CA) and micronuclei (MN) in the meristematic cells of A. cepa the exposed so NPTiO2 concentration-dependent. These results show the dangerousness of NPTiO2 as their cytotoxic action and inducing ability damage, for clastogenic action mode in plant systems. Furthermore, the morphological analysis showed greater chromatin condensation, an increase in the number of vacuoles, which are more bulky than the negative control and a large amount of oil bodies located adjacent to the plasma membrane. These results point to a cellular defense mechanism against the entry of NPs in an attempt to minimize the deleterious effects caused by them. The genotoxicologic and morphological evaluation performed in this work shows that the NPTiO2 cause the adverse effects on organisms, with real concern for its effects. Keywords: emerging contaminants; nanoparticles; cell damage; DNA damage.
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