Dissertationsschrift zur Erlangung eines doctor medicinae (Dr.med.) der Medizinischen Fakultät Carl Gustav Carus der Technischen Universität Dresden

A emissão de uma grande diversidade de substâncias através dos efluentes industriais gasosos, líquidos ou sólidos acarreta que uma gama de compostos seja introduzida no ambiente atmosférico e aquático de meios urbanos. A exposição a substâncias genotóxicas no ambiente oferece freqüentemente um grande risco à saúde humana. Com essa preocupação, o presente trabalho avaliou a exposição das pessoas à qualidade do ar atmosférico e à da água para abastecimento público de duas cidades urbanas do Rio Grande do Sul (Brasil), que recebem diferentes contribuições antrópicas (cidades-alvo), comparando-as com uma cidade menos impactada - cidade referência. Os extratos orgânicos da água tratada para abastecimento público e das amostras de ar foram testados quanto a mutagenicidade através do ensaio Salmonella/microssoma (linhagens TA98 e TA100 para água e ar, com e sem fração de metabolização e, ainda para ar, YG1021 e YG1024) - marcador de mutagenicidade. As amostras de ar ainda foram analisadas por HPLC para a caracterização de HPAs e algumas amostras também por HRGC-HRMS para a composição dos PCDD/Fs. Para o biomonitoramento humano foram avaliados através do ensaio do cometa e do micronúcleo (MN), em linfócitos e células da mucosa bucal, respectivamente, as pessoas que viviam nas três cidades - biomarcador de efeito. Análises de polimorfismos genéticos (CYP1A1, GSTM1 e GSTT1) foram utilizados como biomarcadores de susceptibilidade. As duas cidades-alvo apresentaram resultados significativos quanto a mutagenicidade da água de abastecimento apresentando todos os resultados positivos, principalmente para mutação de substituição de pares de bases (TA100), indicando a presença de compostos como THMs e MX. Valores de PTS atmosféricos apresentaram-se em algumas amostragens acima dos limites da legislação brasileira (CONAMA, 1990). Os HPAs encontrados em maior quantidade foram indeno(1,2,3-c,d)pireno e benzo(ghi)perileno, sendo que em uma das amostras a análise dos PCDD/Fs, mostrou valores que superaram em dez vezes a outra amostra analisada. As duas cidades alvo apresentaram altas respostas mutagênicas nas amostras de ar tanto por mutágenos de ação direta, como indireta e também altas concentrações de nitro-HPAs. Estes resultados sinalizaram para a necessidade de uma revisão da legislação para material particulado atmosférico, já que dentro dos atuais parâmetros, grande quantidade de compostos mutagênicos foram encontrados. Para os indivíduos estudados quanto aos biomarcadores de efeito, tanto os linfócitos analisados pelo ensaio do cometa quanto às células da mucosa bucal pelo ensaio do MN não apresentaram resultados significativos, sendo que apenas uma cidade alvo apresentou quanto ao ensaio do cometa. Como a maioria dos indivíduos CYP1A1, GSTM1 e GSTT1 apresentaram genótipos prevalentes, pode estar ocorrendo uma eficiência no sistema de detoxificação garantidos pela presença desses genótipos. Este trabalho mostrou a importância de estudos ambientais que relacionem marcadores de mutagenicidade com biomarcadores de efeito e de susceptibilidade, para que haja uma maior compreensão dos efeitos da exposição humana diária à agentes genotóxicos ambientais. / The emission of a great substances amount through gaseous, liquid and solid industrial effluents have been introduced many kinds of chemical compounds in aquatic and atmospheric environments. The environmental exposure to genotoxic substances often brings great risk to human health. Therefore, the aim of this work was make an avaliation of people exposition to atmospheric air and water supply quality in two urban cities in Rio Grande do Sul State (Brazil) which were under influence of different anthropogenic sources (target cities), compared to a less intense influenced urban city (reference city). The organic extracts from supply water and airborne samples were tested to mutagenicity using the Salmonella/microsome assay (TA98 and TA100 strains for water and airborne samples, with and without metabolization fraction, and also, YG1021 and YG1024 strains for airborne) - mutagenicity marker. Moreover, the airborne samples were analysed by HPLC to PAHs composition and by HRGC-HRMS to PCDD/Fs composition. Human biomonitoring was evaluated by samples of lymphocytes and bucal mucosa cells from individuals living in this three cities using the comet and the micronuclei (MN) assays, respectively - effect biomarkers. Analysis of gene polymorphisms (CYP1A1, GSTM1 and GSTT1) was taken as susceptibility biomarkers. Both target cities showed significative results for the water mutagenicity with mutagenic responses for all samples, mainly to base-pair substitution mutation (TA100 strain), denoting the presence of THMs and MX compounds. The TSP concentrations were above the Brazilian Legislation and World Health Organization regulation limits few times. The PAHs detected in greater amout were indeno(1,2,3-c,d)pyrene and benzo(ghi)perylene and one of the samples overcame ten times the values of PCDD/Fs compared to the other analysed. The two target cities showed high mutagenicity response in all airborne samples, both by direct and indirect mutagens, besides high concentrations of nitro-PHAs. Actually, these results indicate a law revision necessity, because great amount of mutagenic compounds were assessed in smaller concentration that those present in current legal parameters. The analysed subjects for effect biomarkers, both limphocytes tested by comet assay and buccal mucosa cells tested by MN, did not show significant results, only one city show increased primary DNA damage detected through comet assay. As the majority of subjects CYP1A1, GSTM1 e GSTT1 showed prevalent genotype, it maybe occuring an efficient system detoxification warranted by these genotypes presence. This work has shown the importance of environmental studies that relate mutagenicity markers with effect and susceptibility biomarkers, thus a greater understanding about environmental genotoxic agents, which people are exposed daily, will be done carefully.

O processo de tratamento da madeira utiliza substâncias que geram compostos perigosos que podem contaminar os compartimentos ambientais. O presente estudo avaliou uma área sob influência da contaminação de solo proveniente das atividades de uma usina de tratamento de madeira desativada. A presença e o efeito de compostos mutagênicos em amostras ambientais foram utilizados como marcadores de exposição associada à avaliação de marcadores genéticos de efeito precoce em humanos, com foco em crianças como grupo sensível. Uma área 1750 m distante da usina, fora do quadrante dispersão preferencial atmosférica e em oposição à drenagem do local, foi utilizada como local de referência para a coleta de amostras e comparação. Extratos orgânicos de água de abastecimento, poeira de sótão e material particulado atmosférico fino (PM2,5) foram avaliados para mutagenicidade por meio do ensaio Salmonella/microssoma. Cobre (Cu), cromo (Cr), arsênio (As) e pentaclorofenol (PCP) foram quantificados em amostras de poeira do sótão. Os 16 Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPAs) prioritários foram avaliados nos extratos de PM2,5 e poeira do sótão. Crianças residentes no entorno da usina e na área de referência foram avaliadas quanto à presença de micronúcleos em amostras de sangue e mucosa oral, e danos primários no DNA, pelo ensaio cometa em linfócitos de sangue periférico. De acordo com a análise de metais, as residências perto da entrada da usina foram as mais afetadas. PCP foi identificado em amostras de poeira de sótão (0,49 mg/kg) e a concentração total de HPAs nesta matriz variou 0,40-13,31 mg/g, com maior dispersão. Todas as amostras de poeira do sótão em que a concentração total de HPAs estava acima de 2μg/g apresentaram resposta positiva para a atividade mutagênica. A contribuição dos HPAs para a mutagênese na poeira de sótão representou 10%, indicando que outros compostos podem contribuir para o efeito mutagênico. A atividade mutagênica e a concentração de HPAs nas amostras de PM2,5foram, de maneira geral, mais elevadas na área de risco, embora em alguns períodos de amostragem a área de referência atingiu valores semelhantes ou mesmo superiores. O efeito mutagênico e as concentrações de HPAs observados nas amostras de PM2,5 foram semelhantes aos valores encontrados em estudos que avaliaram áreas urbanas e com influência industrial. Extratos orgânicos de água de abastecimento não apresentaram mutagenicidade. As frequências de MN em linfócitos de sangue periférico e de células binucleadas na mucosa oral foram significativamente maiores no grupo de risco. Nos demais biomarcadores avaliados não foram observadas diferenças significativas entre os grupos. O conjunto de resultados indica a necessidade de novas avaliações utilizando grupo de referência menos suscetível às influências da área contaminada. O conjunto de dados coletados neste estudo indica a necessidade de uma avaliação mais cuidadosa dos biomarcadores individualmente e de um grupo de referência menos suscetível a influências da área contaminada. Apesar da ausência de diferenças significativas entre os grupos de risco e de referência em biomarcadores de danos no DNA avaliados em crianças, os resultados observados nas amostras de poeira de sótão e PM2,5 sugerem que a população esteve ou ainda está potencialmente exposta a substâncias capazes de causar efeitos adversos à saúde humana. / The mutagenic activity and the concentration of PAHs in PM2.5 samples were generally higher in the risk area, although in some periods the reference area has reached similar or even higher values. The mutagenic effect and the concentrations of PAHs recorded in the PM2.5 samples were similar to those found in studies that assessed areas of intense urban occupation and industrial influence. Organic extracts from supply water showed no mutagenicity. The MN frequencies in peripheral blood lymphocytes and binucleated cells of the oral mucosa were significantly higher in the risk group. No significant differences between children from the reference and risk area were observed in others genetic biomarkers assessed. The result set indicates the need for further evaluations using reference group less susceptible to the influences of the contaminated area. The set of data collected in this study indicates the need for a more cautious assessment of biomarkers individually, and a reference group less susceptible to influences from the contaminated area is necessary. Despite the absence of significant differences between the risk and reference groups in biomarkers of DNA damage assessed in children, the results in attic and PM2.5 samples suggest that the population was or is still potentially exposed to substances with strong negatives effects on human health.

A emissão de uma grande diversidade de substâncias através dos efluentes industriais gasosos, líquidos ou sólidos acarreta que uma gama de compostos seja introduzida no ambiente atmosférico e aquático de meios urbanos. A exposição a substâncias genotóxicas no ambiente oferece freqüentemente um grande risco à saúde humana. Com essa preocupação, o presente trabalho avaliou a exposição das pessoas à qualidade do ar atmosférico e à da água para abastecimento público de duas cidades urbanas do Rio Grande do Sul (Brasil), que recebem diferentes contribuições antrópicas (cidades-alvo), comparando-as com uma cidade menos impactada - cidade referência. Os extratos orgânicos da água tratada para abastecimento público e das amostras de ar foram testados quanto a mutagenicidade através do ensaio Salmonella/microssoma (linhagens TA98 e TA100 para água e ar, com e sem fração de metabolização e, ainda para ar, YG1021 e YG1024) - marcador de mutagenicidade. As amostras de ar ainda foram analisadas por HPLC para a caracterização de HPAs e algumas amostras também por HRGC-HRMS para a composição dos PCDD/Fs. Para o biomonitoramento humano foram avaliados através do ensaio do cometa e do micronúcleo (MN), em linfócitos e células da mucosa bucal, respectivamente, as pessoas que viviam nas três cidades - biomarcador de efeito. Análises de polimorfismos genéticos (CYP1A1, GSTM1 e GSTT1) foram utilizados como biomarcadores de susceptibilidade. As duas cidades-alvo apresentaram resultados significativos quanto a mutagenicidade da água de abastecimento apresentando todos os resultados positivos, principalmente para mutação de substituição de pares de bases (TA100), indicando a presença de compostos como THMs e MX. Valores de PTS atmosféricos apresentaram-se em algumas amostragens acima dos limites da legislação brasileira (CONAMA, 1990). Os HPAs encontrados em maior quantidade foram indeno(1,2,3-c,d)pireno e benzo(ghi)perileno, sendo que em uma das amostras a análise dos PCDD/Fs, mostrou valores que superaram em dez vezes a outra amostra analisada. As duas cidades alvo apresentaram altas respostas mutagênicas nas amostras de ar tanto por mutágenos de ação direta, como indireta e também altas concentrações de nitro-HPAs. Estes resultados sinalizaram para a necessidade de uma revisão da legislação para material particulado atmosférico, já que dentro dos atuais parâmetros, grande quantidade de compostos mutagênicos foram encontrados. Para os indivíduos estudados quanto aos biomarcadores de efeito, tanto os linfócitos analisados pelo ensaio do cometa quanto às células da mucosa bucal pelo ensaio do MN não apresentaram resultados significativos, sendo que apenas uma cidade alvo apresentou quanto ao ensaio do cometa. Como a maioria dos indivíduos CYP1A1, GSTM1 e GSTT1 apresentaram genótipos prevalentes, pode estar ocorrendo uma eficiência no sistema de detoxificação garantidos pela presença desses genótipos. Este trabalho mostrou a importância de estudos ambientais que relacionem marcadores de mutagenicidade com biomarcadores de efeito e de susceptibilidade, para que haja uma maior compreensão dos efeitos da exposição humana diária à agentes genotóxicos ambientais. / The emission of a great substances amount through gaseous, liquid and solid industrial effluents have been introduced many kinds of chemical compounds in aquatic and atmospheric environments. The environmental exposure to genotoxic substances often brings great risk to human health. Therefore, the aim of this work was make an avaliation of people exposition to atmospheric air and water supply quality in two urban cities in Rio Grande do Sul State (Brazil) which were under influence of different anthropogenic sources (target cities), compared to a less intense influenced urban city (reference city). The organic extracts from supply water and airborne samples were tested to mutagenicity using the Salmonella/microsome assay (TA98 and TA100 strains for water and airborne samples, with and without metabolization fraction, and also, YG1021 and YG1024 strains for airborne) - mutagenicity marker. Moreover, the airborne samples were analysed by HPLC to PAHs composition and by HRGC-HRMS to PCDD/Fs composition. Human biomonitoring was evaluated by samples of lymphocytes and bucal mucosa cells from individuals living in this three cities using the comet and the micronuclei (MN) assays, respectively - effect biomarkers. Analysis of gene polymorphisms (CYP1A1, GSTM1 and GSTT1) was taken as susceptibility biomarkers. Both target cities showed significative results for the water mutagenicity with mutagenic responses for all samples, mainly to base-pair substitution mutation (TA100 strain), denoting the presence of THMs and MX compounds. The TSP concentrations were above the Brazilian Legislation and World Health Organization regulation limits few times. The PAHs detected in greater amout were indeno(1,2,3-c,d)pyrene and benzo(ghi)perylene and one of the samples overcame ten times the values of PCDD/Fs compared to the other analysed. The two target cities showed high mutagenicity response in all airborne samples, both by direct and indirect mutagens, besides high concentrations of nitro-PHAs. Actually, these results indicate a law revision necessity, because great amount of mutagenic compounds were assessed in smaller concentration that those present in current legal parameters. The analysed subjects for effect biomarkers, both limphocytes tested by comet assay and buccal mucosa cells tested by MN, did not show significant results, only one city show increased primary DNA damage detected through comet assay. As the majority of subjects CYP1A1, GSTM1 e GSTT1 showed prevalent genotype, it maybe occuring an efficient system detoxification warranted by these genotypes presence. This work has shown the importance of environmental studies that relate mutagenicity markers with effect and susceptibility biomarkers, thus a greater understanding about environmental genotoxic agents, which people are exposed daily, will be done carefully.

O processo de tratamento da madeira utiliza substâncias que geram compostos perigosos que podem contaminar os compartimentos ambientais. O presente estudo avaliou uma área sob influência da contaminação de solo proveniente das atividades de uma usina de tratamento de madeira desativada. A presença e o efeito de compostos mutagênicos em amostras ambientais foram utilizados como marcadores de exposição associada à avaliação de marcadores genéticos de efeito precoce em humanos, com foco em crianças como grupo sensível. Uma área 1750 m distante da usina, fora do quadrante dispersão preferencial atmosférica e em oposição à drenagem do local, foi utilizada como local de referência para a coleta de amostras e comparação. Extratos orgânicos de água de abastecimento, poeira de sótão e material particulado atmosférico fino (PM2,5) foram avaliados para mutagenicidade por meio do ensaio Salmonella/microssoma. Cobre (Cu), cromo (Cr), arsênio (As) e pentaclorofenol (PCP) foram quantificados em amostras de poeira do sótão. Os 16 Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPAs) prioritários foram avaliados nos extratos de PM2,5 e poeira do sótão. Crianças residentes no entorno da usina e na área de referência foram avaliadas quanto à presença de micronúcleos em amostras de sangue e mucosa oral, e danos primários no DNA, pelo ensaio cometa em linfócitos de sangue periférico. De acordo com a análise de metais, as residências perto da entrada da usina foram as mais afetadas. PCP foi identificado em amostras de poeira de sótão (0,49 mg/kg) e a concentração total de HPAs nesta matriz variou 0,40-13,31 mg/g, com maior dispersão. Todas as amostras de poeira do sótão em que a concentração total de HPAs estava acima de 2μg/g apresentaram resposta positiva para a atividade mutagênica. A contribuição dos HPAs para a mutagênese na poeira de sótão representou 10%, indicando que outros compostos podem contribuir para o efeito mutagênico. A atividade mutagênica e a concentração de HPAs nas amostras de PM2,5foram, de maneira geral, mais elevadas na área de risco, embora em alguns períodos de amostragem a área de referência atingiu valores semelhantes ou mesmo superiores. O efeito mutagênico e as concentrações de HPAs observados nas amostras de PM2,5 foram semelhantes aos valores encontrados em estudos que avaliaram áreas urbanas e com influência industrial. Extratos orgânicos de água de abastecimento não apresentaram mutagenicidade. As frequências de MN em linfócitos de sangue periférico e de células binucleadas na mucosa oral foram significativamente maiores no grupo de risco. Nos demais biomarcadores avaliados não foram observadas diferenças significativas entre os grupos. O conjunto de resultados indica a necessidade de novas avaliações utilizando grupo de referência menos suscetível às influências da área contaminada. O conjunto de dados coletados neste estudo indica a necessidade de uma avaliação mais cuidadosa dos biomarcadores individualmente e de um grupo de referência menos suscetível a influências da área contaminada. Apesar da ausência de diferenças significativas entre os grupos de risco e de referência em biomarcadores de danos no DNA avaliados em crianças, os resultados observados nas amostras de poeira de sótão e PM2,5 sugerem que a população esteve ou ainda está potencialmente exposta a substâncias capazes de causar efeitos adversos à saúde humana. / The mutagenic activity and the concentration of PAHs in PM2.5 samples were generally higher in the risk area, although in some periods the reference area has reached similar or even higher values. The mutagenic effect and the concentrations of PAHs recorded in the PM2.5 samples were similar to those found in studies that assessed areas of intense urban occupation and industrial influence. Organic extracts from supply water showed no mutagenicity. The MN frequencies in peripheral blood lymphocytes and binucleated cells of the oral mucosa were significantly higher in the risk group. No significant differences between children from the reference and risk area were observed in others genetic biomarkers assessed. The result set indicates the need for further evaluations using reference group less susceptible to the influences of the contaminated area. The set of data collected in this study indicates the need for a more cautious assessment of biomarkers individually, and a reference group less susceptible to influences from the contaminated area is necessary. Despite the absence of significant differences between the risk and reference groups in biomarkers of DNA damage assessed in children, the results in attic and PM2.5 samples suggest that the population was or is still potentially exposed to substances with strong negatives effects on human health.

Glykerat hemoglobin, HbA1c, är en indikation på genomsnittligt glukosvärde. HbA1c används vid diagnostisering av diabetes men också uppföljning av diagnostiserade diabetiker. Uppföljningen visar hur väl diabetiker förhåller sig till kost men också medicinering. Informationen av patientens HbA1c värde spelar en stor roll i vidare behandlingar. Analysmetoden HbA1c är inte helt standardiserad vilket har medfört att flera analysmetoder utvecklats för HbA1c. Syftet med denna studie var att undersöka om en enzymatisk, Direct enzymatic HbA1c eller immunologisk analysmetod, Hemoglobin A1c kan lösa problemet med hemoglobin-variationer vid analys av HbA1c som idag analyseras med HPLC som rutin på klinisk kemi-laboratorium i Västerås. Genomförandet gjordes på två instrument, TOSOH G7 och AU 680. TOSOH:s värden (HPLC) användes vid jämförelse av de två analysmetoderna på AU680. Förberedelse och behandling, såsom hemolysering, skedde innan proven sattes i instrumentet AU680. Resultatet (n=134) visade att analysmetoden Hemoglobin A1c förhöll sig väl till HPLC analysmetod (R 2=0,98) jämfört med vad analysmetoden Direct enzymatic HbA1c gjorde (R2=0,86). Likartade resultat kunde observeras för Hemoglobin A1c (R2=0,98) och Direct enzymatic Hba1c (R2=0,95) då bara patientprov med hemoglobin-varianter analyserades (n=10). Mann-Whitney’s U-test vid analys av hemoglobin varianter med Hemoglobin A1c visade en tendens till signifikant skillnad gentemot HPLC analysen (p=0,051; n=34). Fel reagens erhölls från reagenstillverkaren gällande Direct enzymatic, Detta kan förklara det erhållna resultatet och kräver fler analyser med korrekta reagens. Hemoglobin A1c bör även undersökas vidare med mer omfattande provmaterial för möjlig standardisering i rutin hos KKTM i Västerås. / Glycated hemoglobin, HbA1c, is an indication of average long-term glucose. HbA1c is used as a diagnostic method for diabetes but also as a follow-up for diagnosed diabetics. Follow-ups shows how well a diabetic relates to diet but also medication. The information of the patient's HbA1c value plays an important factor in further treatments. The analysis method for HbA1c is not standardized, which has resulted in several analysis methods developed for HbA1c. The purposes of this study were to investigate whether an enzymatic, Direct enzymatic HbA1c or immunological assay method, Hemoglobin A1c, can solve the problem of hemoglobin variations in the analysis of HbA1c, which is currently analyzed by HPLC as a routine at the clinical chemistry laboratory in Västerås The implementation was performed on two instruments, TOSOH G7 and AU 680. The values from TOSOH (HPLC) were used for comparison of the two analysis methods applied on the AU680. Preparation and treatment, such as hemolysis, occurred before putting the samples into the AU680 instrument. The result showed that the Hemoglobin A1c assay method was well-matched with HPLC assay (R2 = 0.98) in comparison to that of the Direct enzymatic HbA1c assay method (R2 = 0.86). Similar results could be observed for Hemoglobin A1c (R2 = 0.98) and Direct Enzyme HbA1c (R2 = 0.95) when only samples from patients with hemoglobin variants were analyzed (n=10). Solely analysis of hemoglobin variants with Hemoglobin A1c showed a boundary case for a significant difference compared to HPLC analysis (P = 0.051; n=134). Incorrect reagents were obtained from the reagent manufacturer in the case of Direct enzymatic. This can explain the results obtained. Hemoglobin A1c should also be investigated with more extensive test materials for possible standardization in the routine of KKTM in Västerås.

A emissão de uma grande diversidade de substâncias através dos efluentes industriais gasosos, líquidos ou sólidos acarreta que uma gama de compostos seja introduzida no ambiente atmosférico e aquático de meios urbanos. A exposição a substâncias genotóxicas no ambiente oferece freqüentemente um grande risco à saúde humana. Com essa preocupação, o presente trabalho avaliou a exposição das pessoas à qualidade do ar atmosférico e à da água para abastecimento público de duas cidades urbanas do Rio Grande do Sul (Brasil), que recebem diferentes contribuições antrópicas (cidades-alvo), comparando-as com uma cidade menos impactada - cidade referência. Os extratos orgânicos da água tratada para abastecimento público e das amostras de ar foram testados quanto a mutagenicidade através do ensaio Salmonella/microssoma (linhagens TA98 e TA100 para água e ar, com e sem fração de metabolização e, ainda para ar, YG1021 e YG1024) - marcador de mutagenicidade. As amostras de ar ainda foram analisadas por HPLC para a caracterização de HPAs e algumas amostras também por HRGC-HRMS para a composição dos PCDD/Fs. Para o biomonitoramento humano foram avaliados através do ensaio do cometa e do micronúcleo (MN), em linfócitos e células da mucosa bucal, respectivamente, as pessoas que viviam nas três cidades - biomarcador de efeito. Análises de polimorfismos genéticos (CYP1A1, GSTM1 e GSTT1) foram utilizados como biomarcadores de susceptibilidade. As duas cidades-alvo apresentaram resultados significativos quanto a mutagenicidade da água de abastecimento apresentando todos os resultados positivos, principalmente para mutação de substituição de pares de bases (TA100), indicando a presença de compostos como THMs e MX. Valores de PTS atmosféricos apresentaram-se em algumas amostragens acima dos limites da legislação brasileira (CONAMA, 1990). Os HPAs encontrados em maior quantidade foram indeno(1,2,3-c,d)pireno e benzo(ghi)perileno, sendo que em uma das amostras a análise dos PCDD/Fs, mostrou valores que superaram em dez vezes a outra amostra analisada. As duas cidades alvo apresentaram altas respostas mutagênicas nas amostras de ar tanto por mutágenos de ação direta, como indireta e também altas concentrações de nitro-HPAs. Estes resultados sinalizaram para a necessidade de uma revisão da legislação para material particulado atmosférico, já que dentro dos atuais parâmetros, grande quantidade de compostos mutagênicos foram encontrados. Para os indivíduos estudados quanto aos biomarcadores de efeito, tanto os linfócitos analisados pelo ensaio do cometa quanto às células da mucosa bucal pelo ensaio do MN não apresentaram resultados significativos, sendo que apenas uma cidade alvo apresentou quanto ao ensaio do cometa. Como a maioria dos indivíduos CYP1A1, GSTM1 e GSTT1 apresentaram genótipos prevalentes, pode estar ocorrendo uma eficiência no sistema de detoxificação garantidos pela presença desses genótipos. Este trabalho mostrou a importância de estudos ambientais que relacionem marcadores de mutagenicidade com biomarcadores de efeito e de susceptibilidade, para que haja uma maior compreensão dos efeitos da exposição humana diária à agentes genotóxicos ambientais. / The emission of a great substances amount through gaseous, liquid and solid industrial effluents have been introduced many kinds of chemical compounds in aquatic and atmospheric environments. The environmental exposure to genotoxic substances often brings great risk to human health. Therefore, the aim of this work was make an avaliation of people exposition to atmospheric air and water supply quality in two urban cities in Rio Grande do Sul State (Brazil) which were under influence of different anthropogenic sources (target cities), compared to a less intense influenced urban city (reference city). The organic extracts from supply water and airborne samples were tested to mutagenicity using the Salmonella/microsome assay (TA98 and TA100 strains for water and airborne samples, with and without metabolization fraction, and also, YG1021 and YG1024 strains for airborne) - mutagenicity marker. Moreover, the airborne samples were analysed by HPLC to PAHs composition and by HRGC-HRMS to PCDD/Fs composition. Human biomonitoring was evaluated by samples of lymphocytes and bucal mucosa cells from individuals living in this three cities using the comet and the micronuclei (MN) assays, respectively - effect biomarkers. Analysis of gene polymorphisms (CYP1A1, GSTM1 and GSTT1) was taken as susceptibility biomarkers. Both target cities showed significative results for the water mutagenicity with mutagenic responses for all samples, mainly to base-pair substitution mutation (TA100 strain), denoting the presence of THMs and MX compounds. The TSP concentrations were above the Brazilian Legislation and World Health Organization regulation limits few times. The PAHs detected in greater amout were indeno(1,2,3-c,d)pyrene and benzo(ghi)perylene and one of the samples overcame ten times the values of PCDD/Fs compared to the other analysed. The two target cities showed high mutagenicity response in all airborne samples, both by direct and indirect mutagens, besides high concentrations of nitro-PHAs. Actually, these results indicate a law revision necessity, because great amount of mutagenic compounds were assessed in smaller concentration that those present in current legal parameters. The analysed subjects for effect biomarkers, both limphocytes tested by comet assay and buccal mucosa cells tested by MN, did not show significant results, only one city show increased primary DNA damage detected through comet assay. As the majority of subjects CYP1A1, GSTM1 e GSTT1 showed prevalent genotype, it maybe occuring an efficient system detoxification warranted by these genotypes presence. This work has shown the importance of environmental studies that relate mutagenicity markers with effect and susceptibility biomarkers, thus a greater understanding about environmental genotoxic agents, which people are exposed daily, will be done carefully.

Pancreatic cancer is relatively uncommon. Despite its relative scarcity, it is the fourth-ranked cancer killer in the Western world with less than a 5% 5-year survival rate. The high mortality rate is due to the asymptomatic nature of the disease and the advanced stage at which it is usually diagnosed. S100P is a calcium-binding protein that has been shown to be highly expressed in the early stages of pancreatic cancer and has been proposed as a potential therapeutic target via the blocking of its interaction with its receptor RAGE, the receptor for advanced glycation end-products. In this thesis, computational techniques were employed on the NMR ensemble of S100P (PDB Accession code 1OZO) to identify potential inhibitors of the S100P-RAGE interaction in the hope of identifying a series of novel leads that could be developed into clinical candidates for the treatment of pancreatic cancer. In silico studies identified putative binding sites at the S100P dimeric interface capable of accommodating cromolyn, an anti-allergy drug shown to bind to the protein both in vitro and in vivo. Virtual screening of >1 million lead-like compounds using 3D pharmacophore models derived from the predicted binding interactions between S100P and cromolyn, identified 9,408 'hits'. These were hierarchically clustered according to similarities between chemical structures into 299 clusters and 77 singletons. Biological screening of 17 of the 'hits' identified from virtual screening stuidies, 4 of which were synthesised in-house, against pancreatic cancer cell lines identified five compounds that demonstrated an equal or greater capacity to reduce BxPC-3 S100P-expressing pancreatic cells' metastatic potential in vitro relative to cromolyn. Compound 24 in particular, showed significant (p<0.05) inhibition of invasion of these cells at a concentration of 100 μM that was comparable to cromolyn at the same concentration. This compound, structurally distinct from cromolyn, was successfully synthesised, purified and characterised in-house alongside 39 of its analogues. Biological screening of compound 24 and four of its analogues for anti-proliferative activity against BxPC-3 and Panc-1 pancreatic cancer cell lines showed all five compounds significantly (p < 0.0001) inhibiting proliferation in both cell lines at a concentration of 1 μM relative to the non-treated control. Hence, structurally distinct compounds that show promising inhibitory activity on the metastasis and proliferation of pancreatic cancer cells have been identified using a structure-based drug design methodology. These compounds, with further optimisation, could provide good starting points as therapeutic lead candidates for the treatment of pancreatic cancer.

Endocrine disrupting chemicals (EDCs) are ubiquitous in the environment and their presence in water bodies is documented. They discharge into surface water (SW) unmonitored, posing a threat to both aquatic and terrestrial lives. This is a challenge as not all populations have access to treated drinking water (TDW). The EDC contaminated serves as a route of exposure, together with ineffective treatment plants. Given the complexity of the endocrine system, EDCs may mimic or antagonise natural hormones or disrupt their synthesis, metabolism and excretion. The associated health effects include testicular dysgenesis syndrome, metabolic disorders and cancers. Policy and internationally standardised test methods are however sti ll limited. This study therefore aimed to assess the suitability of two assays used for screening estrogenic activity and one for androgenic activity in different water sources. The study consisted of two phases. In phase 1, water sample (tap, surface and treated wastewater) were collected from a catchment area in Pretoria. The samples and a spiked MilliQ laboratory water sample were extracted with solid phase extraction (SPE) and sent to Germany for distribution to participating laboratories. Samples (n=24) from six different countries were received to test for androgenic activity in the MDA-kb2 reporter gene assay. In phase 2, SW and TDW samples were collected from April 2015 until March 2016. The samples were filtered, extracted using SPE and assayed with the YES assay, T47D-KBluc reporter gene assay for estrogenic activity and MDA-kb2 reporter gene assay for androgenic activity. In phase 1, androgenic activity was detected in 4 out of 24 (21%) samples and ranged from 0.23 ± 0.040 ng/L to 0.008 ± 0.001 ng/L DHTEqs. In phase 2, estrogenic activity was detected in 16 out of 24 (67%) SW samples in the T47DKBluc reporter gene assay and ranged from 0.31 ± 0.05 pg/L to 10.51 ± 5.74 pg/L EEqs. It was below the detection limit (dl) in the YES assay. Androgenic activity was detected in 4 out of 24 (17%) SW samples, ranging from 0.0033 ± 0.0050 ng/L to 0.090 ± 0.040 ng/L DHTEqs. Androgenic and estrogenic activity was higher i n pretreatment samples compared to post-treatment in both treatment plants. In phase 1, the MDA-kb2 reporter gene assay was successfully applied to water samples from different sources. Androgenic activity was highest in treated wastewater. In phase 2, treatment plants proved to be effective in removing estrogens detected in the SW samples, as the TDW samples were below the dl. Estrogenic activity is within the ranges reported in other studies. Positive samples were below the 0.7 ng/L proposed trigger value for health risk assessments. Detected androgenic activity was lower in TDW samples compared to the SW samples supplying the two treatment plants indicating that they were both effective in removing the androgenic activity detected. Few studies have reported androgenic activity in tap water. This study strengthens the argument for using a battery of assays when monitoring endocrine activity as EDCs occur at low concentrations in mixtures. / Dissertation (MSc)--University of Pretoria, 2017. / School of Health Systems and Public Health (SHSPH) / MSc / Unrestricted

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / The single cell gel electrophoresis assay (comet assay) is a useful tool for monitoring individuals who may be at risk of DNA damage and the ensuing process of carcinogenesis or other disease states. Leukocytes in blood samples provide a means of obtaining cells for use in the comet assay. However instances may arise when samples must be stored for later analysis. The present study investigated the effects of storage conditions on DNA damage in the form of strand breaks and oxidized bases in rat and human leukocytes using the comet assay. Whole blood and buffy coat samples were stored at room temperature or 4ºC for 1, 2, 24, and 48 hours or cryopreserved at -80ºC for 1 day and 1, 2, 3, and 4 weeks. The results show that the time of storage is limited if the whole blood or buffy coat samples are stored at room temperature or 4ºC. However, if cryopreserved using glycerol or DMSO as the cryoprotectant, the samples may be stored for at least 4 weeks without DNA strand breaks or oxidative damage deviating significantly from the fresh samples.