Mutagenic and cytotoxic properties of extracts of suspended particulate matter collected in Wrocław city area

• Autorzy: Piekarska K. , Zaciera M. , Czarny A. , Zaczyńska E.

Warianty tytułu

PL

Właściwości mutagenne i cytotoksyczne ekstraktów pyłu zawieszonego pobranego na terenie Wrocławia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A Salmonella assay in the presence of TA98 and YG1041 strains, and also when using human lung adenocarcinoma cells of the A549 line, has certified the mutagenic and cytotoxic properties of organic pollutants and fractions thereof adsorbed on suspended PM10 collected in winter and summer seasons in the Wrocław urban area. Particulates were sampled on sintered-glass filters using a high-performance Staplex air aspirator. Their extraction by dichloromethane was performed in a Soxhlet apparatus. Particulates were separated into three fractions: PAH, nitro-PAH and dinitro- PAH by a column chromatography method. The samples of particulates collected in winter season showed higher mutagenic and cytotoxic effects than the samples collected in summer time. Pollutants capable of direct and indirect affecting genetic material, classified as the mutagens of the reading frame-shift type and the base-pair substitution type, were found in the samples tested. Mutation ratio (MR) values obtained in the majority of experiments conducted in the presence of fractions of the pollutants tested were lower compared with the MR values obtained for the whole (unfractionated) extracts. No mutagenic effect was found in the case of fractions derived from the summer-collected sample of particulates, when the experiment was conducted with metabolic activation. The greatest amount of compounds responsible for a cytotoxic effect was found in the winter-collected nitro-PAH fraction, and also in the summer-collected nitro-PAH and dinitro-PAH fractions.

PL

Stosując test Salmonella, który prowadzono w obecności szczepów TA98 i YG1041, oraz test, któremu poddano linię komórek ludzkich raka płuc A549, stwierdzono mutagenność i cytotoksyczność zanieczyszczeń organicznych i ich frakcji zaadsorbowanych na cząstkach pyłu zawieszonego PM10 pobranego zimą i latem na terenie Wrocławia. Próbki pyłu pobierano na filtry szklane za pomocą wysokosprawnego aspiratora powietrza typu Staplex. Zanieczyszczenia ekstrahowano dichlorometanem w aparacie Soxhleta. Rozdziału na trzy frakcje: WWA, nitro-WWA i dinitro-WWA dokonano metodą chromatografii kolumnowej. Pyły pobrane w sezonie zimowym okazały się bardziej mutagenne i cytotoksyczne niż te zebrane w lecie. W badanych próbkach stwierdzono obecność zanieczyszczeń o charakterze mutagenów typu zmiany fazy odczytu i podstawienia pary zasad mogących oddziaływać bezpośrednio i pośrednio na materiał genetyczny. W większości testów uzyskano niższe wartości współczynnika mutagenności (MR) w obecności frakcji badanych zanieczyszczeń w porównaniu z wartościami MR uzyskanymi dla całkowitych ekstraktów. Efektu mutagennego nie zaobserwowano jedynie dla frakcji pochodzących z próbki pyłów pobranych latem i badanych z aktywacją metaboliczną. Próbka pobrana zimą, a także frakcja zimowa nitro-WWA oraz frakcja letnia nitro-WWA i dinitro-WWA zawierały najwięcej związków wywołujących efekt toksyczny.

Słowa kluczowe

EN

organic pollutants; particulate matter; cytotoxic; mutagenity; urban area

PL

zanieczyszczenia organiczne; pył zawieszony; cytotoksyczność; mutagenność; obszar miejski

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Environment Protection Engineering
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 35, nr 1
• Strony: 37--48
• Opis fizyczny: bibliogr. 23 poz.

Twórcy

autor

Piekarska K.

autor

Zaciera M.

autor

Czarny A.

autor

Zaczyńska E.

• Institute of Environmental Protection Engineering, Wrocław University of Technology, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

Bibliografia

• [1] BRUNEKREEF B., HOLGATE S.T., Air pollution and health, The Lancet, 2002, 360, 1233–1242.
• [2] FEILBERG A., NIELSEN T., BINDERUP M.L., SKOV H., POULSEN M.W.B., Observations of the effect of atmospheric processes on the genotoxic potency of airborne particulte matter, Atmospheric Environment, 2002, 36, 4617–4625.
• [3] De KOK T.M.C.M., DRIECE H.A.L., HOGERVORST J.G.F., BRIEDE J.J., Toxicological assessment of ambient and traffic-related particulate matter: A review of recent studies, Mutat. Res.-Rev. Mut. Res., 2006, 613 (2–3), 103–122.
• [4] KÜNZLI N., KAISER R., MEDINA S., STUDNICKA M., CHANEL O., FILLIGER P., HERRY M., HORAK Jr. F., PUYBONNIEUX-TEXIER V., QUÉNEL P., SCHNEIDER J., SEETHALER R., VERGNAUD J.C., SOMMER H., Public-health impact of outdoor and traffic-related air pollution: a European assessment, The Lancet, 2000, 356, 795–801.
• [5] COHEN A.J., Outdoor air pollution and lung cancer, Environmental Health Perspectives, 2000, 108 (4), 743–750.
• [6] DEHNEN W., PITZ N., TOMINGAS R., The mutagenicity of airborne particulate pollutants, Cancer Lett., 1997, 4, 5–12.
• [7] CLAXTON L.D., MATTHEWS P.P., WARREN S.H., The genotoxicity of ambient outdoor air, a review: Salmonella mutagenicity, Mutation Research, 2004, 567, 347–399.
• [8] MARON D.M., AMES B.N., Revised methods for the Salmonella mutagenicity test, Mutation Res., 1983, 113, 173–215.
• [9] CLAXTON L.D., WOODALL Jr. G.M., A review of the mutagenicity and rodent carcinogenicity of ambient air, Mutation Research, 2007, 636, 36–94.
• [10] LENICEK J., SEKYRA M., BADNARKOVA K., BENES I., SIPEK F., Fractionation and chemical analysis of urban air particulate extracts, Intern. J. Environ. Anal. Chem., 2000, 77(4), 269–288.
• [11] ZACIERA M., Metoda oznaczania nitrowych pochodnych WWA w powietrzu, published under Ochrona powietrza w teorii i praktyce, J. Konieczyński (ed.), published by Instytut Podstaw Inżynierii Środowiska Polskiej Akademii Nauk, Zabrze, Poland, 2006.
• [12] MENDYKA B., RADEK P., WARGACKA A., CZARNY A., ZACZYŃSKA E., PAWLIK M., Cytotoksyczność i mutagenność preparatów zawierających domieszkę estru metylowego oleju rzepakowego, Medycyna Środowiskowa, 2005, 8 (2), 139–145.
• [13] ČERNA M., POCHAMANOVA D., PASTORKOVĂ, BENEŠ I., LENIČEK J., TOPINKA J., BINKOVĂ B., Genotoxicity of urban air pollutants in Czech Republic. Part I. Bacterial mutagenic potencies of organic compounds adsorbed on PM 10 particulates, Mutation. Res., 2000, 469, 71–82.
• [14] Du FOUR V.A., JANSSEN C.R., BRITS E., LAREBEKE N.V., Genotoxic and mutagenic activity of environmental air samples from different rural, urban and industrial sites in Flanders, Belgium, Mutat. Res.-Genet. Toxicol. Environ. Mutag., 2005, 588 (2), 106–117.
• [15] BRITS E., SCHOETERS G., VERSCHAEVE L., Genotoxicity of PM 10 and extracted organic collected in an industrial, urban and rural area in Flanders, Belgium, Environ. Res., 2004, 96, 109–118.
• [16] CHORĄŻY M., SZELIGA J., STRÓŻYK M., CIMANDER B., Ambient air pollutants in Upper Silesia: partial chemical composition and biological activity, Environmental Health Perspectives, 1994, 102, Supplement 4, 61–66.
• [17] PIEKARSKA K., KARPIŃSKA-SMULIKOWSKA J., Mutagenic activity of environmental air samples from the area of Wrocław, Polish Journal of Environmental Studies, 2007, 16 (5), 757–764.
• [18] JUDA-REZLER K., Oddziaływanie zanieczyszczeń powietrza na środowisko, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2000.
• [19] NISBET I.C.T., LAGGY P.K., Toxic (TETs) for polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), Reg. Toxicol. Pharmacol., 1992, 16, 290–300.
• [20]WATANABE M., ISHIDATE M. Jr., NOHMI T., A sensitive method for the detection of mutagenic nitroarenes: construction of nitroreductase-overproducing derivatives of Salmonella typhimurium strains TA 98 and TA 100, Mutat. Res., 1989, 216, 211–220.
• [21] RISOM L., MØLLER P., LOFT S., Oxidative stress-induced DNA damage by particulate air pollution, Mutat. Res., 2005, 592, 119–137.
• [22] GÁBELOVÁ A., VALOVICOVÁ Z., BACOVÁ G., LÁBAJ J., BINKOVÁ B., TOPINKA J., SEVASTYANOVA O, ŠRÁM R.J., KALINA I., HABALOVÁ V., POPOV T.A., PANEV T., FARMER P.B., Sensitivity of different endpoints for in vitro measurement of genotoxicity of extractable organic matter associated with ambient airborne particles (PM10), Mutation Res., 2007, 620, 103–13.
• [23] GÁBELOVÁ A., VALOVICOVÁ Z., HORVÁTHOVÁ E., SLAMEŇOVÁ D., BINKOVA B., ŠRÁM R.J., FARMER P.B., Genotoxicity of environmental air pollution in three European cities: Prague, Košice and Sofia, Mutation Res., 2004, 563, 49–59.