Abstract:
A poluição do ar tem aumentado nas últimas décadas, resultando em vários problemas de saúde na população exposta. Entre os constituintes presentes no ar atmosférico está o material particulado (do inglês-PM), que possui diferentes tamanhos (0.1-10 µm) e pode ser gerado por processos naturais e antropogênicos. Algumas partículas são emitidas diretamente e outras se formam por reações químicas na atmosfera. O tamanho e composição caracterizam seus efeitos toxicológicos, bem como sua capacidade migratória para outras regiões. Inúmeras substâncias compõem o PM, tais como os metais, dos quais alguns são conhecidos por desencadearem efeitos deletérios como o estresse oxidativo. Em megacidades, como Rio de Janeiro, os níveis de PM2.5 são elevados, muitas vezes excedendo os limites permitidos, alcançando regiões rurais afastadas das zonas industriais e urbanas. Assim, o coração é um órgão alvo de injúrias e foi objeto de nosso estudo, verificando os efeitos negativos da porção metálica do PM2.5 sobre este sistema, quando exposto por via intraperitoneal (IP). Avaliando o potencial toxicológico do PM2.5 de uma região industrial (RI) e de uma região rural (RR), coletando PM2.5 de ambas as regiões e quantificando sua composição. Ao final da dissecação do coração, foi analisada a capacidade bioacumulativa dos metais encontrados no PM2.5, pelo método de espectrometria de massa com plasma acoplado indutivamente. Bioquimicamente, foi quantificada a produção de espécies reativas de oxigênio (ROS) através do uso de diacetato de 2,7 diclorodidrofluoresceína. Também quantificada a capacidade antioxidante total contra o radical peroxil (ACAP), com uso de diidrocloreto de metilpropionamidina. Além disso, foi determinada a lipoperoxidação (LPO) pelo método T-BARS, atividade da glutationa S-transferase (GST) com reagente 1-cloro-2,4 dinitrobenzeno, também atividade da enzima glutamato cisteína ligase (GCL), através da formação da gama-glutamil cisteína. Logo, quantificamos os níveis de glutationa reduzida (GSH) pela reação com 2,3-naftalenocarboxialdeído, estes que foram lidos em fluorímetro (Victor 2 Perkin Elmer). Ainda, foi analisada a atividade total do complexo de resistência a multi-xenobióticos (MXR), através de sua capacidade de extrusão de rodamina B (RB). Além disso, foram feitas análises morfológicas, infiltrado inflamatório, quantificação de células por campo e dano tecidual pelo método histológico de coloração com hematoxilina e eosina. Os dados foram analisados estatisticamente através da ANOVA de uma via, seguido do teste de Tukey (p<0,05-significante, p<0,0001-muito significante). Destacamos que a mistura de vestígios metálicos presentes no PM2.5 mobilizam as defesas antioxidantes, e que estas são utilizadas para manter a homeostase redox e potencializar o mecanismo cardioprotetor, evitando assim o estresse oxidativo. Nossos resultados apontam que na RI foi necessária maior síntese de glutamil cisteina para a formação de GSH, e seus níveis ainda assim foram diminuídos, o que demonstra a importância do presente sistema antioxidante sobre a produção de ROS mediado por metais. Obtivemos também uma menor capacidade de extrusão de xenobióticos pelo sistema MXR e maior atividade da GST nos grupos da RR. Assim, a exposição ao extrato metálico de PM2.5, em RI e RR, demonstraram resultados semelhantes em alguns parâmetros, o que é explicado pelas semelhanças e entre os níveis e composição química de ambas as regiões, indicando que as áreas no entorno de regiões industriais podem ser igualmente afetadas. Demonstramos ainda, que os metais encontrados no PM2.5 são capazes de bioacumular no tecido cardíaco, causando alterações no perfil antioxidante (ACAP, GST e GSH), causando LPO e consequente dano tecidual, visto nos dados histopatológicos, prejudicando outros detoxificadores como MXR. Portanto, concluímos que a exposição ao extrato metálico do PM2.5 tanto de RI, quanto RR resulta em bioacumulação, sendo um importante mediador de lesão oxidativa e potencial modulador da homeostase redox, gerando lesão lipídica e reduzindo a capacidade detoxificadora e consequentemente causando lesões teciduais.
Studies have demonstrated harmful effects of atmospheric pollutants on cardiac systems. This is due to the presence of particulate matter (PM), a complex mix of numerous substances, including trace metals. In this study, it was investigated the toxicity of PM2.5 from two regions in the state of Rio de Janeiro (one considered rural and the other industrial) through in vivo experiments in rats during 25 days. Metal accumulation and biochemical responses were evaluated after exposure to three different concentrations of PM2.5 (10x dilution, 5x dilution and concentrated). Experimental data show bioaccumulation of diverse trace metals in the heart of groups exposed to PM2.5 from both regions. Furthermore, a mobilization of the antioxidant defenses, with an increase in the total antioxidant capacity in response to the industrial and rural area PM2.5. Increased glutamate cysteine ligase activity and a decrease in the reduced glutathione concentration were verified in response to the industrial region PM2.5. Glutathione S-transferase activity was increased in groups exposed to the 5x and concentrated rural PM. We also demonstrated that despite the increased antioxidant capacity due to PM2.5 toxicity, an increase in lipid peroxidation of cardiac tissue was observed in both areas. Also, ABC transporters activity in cardiac tissue exposed to PM2.5, was reduced in response to the 5x concentration of the rural and industrial region. Histological analysis demonstrate that the heart presented a decreased in cardiac cells in animals exposed to PM2.5 in rural and industrial areas in all concentrations tested. The results conclude that exposure different concentrations to PM2.5 causes biochemical changes in heart tissue with a consequent damage in biological structures in response to both PM sources, factors that should favor the development cardiac diseases.
