2005 International Nuclear Atlantic Conference - INAC 2005 Santos, SP, Brazil, August 28 to September 2, 2005 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE ENERGIA NUCLEAR - ABEN ISBN: 85-99141-01-5
CONTROLE AMBIENTAL DA GENOTOXIDADE DA RADIAÇÃO
IONIZANTE USANDO SISTEMA BIOINDICADOR.
Teresa C. dos Santos Leal1*; Verginia R. Crispim1; Rosangela da S. Corrêa2 e Heliana
A. Gomes3
1 Programa de Engenharia Nuclear/COPPE/UFRJ Rio de Janeiro – Brasil
teresa@lnrtr.coppe.ufrj.br
2 Centro Regional de Ciências Nucleares do Centro-Oeste Abadia de Goiás – Brasil
3 Laboratório de Poços de Caldas; (COLAB/CNEN ) Poços de Caldas –Brasil
RESUMO
O uso das tecnologias nucleares tem encontrado resistência de implantação, relacionadas aos possíveis efeitos biológicos das radiações ionizantes sobre o equilíbrio do ecossistema e, por conseqüência, sobre o homem. Sendo assim, o uso de um bioindicador de genotoxidade associado aos programas de proteção radiológica ambiental em instalações nucleares, poderão constituir uma ferramenta sócio-política importante. Nesse contexto, o presente estudo apresenta os resultados obtidos em bioensaio de mutagênese utilizando a
Tradescantia pallida (Rose), para verificar o possível aumento na ocorrência de micronúcleos em suas células,
quando a planta é exposta a diferentes taxas de dose de radiação ionizante. O local escolhido para exposição da
Tradescantia pallida foi o depósito da Abadia de Goiás, onde se encontram armazenados os rejeitos radioativos
decorrentes do acidente acontecido em 1987 em Goiânia. Foram realizadas análises para a caracterização radiológica de amostras de solo procedentes de áreas próximas ao depósito de rejeitos radioativos, utilizando a espectrometria gama para determinação de uma possível relação com a freqüência mutacional do bioindicador. Pelos resultados obtidos neste ensaio, a Tradescantia pallida mostrou-se um bioindicador sensível às diferentes taxas de dose a radiação e condições ambientais do local estudado, podendo ser utilizada em planos de monitoramento ambiental envolvendo proteção radiológica.
1. INTRODUCTION
Para o desenvolvimento deste estudo, o trabalho foi focalizado em biosensor, de família, Comelinácea, que melhor se adaptou as condições ambientais e institucionais do Brasil. Escolheu-se a Tradescantia pallida (Rose) cv. Purpúreo Boom, que é mais bem distribuída nas ruas e jardins das cidades do Brasil. Esta espécie é tetrapoide e exibe notável resistência a parasitas e a insetos. É propagada rapidamente, facilitando o preparo dos vasos para a locomoção. Ela floresce o ano todo e tem poucas exigências para florir, e altamente usada como planta ornamental em varias cidades do Brasil.
Assim, para esta pesquisa foi avaliada a resposta obtida como a Tradescantia pallida, quando exposta nas proximidades do depósito permanente da Abadia de Goiás, onde ocorreu em 1987 o acidente envolvendo o elemento material radioativo com 137Cs.
Visando posteriores aplicações em longo prazo, este ensaio estabelece um modelo o para as condições ambientais do Brasil, e com isso poder justificar o uso da planta como um bioindicador para os ensaios no meio ambiente para o estudo de mutagêneses a baixas taxas de dose de radiação gama.
2. MATERIAIS E MÉTODOS 2.1. Delineamento experimental
A Tradescantia pallida é uma planta tetraplóide que permite o ensaio de micronúcleo para a análise dos efeitos dose/resposta à radiação ionizante. O experimento realizado seguiu o protocolo publicado por T.H. Ma, realizado com a Tradescantia clone 4430 [1, 2 e 3].
As plantas eram cultivadas em vasos (5 vasos por grupo) para fornecer uma média de 3 a 4 brotos por vaso. Esses brotos eram utilizados para o teste Trad-MCN. Os vasos ficavam expostos no local por um período de 24 horas. Foram analisados três grupos: o grupo controle do local, o grupo A e o grupo B, cujas taxas de doses eram respectivamente: 0,26 µGy/h, 2,2 µGy/h e 3,1 µGy/h.
De cada grupo foram selecionados 10 brotos (10 amostras) para análise. Após a retirada do local de exposição às plantas foram deixadas por um período de 6 horas em água aerada para que as células dos grãos de polens atingissem o estágio de tétrades. Passado este período, as inflorescências foram fixadas em solução acética e etanol (1:3) por um período de 24 horas. Em seguida selecionava-se a inflorescência na etapa de desenvolvimento adequada para dissecação e separação das anteras. Estas eram amassadas e sobrepostas sobre uma gota de carmim, cobertas com lamínula. , A lâmina assim preparada foi aquecida a 80o C. Após preparo do material, o processo de captura análise das imagens para contagem dos micronúcleos presentes em 300 tétrades por tratamento foi realizada.
O levantamento radiométrico da região e dos locais de exposição foi realizado utilizando-se monitor de radiação Norton, model NDG-1000-A. Foram coletadas também amostras de solo em cada ponto de exposição a fim de verificar a freqüência mutagênica do biosensor quando plantados nestes solos. As amostras de solo foram analisadas no laboratório Ambiental do Instituto de Radioproteção e Dosimetria, para a determinação da concentração de 137Cs com os detectores HPGe com sistema de análise Genie2000, todo o sistema de detectores e “software”, marca Camberra).
2.2. Estatística.
A análise estatística foi realizada utilizando-se o “software” SPSS 9.0, foram aplicados os testes t de Student e o teste de análise de variância, para um nível de significância de 95 %.
1. RESULTADOS E COMENTÁRIOS
Nesta série das experiências, os efeitos mutacionais da radiação ionizante nas proximidades do repositório e do solo foram detectados pelo ensaio da Trad_MCN, seguindo o protocolo determinado para a Tradescantia clone 4430 [1,2,3] a fim de verificar sua resposta e sua utilização na monitoração periódica em instalações nucleares.
A Tabela 1 apresenta os resultados obtidos na resposta do biosensor as taxas de dose que foram submetidos. Estes apresentaram a freqüência mutacional próxima à freqüência mutacional espontânea das plantas no seu local de cultivo (canteiros da Universidade Federal do Rio de Janeiro).
Tabela 1 : Dados relativos à exposição e a resposta obtida pelo sistema bioindicador
Grupos Dose (µGy/h) Total de tétrades analisadas MCN/100 tétrades (X+SE) Significância ( 0,05) Controle cultivo 0,20 3000 1,22±0,21 Controle local 0,26 3000 1,20± 0,36 - Grupo I 2,20 3000 1,33± 0,22 - Grupo II 3.14 3000 1,46±0,26 -
A LNT (hipótese da linearidade entre a dose e o efeito e da ausência de limiar para esses efeitos), sugere uma linearidade entre a dose e o efeito da radiação. Neste trabalho a relação taxa de dose e freqüência de micronúcleos não apresentou uma relação linear. As análises estatísticas dos dados de cada um destes ensaios foram realizadas de acordo com o protocolo padrão esboçado por T.H. Ma [4]. As medias, os desvios padrão foram derivados das amostras dos grupos experimentais. As análises de variância e do t de Student foram usadas para determinar a significância (0,05) nestes dados.
Através da analise dos dados observou-se que os grupos apresentaram uma freqüência mutacional baixa, não estabelecendo uma diferença significativa entre elas quando comparadas o total de MCN encontrados em cada amostra. O grupo B, cuja taxa de dose é de 3,1 µGy/h, demonstrou em suas respostas um alto percentual de micronúcleos em uma única célula, cerca de 46 % da amostra (tabela 2). A princípio atribuiu-se esse resultado ao estresse que o biosensor poderia ter sofrido no transporte, porém o grupo controle no local teve sua freqüência mutacional quase idêntica a grupo controle no local de cultivo. Assim, descartou-se essa possibilidade. Na comparação entre os grupos, no total de MCN encontrados nas amostras, não houve diferença significativa entre os grupos e o controle. A figura 1 representa a relação entre a taxa de dose e o percentual de micronúcleo encontrado em cada grupo.
Tabela 2: Percentual de MCN por célula em cada grupo Grupos 1 MCN/célula 2 MCN/célula 3 MCN/célula Total MCN/célula Controle cultivo 29 5 0 35 Controle local 27 8 1 36 Grupo I 28 9 3 40 Grupo II 30 10 4 44 controle cultivo controle
local grupo A grupo B
Taxa de dose (microGy/h) MCN/100 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
Figura 1: Relação entre taxa de dose e o percentual da freqüência de micronúcleo por 100 células.
Na Tabela 3 encontram-se os resultados obtidos da freqüência mutacional do biosensor quando plantado em solo coletado nos pontos escolhidos. Para analisar os efeitos mutacionais na planta devido à concentração de 137Cs no solo, coletou-se amostra em dois momentos de infloração. A fim de verificar se o solo ao redor do repositório estaria afetando o meio ambiente (a vegetação ao redor).
Tabela 3: Dados relativos à resposta obtida pelo sistema bioindicador em solo coletado
Grupos Concentração de 137Cs (Bq/Kg) Total de tétrades analisadas MCN/100 tétrades (X+SE) Controle 1.07E+000 3000 1,22±0,21 Grupo I 9.47E-001 3000 1,29± 0,38 Grupo II 1.45E+000 3000 1,33± 0,22
Pelos dados encontrados, o nível de concentração de 137Cs foi muito baixa não afetando a freqüência mutacional do biosensor em relação ao local de cultivo (p>0,05).
O sistema baseado nas células da Tradescantia pallida (Trad-MCN), vem sendo amplamente considerada devido a sua extrema sensibilidade [4 a 10] em relação a radiação ionizante a baixas taxas de doses. Outros estudos utilizando também a Tradescantia vem sendo realizados a fim de contribuir para a questão polêmica sobre os efeitos de baixas doses e as suas conseqüências à saúde humana [11,12]. O sistema deste biosensor segundo outros autores [12 e 13], procede à vantagem de se observar dados significativos em um curto período de tempo, na tentativa de premeditar os efeitos ao ser humano e de prevenir possíveis acidentes, quando adotado como monitoramento periódico.
A Tradescantia pallida, neste trabalho não apresentou uma alteração em sua freqüência de mutação quando aplicadas ao teste de micronúcleo para baixas taxas de doses comparadas ao local de cultivo, porém a continuação deste estudo em outras regiões irá possibilitar o uso deste sistema para o monitoramento dos efeitos das baixas taxas de doses funcionando como um alerta para o homem e o ambiente ao seu redor.
AGRADECIMENTOS
Ao CNPq, pelo suporte financeiro e ao Laboratório de Análise Ambiental do IRD (Instituto de Radiometria e Dosimetria) pelas análises radiométricas realizadas.
REFERÊNCIAS
2. T.H. Ma “Micronúcleo induced by X-rays and chemical mutagens in meiotic pollen mother cells of Tradescantia – a promising mutagen system”. Mutation Research,
V.64, pp 307-313 (1979)..
3. T.H Ma “Tradescantia micronucleus bioassay and pollen tube aberration test for in situ monitoring and mutagen screening”. Environmental Health Perspectives, V.37, pp145-164 (1981).
4. T.H.MA “Tradescantia micronuclei (Trad-MCN) test for environmental clastogens”. In: Kolber, A.R.;Wong,T.K.; Grant,L.D.; Dewoskin,R.S.;Hughes,T.J.’(Ed) On vitro Toxicity Testing of Environmental Agents. Current and Future Possibilities. Part A: Survey of test Systems. New York: Plenum Press, 191-214 (1983).
5. T.H.Ma, G.L Cabrera,. R Chen,.B.S Gill, S.S Sandhu,. A.L Vandenberg,. M.F,Salamone “Tradescantia micronucleus bioassay”. Mutation Research, V.310, pp.221-230, (1994)..
6. A.,Celebuska-Wasilewska “Trandescantia stamen hair mutation bioassay on the mutagenicity of radioisotope-contaminated air following the Chernobyl nuclear accident and one year later”. Mutation. Research, V.270, pp.23-29 (1992).
7. G. S..Rodrigues, “Bioensaios de Toxidade Genética com Plantas Superiores: Tradescantia (MCN, SHM), Milho e Soja”. Embrapa Meio Ambiente. Circular Técnica, 2. Jaguariúna. 30pp (1999a).
8. G. S..Rodrigues, “Bioensaios de Toxidade Genética com Tradescantia”. Embrapa Meio Ambiente. Circular Técnica, 2. Jaguariúna. 56pp (1999b).
9. S.Ichikawa, “Validity of simplified scoring methods of somatic mutations in Tradescantia stamen hairs”. Environ. Exp. Bot. , V.31, pp. 247–252 (1991).
10. S.Ichiwaka, “Tradescantia stamen-hair as an excellent botanical tester of mutagenicity; its response to ionizing radiations and chemical mutagens, and some synergistitic effects found”. Mutation Research, V. 270, pp. 3-22 (1992).
11. R.Vilalobos-Pietrini,..R.Flores-Marques,.M.A.Meneses,.L.Tavera,;M alcazar,Gómez-Arroyo. “Genetic effects observed in tretrads of Tradescantia induced by radon”. Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis. MutationResearch. V.426, pp.215-219,(1999).
12. F.Suyama,; E.T Guimarães, D.-J.A Lobo, G.S Rodrigues, M. Domigos, E.S Alves, H.A Carvalho,. and P.H.N Saldiva, “Pollen mother cells of Tradescantia clone 4430 and Tradescantia pallida var. Purpurea are equally sensitive to the clastogenic effests of X-rays”. Brasilian Journal of medical and Biologial Research, V.35: pp.127-129 (2002).
13. H. A Gomes, Y. Nouailhetas; C.E.B. Almeida.. A.Mezrahi;. “Biological response of Tradescantia Stamen-hair to High Levells of Natural Radiation in the Poços de Caldas Plateau”. Brazilian Arquives of Biology and Technology. V. 45, pp.301-307 (2002). 14. T. C Santos, V.R. Crispim, H A Gomes.“The study of the effects of low dose level
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