RESPOSTAS DE TRADESCANTIA A UMA SIMULAÇÃO DE AUMENTO DA RADIOATIVIDADE NATURAL
Teresa C.dos Santos, Verginia R. Crispim, Yannick Nouailhetas
[PEN/COPPE – DNC/EE]/CT/UFRJ.
Centro de Tecnologia, Bloco G, sala 206 – Cidade Universitária. Ilha do Fundão – C.P. 68509.
21945-970 - Rio de Janeiro - RJ
RESUMO
Na ausência de estudos conclusivos quanto aos efeitos do acréscimo de pequenas doses de radiação àquelas resultantes da exposição à radioatividade de origem natural, estabeleu-se um protocolo experimental envolvendo um sistema biológico (Tradescantia) apropriado para a visualização de mutações em três taxas de dose ( 1.6, 25 e 75 µR/min), com as quais foi simulado um aumento da radioatividade ambiental. Os resultados obtidos mostraram que, após um período de aumento significativo da taxa de mutação, a Tradescantia voltou a apresentar taxas de mutações semelhantes àquelas determinadas antes das exposições a essas taxas de dose.
Keywords: tradescantia, environment radioactivity, mutation rates.
I. INTRODUÇÃO
Nas primeiras décadas do século XX, quando as radiações ionizantes já faziam parte das práticas médicas rotineiras, para fins de radioproteção, partiu-se da premissa da existência de um limiar de dose abaixo do qual o risco de danos à saúde do indivíduo irradiado era nulo. A premissa estendia-se à indução de leucemias e de cânceres, visto que, até então, cânceres e leucemias haviam sido observados apenas após a exposição de indivíduos a altas doses de radiação [1],[2].
Em 1927, Herman J. Muller, estudando o efeito de raios X em Drosophila, colocou em evidência que os mesmos eram mutagênicos. Com a ajuda de Nikolai Timofeff-Ressovsky, observou a existência de uma relação linear entre a dose de radiação à qual o organismo era exposto e o número de mutações produzidas. Timofeff notou, a partir dos resultados obtidos, a ausência de uma dose limiar, isto é, uma dose mínima abaixo da qual não fossem observadas mutações. O fato causou profundo impacto na comunidade científica da época e contribuiu significativamente para a formulação da hipótese da linearidade entre a dose e o efeito e da ausência de limiar para esses efeitos (figura 1) [3],[4].
Outros trabalhos realizados com Drosophila, envolvendo diferentes autores, confirmaram as observações de Muller e Timofeff. De acordo com os
artigos da época, ficava entendido que mesmo pequenas exposições poderiam aumentar a probabilidade de mutações e, conseqüentemente, a incidência de cânceres e de doenças hereditárias, em uma população exposta à radiação [3],[4],[ 5].
As hipóteses da linearidade entre a dose e o efeito e da ausência de limiar de dose (LNT) se mantiveram, em sua forma original, por aproximadamente uma década, quando W. Russell, do Oak Ridge National Laboratory, se propos a testar sua validade, em ratos. Em seus resultados, notou que a observação de Timofeff referente à linearidade do fenômeno não se confirmava para baixas taxas de doses [4]; quanto menor a taxa de dose, maior a dose necessária para a produção de um mesmo efeito. O extremo do fenômeno foi observado em fêmeas de rato, nas quais nenhum efeito genético era detectável, se as taxas de dose fossem mantidas suficientemente baixas.
Os resultados obtidos por Russell permitiram vislumbrar a existência de mecanismos aos quais a célula recorre para se proteger contra a ação das radiações ionizantes e, provavelmente, contra outros agentes agressores do material genético. Esses recursos foram pouco visíveis, quando da exposição a altas doses e altas taxas de dose, e que não foram considerados, quando se estabeleceu a hipótese LNT.
Figura 1- Representação gráfica entre dose e efeito que deu origem à hipótese da linearidade [4].
O fato de ter sido colocada em evidência a existência de mecanismos de reparo para danos introduzidos no material genético das células e a discrepância observada entre as previsões de incidência de efeitos genéticos, elaboradas a partir de modelos baseados na LNT e em resultados experimentais, abriram, junto aos organismos internacionais responsáveis pelas diretrizes de proteção radiológica, a discussão de como levar em consideração as novas evidências [4],[5],[6], sem abandonar a LNT.
Nesse contexto e para fins de proteção contra o efeito das radiações, numa atitude reconhecidamente de prudência, ficou estabelecido que qualquer dose, por menor que fosse, representava um risco para a saúde do indivíduo irradiado (ausência de limiar de dose) e que esse risco poderia ser estimado com base nas observações realizadas para altas doses (Hipótese da Linearidade Dose-Efeito) [6].
Utilizando-se de um sistema de avaliação de mutação induzida em flores da Trandescantia (clone 4430), através da análise da cor das células do pêlo estaminal, e frente às evidências da ausência de estudos que subsidiem modelos para o comportamento de sistemas biológicos expostos a baixas doses de radiações, este trabalho tem como objetivo levantar, experimentalmente, dados que contribuam para suprir a deficiência acima apontada. Para tanto, exemplares de Tradescantia (o sistema biológico utilizado) foram submetidos à uma simulação de pequenos aumentos da radioatividade natural. O efeito foi detectado através da avaliação da freqüência de mutações “rosa” nas células dos pêlos estaminais de suas flores. A possibilidade de uma relação linear entre as doses envolvidas e a freqüência de células mutadas foi verificada (Figura 2).
Figura 2 – (a) Flor da Tradescantia; (b) as células dos pêlos estaminais
II. CONDIÇÕES EXPERIMENTAIS
O experimento foi desenvolvido na Coordenação de Laboratório de Poços de Caldas - COLAB, ( A COLAB, é uma unidade da Comissão Nacional de Energia Nuclear, CNEN, com faculdade de unidade Administrativa ou Gestora, vinculada e subordinada à Superintendência de Licenciamento e Controle, SLC da Diretoria de Radioproteção e Segurança Nuclear, DRS. Instalada em zona do Município de Poços de Caldas – MG), em um depósito de minério, a Caldasita, que agora faz parte do ambiente natural ao redor do Laboratório. O Laboratório, especializado no desenvolvimento e otimização de processos de beneficiamento de minérios de urânios e/ou tório, assim como de minérios aos quais os dois radionuclídeos (e respectivas famílias) se encontram associados, dispõem, como resultados de suas atividades, de diferentes fontes de radiação, na forma de frações minerais e de rejeitos de processo. Neste contexto, encontram-se lá, armazenados, Caldasita e Torta II (é um subproduto do beneficiamento da monazita que, por sua vez, é um mineral obtido a partir do beneficiamento físico das areias monazíticas. A monazita é beneficiada para a obtenção de elementos Terras Raras, utilizadas em tecnologias de ponta como cerâmicas e semicondutores. Por apresentar teores significativos de urânio e de tório, a Torta II é classificada como material estratégico e como tal é armazenada em depósitos, aguardando processamento para a retirada do urânio e do tório.)
Com o auxílio de um Detector PCN7013 Polor –
Radiation Monitor Controler Model 9015 – Radical, foi
inicialmente selecionada uma área na qual a taxa de exposição correspondia a 1,6 µR/min, isto é, igual à taxa na qual se encontra exposto o estoque de Tradescantia mantido na Casa de Vegetação da COLAB. Na mesma região e exposta às mesmas condições microclimáticas, foi selecionada outra área, rica em caldasita, cuja taxa de exposição era de 25 µR/min. Um terceiro ponto, apresentando 75 µR/min, foi obtido com o aporte de bombonas de Torta II. Os três locais diferenciavam-se
apenas pelo nível de radioatividade pontual. Cada um dos pontos experimentais foi cercado por uma cerca com 1,80 cm de altura, de modo a evitar que as plantas fossem danificadas por animais. Antes do início do experimento, um novo levantamento das taxas de exposição foi realizado em cada um dos locais selecionados, quando as taxas foram então confirmadas.
O experimento teve a duração de 28 dias, durante os quais as plantas foram mantidas nas condições experimentais que simulavam aumentos do nível da radioatividade natural. Com exceção dos diferentes níveis de “radioatividade natural”, os demais itens, passíveis de influenciar o resultado do experimento, foram comuns a todos os vasos: mesmo recipiente, solo de mesma origem, exposição às mesmas variações microclimáticas, regimes de rega e de adubagem comuns.
III. RESULTADOS
Na figura 3 são apresentados os resultados das avaliações diárias, durante 28 dias da freqüência de eventos “rosa”, em três grupos de Tradescantia, mantidos nas condições experimentais descritas acima. Cada resultado representa a freqüência de eventos “rosa” por 1000 pêlos estaminais estabelecida, a partir da análise de 10 flores, ou seja, aproximadamente 4 200 pêlos.
1 5 9 13 17 21 25 Grup A Grup B Grup C 0 2 4 6 Dias Mutação
Figura 3– Freqüência diária de eventos “rosa” em pêlos estaminais de Tradescantia mantida em ambiente com taxa de exposição de 1,6, 25 e 75 µR/min.
A partir do teste estatístico de homogeneidade, para uma melhor análise dos dados, e considerando-se, além disso, as peculiaridades do experimento, tem-se que:
1. Os eventos observados no dia “d” (dia de refêrencia da coleta) refletem, de fato, o potencial mutagênico do ambiente no qual a planta se encontrava, num período de 7 a 12 dias anteriores a esse dia d;
2. No período que antecedeu o início do experimento, os três grupos experimentais encontravam-se em um mesmo ambiente, a saber, a Casa de Vegetação da COLAB, onde os estoques da planta são mantidos e cuja taxa de exposição corresponde a 1,6 µR /min;
3. A taxa de exposição à qual foi submetido o Grupo A é semelhante àquela da casa de vegetação, isto é, 1,6 µR /min;
4. nos primeiros dias de análise (entre 1o e 7o dias), os três grupos (A, B e C) refletiram o potencial mutagênico da Casa de Vegetação;
5. se as taxas de exposição, nas quais o experimento foi conduzido, influenciaram significativamente na freqüência de eventos “rosa”, esta influência pode ser observada, a partir do momento em que o sistema passou a refletir o potencial mutagênico do ponto experimental, isto é, por volta de 7 a 12 dias, após o início do experimento;
Com base nessas afirmativas, para fins de interpretação dos resultados, foi feita uma divisão do experimento em três fases:
Fase I: correspondente aos primeiros 7 dias de exposição: refletindo a freqüência de eventos “rosa” determinada pelo potencial mutagênico da Casa de Vegetação, isto é, a freqüência de eventos mutagênicos, antes do início do experimento propriamente dito.
Fase II: correspondente à segunda semana de exposição e à primeira semana de resposta efetiva às condições definidas pelo experimento.
Fase III: correspondente às terceiras e quartas semanas de exposição e às segunda e terceira semanas de resposta às condições definidas pelo experimento.
FASE I
Os resultados foram compatíveis com as expectativas. De acordo com os testes de homogeneidade, aplicados nos Grupos A, B e C, testados dois a dois, é possível afirmar-se, com 98% de probabilidade de acerto, que não existem diferenças significativas entre os três grupos testados. Os três grupos pertencem a uma mesma população e a freqüência de eventos “rosa” refletiu a exposição a um potencial mutagênico único, a saber, aquele da Casa de Vegetação, na qual os estoques de
FASE II
Os resultados obtidos na primeira semana de resposta às condições experimentais apontaram para diferenças significativas entre os Grupos A e B e entre os Grupos A e C. Os mesmos resultados indicaram não haver diferença significativa entre os grupos B e C. Considerando-se que todos os parâmetros experimentais, com exceção das taxas de exposição, eram comuns aos três locais nos quais os vasos foram mantidos, pode-se atribuir às diferentes taxas de exposição, as diferenças observadas nas freqüencias de eventos “rosa”, na Fase II. Cabe observar ainda que, embora as taxas de exposição sejam significativamente diferentes ( 1,6, 25 e 75 µR/min), as respostas observadas não refletem tais diferenças o que permite supor que, para esses níveis de taxa de exposição, a intensidade da resposta é definida pelo próprio sistema testado e não pela radioatividade a que se encontra exposto.
FASE III
Os resultados obtidos na Fase III revelaram o reestabelecimento da homogeneidade entre os Grupos A e B e A e C e confirmaram a ausência de diferença significativa entre as freqüências de eventos “rosa” nos Grupos B e C.
Considerando-se que o Grupo A permaneceu exposto a 1,6 µR/min, durante todo o experimento, assim como durante seu desenvolvimento na Casa de Vegetação (taxa de exposição = 1,6 µR/min), o restabelecimento da homogeneidade entre os três Grupos indicou que, após um período de “turbulência” (período de aumento das mutações), ocorreu a volta ao que seria uma situação de “normalidade”.
Os testes estatísticos aplicados aos diferentes grupos de Tradescantia, submetidos a diferentes taxas de exposição, por um período de 28 dias, colocaram em evidência:
1) a existência de aumentos significativos da freqüência de mutações “rosa” nos pêlos estaminais dos exemplares da planta expostos a 25 e 75 µR/min;
2) que os aumentos significativos na freqüência de mutação tiveram início, a partir do sétimo dia, e se concentraram na segunda semana de exposição;
3) que esses aumentos desapareceram, a partir do 15o dia;
4) que não existe uma proporcionalidade entre as taxas de exposição consideradas (e as doses absorvidas) e a intensidade das respostas; a ausência de acúmulo de mutações “rosa” com o tempo de exposição (dose).
Através dos resultados, concluiu-se que:
• Não se observou uma correspondência linear entre taxa de eventos de mutações e as doses envolvidas no experimento, o que contraria a hipótese da linearidade dose-efeito nesse protocolo experimental;
• O padrão de resposta varia, em função do momento em que é feita a observação, já que estudos restringidos à segunda semana de experimentação levaram à conclusão de que taxas de exposição da ordem de 25 e 75 µR/min resultaram em aumentos significativos nas taxas de mutação.
• A continuidade das observações revelou que, após um período de instabilidade, e, pelo menos, pelas duas semanas que se seguiram, a planta retornou ao que seria a incidência natural de eventos de mutações, determinada para Casa de Vegetação da COLAB.
REFERÊNCIAS
[1] KAERI INPCOLLAB. ; CELEBUSKA -SILEWSKA, A., Application of THS Bio Indicator for Studying the Biological Efficiency of Radiation, KAERI/TR-733/96,3, 1996.
[2] KONDO, S., Health Effects of Low-level Radiation, Kinki U. P., Osaka, Japan, 1993. [3] CELEBUSKA - WASILEWSKA, A., Tradescantia Stamen Hair Mutation Bio assay on the Mutagenicity of Radioisotope-Contaminated Air following the Chernobyl Nuclear Accident and one Year Late, Mutation. Research, 2701, pp. 23-29, 1992. [4] IAEA, LATE BIOLOGICAL EFFECTS OF IONIZING RADIATION, Vol. I, International Atomic Agency, Vienna, 1978.
[5] SHIMA, N.; ICHIKAWA, S., Mutagenic Synergyism Detected betweew Dimethyl Sulfate and Rays-x but not Found between N-methehyl-N-trosoourea and Rays-x in the Stamen Hairs of Trandescantia clone BNL 4430. Mutation Research, V. 331, 79-87, 1995B.
[6] BOND V.P., Invited Delivered at the 25th Annual Meeting of Health Physics Society, “Radiobiological Input to Radiation Protection Standards”, Health Physics, Vol. 41, No.6, pp. 799-806,1981.
ABSTRACT
It was established an experimental protocol involving a biological system (Tradescantia) appropriated for visualization of mutations in three dose rates (1.6, 25 and 75 µR/min), which simulated an increasing environmental radioactivity, once there is no conclusive studies concerning the effects of low radiation doses and natural radioactivity. The obtained results showed that, after a period of a significant increase in the mutation rate, the biological system came back to present mutations rates similar to those determined before the exposure.
