Comet assay optimization with allium cepa as an indicator for ecotoxicological usage

• Autorzy: Guzy J. , Zgórska A. , Ziembińska A.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The pollutants discharged to the environment cause a real threat for all types of the ecosystem. One of the most importantre calcitrants directed to the environment is hospital wastewater, harmful because of both, microbiological and ecotoxicological potential (they consist of a large amount of drugs and its metabolites). These substances can cause cells damage at the genetic level and they can be dangerous to the human and animals life. To estimate ecotoxicological potential of environmental mutagens comet assay is often used. It is cheap, fast, simple and sensitive technique enabling to estimate the damages of genetic material and the effectiveness of its treatment. Fast increase of the hospital wastewater volumes and changes of its composition cause the necessity of fast and reliable testing systems introduction for potentially genotoxic compounds analysis. Such tests should be performed on easy to obtain and inexpensive eucaryotic indicators leading to their common usage for mutagenicity and toxicity test. The eukaryotic organism fulfilling these requirements is an onion - Allium cepa. Due to its sensitivity and good correlation with mammalian cells results A. cepa is an effective tool for routine environmental mutagens genotoxicity tests and they can be used in comet assay. Although, it is still not commonly used for ecotoxicological research. The comet test with A. cepa gives the possibility of fast and not - expensive analysis of hospital wastewater toxicity assessment. The comet assay is relatively easy to perform, but it requires individual protocol optimization for a particular experiment. That was the reason why the aim of this study was to optimize comet assay on the basis of already published protocols using Allium cepa meristematic root cells as a good indicator for hospital wastewater ecotoxicological potential estimation.

PL

Ścieki przedostające się do środowiska stwarzają realne zagrożenie dla każdego ekosystemu. Jednym z ważniejszych zanieczyszczeń kierowanych do środowiska są ścieki szpitalne, będące zagrożeniem zarówno mikrobiologicznym, jak i ekotoksykologicznym, ze względu na znaczną zawartość leków i ich metabolitów. Związki te mogą powodować uszkodzenia komórek na poziomie ich materiału genetycznego, a co za tym idzie, stanowić poważne zagrożenie zdrowia i życia ludzi. Do szacowania potencjału ekotoksykologicznego mutagenów środowiskowych stosuje się często test kometowy (ang. comet assay). Jest on tanią, szybką, prostą i czułą techniką, pozwalającą ocenić uszkodzenia materiału genetycznego oraz efektywność jego naprawy. Wzrost ilości i szybkie zmiany składu zanieczyszczeń szpitalnych powodują konieczność opracowania szybkich i wiarygodnych systemów testowych do badań wpływu substancji potencjalnie genotoksycznych. Analizy tego typu powinny być wykonywane na łatwo dostępnych i tanich indykatorach eukariotycznych, co ułatwi ich powszechne wprowadzenie i wykorzystanie w testach mutageniczności i toksyczności substancji badanych. Organizmem eukariotycznym spełniającym te wymagania jest cebula zwyczajna (Allium cepa), która ze względu na czułość i korelację z wynikami uzyskanymi z użyciem ssaczych komórek, może stanowić alternatywę dla testów na komórkach zwierzęcych. Wciąż jednak nie jest ona powszechnie stosowana w analizach ekotoksykologicznych. Zastosowanie testu kometowego z użyciem komórek A. cepa daje możliwość szybkiej i taniej analizy toksyczności ścieków szpitalnych. Pomimo swej prostoty wymaga on jednak indywidualnego dopracowania metodyki do określonego eksperymentu. W związku z powyższym podjęto próbę zoptymalizowania testu kometowego w oparciu o analizę dostępnych w bibliografii procedur badawczych w celu wykazania przydatności komórek merystematycznych korzeni Alliumcepa jako indykatora toksycznego wpływu ścieków szpitalnych na komórki eukariotyczne.

Słowa kluczowe

EN

Allium cepa; comet assay optimization; genotoxicity

PL

Allium cepa; optymalizacja testu kometowego; toksyczność ścieków szpitalnych; genotoksyczność

• Wydawca: Silesian University of Technology
• Czasopismo: Architecture Civil Engineering Environment
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 5, no. 3
• Strony: 109--116
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz.

Twórcy

autor

Guzy J.

autor

Zgórska A.

autor

Ziembińska A.

• Environmental Biotechnology Department, Faculty of Energy and Environmental Engineering, The Silesian University of Technology, Akademicka 2, 44-100 Gliwice, Poland,

Bibliografia

• [1] Zgórska A., Arendarczyk A., Grabińska-Sota E.; Toxicity assessment of hospital wastewater by the use of a biotest battery. Archives of Environmental Protection, Vol.37, No.3, 2011, p.55-61
• [2] Kummerer K.; Drugs in the environment: emission of drugs, diagnostic aids and disinfectants into wastewaters by hospital in relation to other sources - a review. Chemosphere, Vol.45, 2001, p.957-969
• [3] Longford K. H., Thomas K. V.; Determination of pharmaceutical compounds in hospital effluents and their contribution to wastewater treatment works. Environmental International, Vol.35, 2009, p.766-770
• [4] Juchimiuk J., Gnys A., Małuszynska J.; DNA damage induced by mutagens in plant and human cell nuclei in acellular comet assay. Folia Histochemica et Cytobiologica, Vol.44, No.1, 2006; p. 127-131
• [5] Seth C. S., Misra V., Chauhan L. K. S., Singh R. R.; Genotoxicity of cadium on root meristem cells of Allium cepa: cytogenetic and comet assay approach. Ecotoxiciology and Environmental Safety, Vol.71, 2008; p.711-716
• [6] Bandyopadhyay A., Mukherjee A.; Sensitivity of Allium and Nicotiana in cellular and acellular comes assay to assess differential genotoxicity of direct and indirect acting mutagens, Ecotoxicology and Environmental Safety, Vol.74, 2011; p.860-865
• [7] Yildiz M., Cigerci I. H., Konuk M., Fidan A. F., Terzi H.; Determination of genotoxic effects of copper sulphate and cobalt chloride in Allium cepa root cells by chromosome aberration and comet assays. Chemosphere, Vol.75, 2009; p.934-938
• [8] Defaveri R. M., da Silveira F. Z., Bortolotto T., Geremias R., Zocche J. J., Pich C. T.; Evaluation of acid mine drainage treatment using Artemia sp. and Allium cepa as bioindicators of toxicity and genotoxicity. 26th Annual Meetings of the American Society of Mining and Reclamation and 11th Billings Land Reclamation Symposium, 2009; p.283-301
• [9] Wong V. W. C, Szeto Y. T., Collins A. R., Benzie I. F. F.; The comet assay: a biomonitoring tool for nutraceutical research. Current Topics in Nutraceutical Research. Vol.3, No.1, 2005; p.1-14.
• [10] Koppen G., Verschaeve L.; The alkaline comet test on plant cells: A new genotoxicity test for DNA strand breaks in Vicia faba root cells. Mutation Research, Vol.260, 1996; p.193-200
• [11] Chakraborty R., Mukherjee A. K., Mukherjee A.; Evaluation of genotoxicity of coal ash in Allium cepa root cells by combining comet assay with Allium test Environmental Monitoring Asessment, Vol.153, 2009; p.351-357
• [12] Achary V. M. M., Jena S., Panda K. K., Panda B. B.; Aluminium induced oxidative stress and DNA damage in Root cells of Allium cepa L. Ecotoxicology and Environmental Safety, Vol.70, 2008; p.300-310