Avaliação genotóxica em hortaliças cultivadas em áreas de exploração de carvão: potencial mutagênico e riscos à saúde humana

Abstract

No Brasil, a exploração e o processamento do carvão estão concentrados nos estados de Santa Catarina e Rio Grande do Sul. A lavra mecanizada do carvão teve início por volta de 1940 e desde então tem provocado alterações físicas, químicas e biológicas nos ecossistemas. A utilização destas áreas como pastagens e para o cultivo de alimentos, inclusive hortas domésticas, deve ser feita com cautela, pois os efeitos deletérios à saúde humana, causados pela presença de elementos tóxicos no substrato, e sua consequente biomagnificação ainda não foram devidamente avaliados. Muitos elementos presentes no rejeito do carvão são ricos em metais potencialmente tóxicos e genotóxicos, o que acaba por levar a mudanças profundas nas células, tecidos, populações e ecossistemas. O estudo objetivou avaliar os danos a biomoléculas de camundongos submetidos à ingestão de hortaliças cultivadas em horta experimental, construída numa área de mineração, analisando de forma indireta os riscos à saúde humana. A pesquisa contemplou as seguintes hortaliças: Lactuca sativa - alface, Beta vulgaris - beterraba, Brassica oleracea L. var. Italica Plenck - brócolis e Brassica oleracea L. var. Acephala D.C.- couve. Utilizou-se para este estudo camundongos Swiss adultos machos, e a exposição dos animais às hortaliças aconteceu por meio de gavagem do suco das folhas. Os animais foram divididos em 15 grupos com dois tratamentos diferentes: Tratamento agudo (09 grupos): uma única administração dos sucos das hortaliças e controle com coletas de sangue em 3h, 6h e 24h. Tratamento crônico (06 grupos): administração contínua por 30 dias dos sucos das hortaliças, e controle com coleta de sangue em 2, 5, 10 e 30 dias. Nos dois tratamentos foram analisados elementos químicos no fígado utilizando Pixe, e também foi coletado células sanguíneas, córtex, fígado e medula óssea para análise de Dano em DNA. Os resultados da análise do solo mostraram níveis significativamente superiores de Mg, P, S, Ca e Zn no solo oriundo da área de mineração quando comparado ao solo orgânico. Nas folhas das hortaliças (alface, beterraba, brócolis e couve) obtivemos níveis significativamente diferentes de Mg, Si, P, S, K, Ca, Fe, Cu, Zn, entre o solo orgânico e o oriundo da área minerada. O fígado dos animais expostos ao tratamento agudo apresentou níveis de Mg, Si, S e Ca, aumentado no grupo que ingeriu o suco de hortaliças proveniente do solo da mina. Na exposição crônica ao suco de alface e couve foram encontrados níveis de Si, P, K, Fe, Cu e Zn aumentados no fígado dos animais que ingeriram suco de hortaliças oriundas do solo da mina quando comparado ao grupo orgânico. O tratamento agudo e crônico de camundongos com suco de hortaliças cultivadas em área da mineração resultou em danos no DNA, nas células sanguíneas, córtex e fígado. Através dos nossos resultados podemos concluir que o consumo de hortaliças cultivadas sobre área de minerada apresenta potencial genotóxico, podendo gerar um risco considerável à saúde humana.

In Brazil, coalmine exploration is concentrated in the southern states of Santa Catarina and Rio Grande do Sul. Mechanization of coal mining began around 1940, and since then, it has caused physical, chemical and biological changes in ecosystems. The use of these areas for grazing and for growing food, including home gardens should be made with caution, because the deleterious effects on human health caused by the presence of toxic elements in the substrate and its consequent biomagnification have not been properly assessed. Many elements present in coal byproducts as well as coal tailings are rich in potentially toxic and genotoxic metals, which ultimately lead to profound changes in cells, tissues, populations, and ecosystems. The aim of this study was to assess the damage to biomolecules of mice subjected to eating vegetables cultivated in an experimental garden located in a coal-mining recovery area, which will allow for an indirect analysis of the risks to human health. The research included the following vegetables: Lactuca sativa (lettuce), Beta vulgaris (beetroot), Brassica oleracea L. var. Italica Plenck (broccoli), and Brassica oleracea L. var. Acephala D.C. (cabbage). Adult male Swiss mice were used for this study. The mice were administered with concentrated juice of the vegetable leaves by gavage. The animals were divided into 15 groups and subjected to two different treatments: Acute treatment (9 groups): a single-dose administration of vegetable juice and control with blood collections at 3h, 6h and 24h. Long-term treatment (6 groups): continuous administration of vegetable juice for 30 days, and control with blood collections after 2, 5, 10, and 30 days. Mice submitted to the different treatments had their liver analyzed using Pixe, cortex, liver, and bone marrow for DNA damage analysis. The results of soil analysis showed significantly higher levels of Mg, P, S, Ca, and Zn derived from the coal-mining recovery area when compared to organic soil. Analysis of the vegetable leaves (lettuce, beetroot, broccoli and cabbage) revealed that the levels of Mg, Si, P, S, K, Ca, Fe, Cu and Zn, were significantly higher in the mining area than in the organic soil. The liver of animals exposed to acute treatment showed increased levels of Mg, Si, S and Ca, in the group that ingested the vegetable juice from the mining area than their counterparts. The liver of animals with long-term exposure to lettuce and cabbage juice from the mining area showed increased levels of Si, P, K, Fe, Cu, and Zn when compared to those fed with vegetables grown in organic soil. Increased levels of thiobarbituric acid were observed in the liver of mice that had a long-term administration juice of lettuce and cabbage grown in organic soil. Acute and long-term administration of vegetable juice cultivated in the mining area resulted in DNA damage in blood cells, cortex and liver of the animals. The results of our study allowed us to conclude that the consumption of vegetables grown in mining areas has a genotoxic potential, which can generate a considerable risk to human health.