EFFETTO DELLA GRANULOMETRIA E DELLA COMPOSIZIONE CHIMICA SULLA GENOTOSSICITA DI ESTRATTI DI PARTICOLATO ATMOSFERICO

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1 EFFETTO DELLA GRANULOMETRIA E DELLA COMPOSIZIONE CHIMICA SULLA GENOTOSSICITA DI ESTRATTI DI PARTICOLATO ATMOSFERICO

2 EFFETTO TOSSICO E GENOTOSSICO DEL PARTICOLATO ATMOSFERICO A B % di cellule % di cellule m 3 di aria morte danneggiate m 3 di aria morte danneggiate Curve dose - risposta relative agli effetti tossico e genotossico provocati dal TSP (A) e PM1 (B) sui PBMC dopo 2h di trattamento. I campioni primaverili sono stati prelevati nell'area urbana di Roma. La % di cellule morte è stata determinata mediante tecnica di esclusione al tripan blu, quella delle cellule danneggiate tramite COMET assay.

3 Classe : tail moment <1 Classe 1: tail moment 1-5 Classe 2: tail moment 5-1 Classe 3: tail moment 1-2 Classe 4: tail moment >2

4 EFFETTO DI ENZIMI ANTIOSSIDANTI SUL DANNO AL DNA DI ESTRATTI DI P.A. Senza SOD e CAT Danno al DNA, UA TSP * * PM1 Con SOD e CAT Effetto degli estratti di particolato atmosferico derivanti dal TSP (16m 3 di aria) e dal PM1 (2 m 3 di aria) sul danno al DNA dei PBMC in assenza e in presenza degli enzimi antiossidanti superossido dismutasi (SOD) e catalasi (CAT). La vitalità cellulare è risultata superiore all'8% in tutte le condizioni sperimentali. I valori riportati sono la media +/- DS di tre diversi esperimenti condotti su cellule isolate da diversi soggetti.

5 MECCANISMO DI CANCEROGENESI DEGLI IPA O 2 -.

6 CORRELAZIONE TRA DANNO AL DNA E CONCENTRAZIONE DI IPA TSP Campionamento Danno al DNA, UA/m 3 Concentrazione IPA, ng/m 3 Invernale 7,7 24,59 Primaverile 6,6 1,61 Estivo 1,9 4,476 PM1 Campionamento Invernale Primaverile Estivo Danno al DNA, UA/m 3 Concentrazione IPA, ng/m 3 14,44 19,635 6,25 8,356 2,98 3,848 Correlazione tra il danno genotossico indotto dal TSP e PM1 riferiti ai tre diversi periodi di campionamento (inverno, primavera, estate) e la relativa concentrazione di IPA. I valori di danno al DNA riportati in tabella si riferiscono alla dose responsabile del 5% di genotossicità.

7 Correlazioni tra la concentrazione degli IPA totali (A), IPA cancerogeni (B) ed effetto genotossico Genotoxicity, A.U./5 m 3 Genotoxicity, A.U./5 m Correlation coefficient:.866; p< PAH, ng/m 3 Correlation coefficient:.885; p< Carcinogenic PAH, ng/m 3 A B

8 EFFETTO GENOTOSSICO DELLE FRAZIONI A DIVERSA POLARITA DEL P.A. Campioni primaverili TSP PM1 Campioni invernali TSP PM1 Danno al DNA, UA Alcani, 14 Semipolari, 7 Polari, 7 Danno al DNA, UA Alcani, 14 Semipolari, 7 Polari, 7 Volume di aria (m 3 ) Danno al DNA, UA Campioni estivi Alcani, 14 Semipolari, 8 Polari, 6 Volume di aria (m 3 ) TSP PM1 Volume di aria (m 3 ) Effetto genotossico delle tre frazioni (alcani, semipolari e polari) estratte dal particolato atmosferico totale (TSP) e PM1 ottenuti da campionamenti effettuati in tre diversi periodi dell'anno (primavera, estate, inverno). Per ciascuna frazione è stata riportata solamente la dose che da effetto genotossico senza ridurre la vitalità cellulare.

9 CONCENTRAZIONI DI N-IPA N REGISTRATE NELL ATMOSFERA DI ROMA IN PERIODO INVERNALE CONC., pg m-3 VALORI MEDI N-IPA PM1 TSP PM1/TST 2-nitrofluorene nitroantracene N.D N.D - 2-nitrofluorantrene nitrofluorantrene nitropirene nitropirene

10 Correlazioni tra la concentrazione dell 1-Nitropirene ed effetto genotossico Genotoxicity, A.U./5 m Correlation coefficient:.659; p< Nitropyrene, pg/m 3

11 IPA-CHINONI IN CAMPIONI DI PARTICOLATO ATMOSFERICO E NELLE EMISSIONI DA INCENERITORI P.M. INC. RS 1 INC. RS 2 INC. R.SPEC.2 IPA-CHINONI Benzofenone - - x x 9H-Fluoren-9-one x x x x Xantone - x - x 9,1 Antracendione - x - x Ciclopenta(def)fenantrenone - x - x 9,1-Antracendione, 1-etil - x - - 2H-1-Benzotiopiran, 2-etil-3,4-diidro x H-Benz(de)Antracen-7-one - x - - 7H-Benz(de)Antracen-7-one/1-Pirene carbossaldeide - x - 7H-Benz(de)Antracen-7-one/1-Pirene carbossaldeide x x - 7H-Benz(de)Antracen-7-one x x - - Benzo(a)Antracen-7,12-dione - x - - 9,1-Antracendione, 1-idrossi-2-(idrossimetil)- - x - - 9,1-Antracendione, 1-idrossi-2-(idrossimetil)- - x - - 9,1-Antracendione, 1-idrossi-2-(idrossimetil)- - x - -

12 CONCENTRAZIONI DI COMPOSTI POLARI REGISTRATE NELL ATMOSFERA DI ROMA IN PERIODO INVERNALE CONC., NG M-3 Composti polari Media PM1 Media TSP Nicotina Caffeina Alcoli superiori (18 ~ 3)

13 EFFETTI DEL PA SULLA CAPACITA FAGOCITARIA DI MACROFAGI ALVEOLARI Cellule fagocitiche, % * * Volume di aria (m 3 ) TSP PM1 Effetto di concentrazioni crescenti di particolato atmosferico (espresso come m 3 di aria) sulla capacità fagocitica dei macrofagi alveolari di topo (C11). I dati mostrati sono la media +/- DS di tre diversi esperimenti.

14 EFFETTO DELLE FRAZIONI POLARI SULLA PRODUZIONE DI MARKER INFIAMMATORI 5 IL-6, pg/ml Non stimolate LPS Bianco TSP polari PM1 polari Effetto delle frazioni polari del TSP e del PM1 sulla produzione dei marker infiammatori (IL-6) su macrofagi di topo (RAW 264.7). La dose riportata nel grafico corrisponde a 5m 3 di aria.

15 PATHWAY ENZIMATICO DI RIDUZIONE DEI CHINONI MEDIANTE QOR (DIAFORASI)

16 INDUZIONE DELLA DIAFORASI A LIVELLO DI mrna E PROTEINA M C. HQ DMSO TSP PM1 M C. HQ DMSO TSP PM1 M CONTR. IDROC. DMSO TSP PM1

17 INDUZIONE DELL ENZIMA ENZIMA DIAFORASI DA PARTE DEL P.A. Induzione, n di volte Controllo DMSO Idrochinone 5mM TSP fraz polare PM1 fraz polare Induzione della DT diaforasi da parte della frazione polare del TSP e del PM1 su HL6 esposte al trattamento per 24h. Le cellule, seminate alla densità di,5 x 1 6 /ml sono state trattate in un volume di 2 ml con una quantità di estratto di TSP e di PM1 corrispondente rispettivamente a 298 e 343 m 3 di aria.

18 CONCLUSIONI 1. Il particolato atmosferico (TSP e PM1) è in grado di provocare un danno genotossico evidente in assenza di citotossicità 2. Il danno al DNA è in parte causato dai radicali liberi dell ossigeno in quanto la presenza, nel terreno di incubazione, degli enzimi antiossidanti (SOD e CAT) è in grado di ridurre tale danno in modo significativo 3. Il frazionamento degli estratti in base alla polarità dimostra che la frazione polare possiede il maggior potenziale genotossico 4. Il particolato atmosferico (TSP e PM1) è in grado di inibire la fagocitosi dei macrofagi alveolari con una riduzione pari al 35% per il TSP e pari al 45% per il PM1 5. La frazione polare degli estratti (TSP e PM1), nelle quale sono presumibilmente presenti composti con struttura chinonica, è in grado di aumentare l espressione genica della DT-diaforasi, enzima detossificante di notevole interesse tossicologico

19 GRAZIE dell ATTENZIONE