Forurenende stoffer, der udsendes ved skovbrand, forårsager DNA -skader og lungecelledød

Når de eksponeres i et laboratorium for forureningsniveauer, der kan sammenlignes med dem, der findes i atmosfæren i Amazon -regionen i skov- og afgrødeperioden, menneskelige lungeceller lider alvorlig DNA-skade og holder op med at dele sig. Efter 72 timers eksponering, over 30 procent af de dyrkede celler er døde. Hovedsynderen ser ud til at være retene, en kemisk forbindelse, der tilhører klassen polycykliske aromatiske kulbrinter (PAH'er). Disse resultater er blevet rapporteret af en gruppe brasilianske forskere i tidsskriftet Videnskabelige rapporter .

"Vi fandt ingen information om toksiciteten af ​​reten i den videnskabelige litteratur. Jeg håber, at vores resultater tjener som et incitament til yderligere undersøgelser og til at miljøkoncentrationer af reten skal reguleres af sundhedsorganisationer, " sagde Nilmara de Oliveira Alves Brito, første forfatter til artiklen.

"Da jeg lavede min kandidatforskning på UFRN, Jeg bemærkede, at eksponering af lungeceller for dette partikelmateriale, der udsendes ved biomasseafbrænding, førte til mutationer i lungecelle-DNA, " sagde Alves Brito. "Denne nyere undersøgelse havde til formål at undersøge de mekanismer, hvorved dette sker."

Metodik

Det første skridt, hun forklarede, bestod i at bestemme koncentrationen af ​​forurenende stoffer, der skulle bruges i laboratorieforsøgene for at efterligne eksponeringen af ​​mennesker, der bor i områder med intenst skiftende arealanvendelse og plantedækning kendt som "skovskovningsbuen"—500, 000 kvadratkilometer, der strækker sig mod vest fra det østlige og sydlige Pará ind i Mato Grosso, Rondônia og Acre.

Ved hjælp af matematiske modeller, forskerne beregnede den menneskelige lunges kapacitet til at indånde partikler på højden af ​​brændsæsonen og procentdelen af ​​forurenende stoffer, der aflejres i lungeceller. "Baseret på denne teoretiske masse, vi bestemte koncentrationsniveauerne, der skulle testes ved hjælp af dyrkede celler, " sagde Alves Brito.

De forurenende stoffer, der blev brugt in vitro, blev indsamlet i et naturområde nær Porto Velho, Rondônia i den brændende sæson, som topper i september og oktober.

"Prøverne blev indsamlet ved hjælp af en enhed, der suger luft ind og afsætter fine partikler med en diameter på mindre end 10 mikrometer i et filter. Vi var interesserede i at studere disse meget fine partikler, fordi de er små nok til at trænge ind i alveolerne i lungerne , " sagde Alves Brito.

Ifølge professor Paulo Artaxo fra universitetet i São Paulo, filtrene blev frosset ned kort efter, at partiklerne var opsamlet, fordi de organiske forbindelser, der findes i forureningsfanen, er meget flygtige. "Dette materiale blev sendt til São Paulo og fortyndet i en næringsopløsning, som derefter blev påført cellekulturerne, " sagde han. "Andelen af ​​brugte forurenende stoffer var den samme som den, der blev fundet i luften indåndet af indbyggerne i Porto Velho."

De dyrkede celler behandlet med opløsningen blev sammenlignet med en gruppe kontrolceller, som kun modtog det opløsningsmiddel, der blev brugt til at udvinde forurenende stoffer fra filtrene. Målet var at bekræfte, at eventuelle observerede bivirkninger var forårsaget af partiklerne og ikke af opløsningsmidlet.

Øjeblikkelig effekt

I de allerførste øjeblikke af eksponering, lungecellerne begyndte at producere store mængder pro-inflammatoriske molekyler. Inflammation blev efterfulgt af en stigning i frigivelsen af ​​reaktive oxygenarter (ROS), stoffer, der forårsager oxidativ stress. Store mængder ROS forårsager skade på cellulære strukturer.

"For at forstå de veje, der inducerede oxidativt stress, vi analyserede cellecyklussen og fandt ud af, at den var svækket af en stigning i ekspressionen af ​​proteiner såsom P53 og P21. Cellerne holdt op med at replikere, som antydede, at der var DNA-skade, " sagde Alves Brito.

Forskerne udførte specifikke tests for at bekræfte genetiske skader. Baseret på deres observation af øget ekspression af proteinet LC3 og andre specifikke markører, de fandt også ud af, at cellerne gik ind i en proces med autofagi, hvorved de nedbrød deres egne indre strukturer.

"Al denne skade blev observeret på kun 24 timers eksponering, " sagde Alves Brito. "Som tiden gik, den genetiske skade steg, og cellerne gik ind i en proces med apoptose og nekrose." Hvorimod kun 2 procent af kontrolcellerne var døde af nekrose efter 72 timer, i kulturen behandlet med forurenende stoffer, celledødelighed nåede 33 procent.

"Ikke alle celler dør, men de overlevende lider af DNA-skader, som kan disponere for udvikling af kræft i fremtiden, " sagde Alves Brito.

Før forsøget med dyrkede celler påbegyndes, Alves Brito og samarbejdspartnere afsluttede en analyse af stofferne i partiklerne, der blev indsamlet i Amazon -regionen. De identificerede tilstedeværelsen af ​​flere PAH'er, hvoraf mange er kendt for at være kræftfremkaldende. Resultaterne af denne analyse blev offentliggjort i 2015 i tidsskriftet Atmosfærisk miljø .

"Vi observerede, at den mest udbredte PAH var retene, " sagde Alves Brito. "Vi besluttede derfor at gentage forsøget med cellerne, der bruger dette stof isoleret, men i samme koncentration som den, der findes i partiklerne. Vi observerede, at retene alene også inducerede DNA-skade og celledød."

Ifølge Artaxo, døden af ​​et stort antal lungeceller i en levende organisme kan føre til vejrtrækningsproblemer og endda alvorlige sygdomme som lungeemfysem.

"I en tidligere undersøgelse, vi viste, at faldet i skovrydning fra 27. 000 km2 i 2004 til 4, 000 km2 i 2012 undgik døden for mindst 1, 700 mennesker fra sygdomme forbundet med forurening, sagde han. Besynderligt nok, de fleste af disse dødsfald ville ikke have fundet sted i Amazonas, men i det sydlige Brasilien på grund af langdistancetransport af forurenende stoffer og også på grund af regionens højere befolkningstæthed."

Global relevans

Selvom reten ikke udsendes ved afbrænding af fossile brændstoffer, den vigtigste kilde til forurening i Brasiliens byområder, forskerne siger, at denne forbindelse kan findes i atmosfæren i São Paulo og andre byer, sandsynligvis på grund af afbrænding af sukkerrør og andre former for biomasse på nærliggende gårde.

I artiklen, forskerne bemærker, at mens det meste af forskningen i eksponering for luftforurening fokuserer på fossile brændstoffers rolle i atmosfærisk forurening, omkring 3 milliarder mennesker verden over er udsat for luftforurening fra biomasseafbrænding, herunder brugen af ​​træ eller kul som brændsel i komfurer eller boligopvarmning, samt fra skovrydning og landbrugspraksis. I øvrigt, tilføjer forfatterne, omkring 7 millioner dødsfald på verdensplan, eller hvert ottende dødsfald, skyldes eksponering for luftforurening, ifølge en rapport udgivet af Verdenssundhedsorganisationen (WHO) i 2012.

"Kombinationen af ​​skovbrande og menneskelig besættelse har gjort afbrænding af biomasse til en alvorlig trussel mod folkesundheden. Størstedelen af ​​skovbrande opstår i skovrydningsbuen, direkte påvirker over 10 millioner mennesker i området. Mange undersøgelser har identificeret alvorlige virkninger på menneskers sundhed, såsom øget forekomst af astma, sygelighed og dødelighed, hovedsageligt i de mest udsatte befolkningsgrupper såsom børn og ældre, " bemærker forfatterne.