PRACA ORYGINALNA
Obecność zanieczyszczeń mutagennych i cytotoksycznych we frakcjach PM 10 i PM 2,5 aerozolu atmosferycznego na terenie miasta Sosnowca
 
Więcej
Ukryj
1
Zakład Szkodliwości Chemicznych i Toksykologii Genetycznej, Pracownia Toksykologii Genetycznej, Instytut Medycyny Pracy i Zdrowia Środowiskowego w Sosnowcu. Kierownik Zakładu: dr hab. n. med. A. Sobczak.
2
Poradnia Genetyczna i Diagnostyki Prenatalnej z Pracownią Cytogenetyki i Genetyki Molekularnej w Zabrzu Kierownik: prof. dr hab. n. med. S. Zajączek
AUTOR DO KORESPONDENCJI
Agnieszka Kozłowska   

Zakład Szkodliwości Chemicznych i Toksykologii Genetycznej Pracownia Toksykologii Genetycznej Instytut Medycyny Pracy i Zdrowia Środowiskowego ul. Kościelna 13, 41-200 Sosnowiec tel: 32 634 11 94; fax: 32 266 11 24
 
Med Srod. 2011;14(4):21–33
SŁOWA KLUCZOWE
STRESZCZENIE ARTYKUŁU
Do badań cytotoksyczności pyłowych zanieczyszczeń aerozolu atmosferycznego wnikających do organizmu przez układ oddechowy wykorzystywane są linie wyprowadzone zmakrofagów oraz komórek nabłonkowych pęcherzyków płucnych. Mutagenne właściwości tych zanieczyszczeń można określić testem krótkoterminowym z wykorzystaniem szczepów bakterii Salmonella typhimurium. Dla ekstraktów pyłowych zanieczyszczeń powietrza frakcji PM10 i PM2,5, pobieranych w sezonie jesiennym i zimowym na terenie Sosnowca zbadano mutagenność testem Amesa z wykorzystaniem szczepów Salmonella typhimurium oraz cytotoksyczność za pomocą testu MTT z wykorzystaniem linii makrofagów mysich RAW 264.7. Próby pyłowych zanieczyszczeń powietrza były pobierane na filtry z włókna szklanego za pomocą impaktora Harvarda o przepływie powietrza wynoszącym ok. 9 l/min z rozdziałem frakcji na PM10 i PM2,5. Ekstrakcję przeprowadzono chlorkiem metylenu a testowane próby przed analizami rozpuszczono w dimetylosulfotlenku (DMSO). Najwyższą wartość współczynnika mutagenności (MR) uzyskano dla szczepu YG1041&S9 frakcji PM10 z sezonu zimowego, natomiast najniższą wartość MR otrzymano dla szczepu TA981S9 frakcji PM2,5 z sezonu jesiennego. Ekstrakty pochodzące z sezonu zimowego frakcji PM10 i PM2,5 były toksyczne dla bakterii szczepu TA98 w obu wariantach 5S9. Test MTT z wykorzystaniem linii makrofagów mysich RAW 264.7 określił, że najbardziej toksyczna okazała się frakcja PM10 i PM2,5 z sezonu zimowego, gdzie przeżywalność komórek przy dawce 0,312 m3 kształtowała się odpowiednio 1,7% i 1,6%, podczas gdy dla tej samej dawki frakcji PM2,5 z sezonu jesiennego wynosiła 63%.

Air dust pollution enters human body via respiratory system. Its cytotoxic effect is surveyed using cell lines of mononuclear or pulmonary epithelial cell origins. Mutagenic properties are assessed using short-term assay on Salmonella typhimurium bacterial strains. Mutagenic and cytotoxic properties of air dust pollution – fractions PM10 and PM2.5, which were collected in autumn and in winter, were assessed using Ames test with Salmonella typhimurium strains and MTT cytoxicity assay on mononuclear cell line RAW 264.7, respectively. Samples of dust were collected on glass fiber filters by (Harvard impactor) with air flow ca. 9 l/min, splitting samples to the fraction PM10 and PM2.5. Extraction of pollution was carried out using dichlorometane. Extracted samples were dissolved in dimethylsulfoxide (DMSO) before analyses. The highest value of mutagenicity ratio (MR) was observed in YG1041 strain with metabolic activation by S9 extract in the PM10 sample of dust collected in winter. The lowest one was observed in TA98 strain without activation in the PM2.5 sample of dust collected in autumn. Winter dust samples, both the fractions PM10 and PM2,5, were toxic for TA98 strain in both test conditions (5S9). MTT cytotoxicity assay using mononuclear cell line RAW 264.7 showed that fractions PM10 and PM2.5 collected in winter were of highest toxic properties. The viability of cells, which were treated with samples of 0,312 m3 air, were 1,7% and 1,6%, respectively, while for autumn samples for PM2,5 the viability was 63%.
PODZIĘKOWANIA
Dziękujemy pracownikom Zakładu Szkodliwości Biologicznych i Immunoalergologii za pobór próbek pyłowych zanieczyszczeń powietrza.
FINANSOWANIE
Praca zrealizowana w ramach działalności statutowej (numer tematu ZTG-3) Instytutu Medycyny Pracy i Zdrowia Środowiskowego
 
REFERENCJE (59)
1.
Piekarska K., Karpińska – Smulikowska J.: Wpływ indukcji frakcji mikrosomalnej na wykrywalność mutagennych zanieczyszczeń powietrza frakcji PM10 bakteryjnym testem Amesa. Cytowane w pracy zbiorowej pod redakcją Anny Matusiak-Piotrowskiej i Jana Rutkowskiego: Ochrona powietrza atmosferycznego. Osiągnięcia w nauce, energetyce i przemyśle. Politechnika Wrocławska, 863: 175-180, Wrocław 2006.
 
2.
Kleinowski K., Błaszczyk J.: Zanieczyszczenie powietrza pyłem PM2,5 w Aglomeracji Górnośląskiej, ocena poziomu narażenia na bazie indeksu AQI. Cytowane w pracy zbiorowej pod redakcją Jana Konieczyńskiego. Ochrona powietrza w teorii i praktyce, 2: 147-156. Wydawnictwo IPIŚ PAN, Zabrze 2006.
 
3.
Adamiak W., Kołwzan B.: Bioindykatory zanieczyszczeń atmosfery. Cytowane w pracy zbiorowej pod redakcją Jerzego Zwoździaka: Człowiek, Środowisko, Zagrożenie, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, 147-163, Wrocław 2002.
 
4.
Pastuszka J.S., Rogula-Kozłowska W.: Badanie parametrów optycznych pyłu respirabilnego w pobliżu skrzyżowania ruchliwych ulic. Materiały konferencyjne III Ogólnopolskiego Kongresu Środowiska, Politechnika Lubelska, 2:145-152, Lublin 2009.
 
5.
Kozielska B., Kozłowska Rogula W., Pastuszka J.S.: Wpływ ruchu drogowego na stężenia PM2,5, PM10 iWWA w warunkach wysokiej i niskiej emisji komunikacyjnej. Materiały konferencyjne III Ogólnopolskiego Kongresu Środowiska, Politechnika Lubelska, 1:129-137, Lublin 2009.
 
6.
Mielżyńska D., Siwińska., Kapka L.; Efekt mutagenny frakcji PM10 pyłów zawieszonych na obszarze województwa śląskiego. Materiały konferencyjne V Krajowej Konferencji Polskiego Towarzystwa Medycyny Środowiskowej. Medycyna Środowiskowa, 5, 1: 57-58, Sosnowiec 2002.
 
7.
Kołwzan B., Pawlaczyk-Szpilowa M., Adamiak W.: Bioindykacja zanieczyszczeń mutagennych i rakotwórczych w próbach środowiskowych. Cytowane w pracy zbiorowej pod redakcją Jerzego Zwoździaka: Człowiek, środowisko, zagrożenie. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, 165-181, Wrocław 2002.
 
8.
Mielżyńska D., Siwińska., Kapka L.; Efekt mutagenny pyłów zawieszonych jako wskaźnik jakości powietrza. Wydawnictwo IMPiZŚ, Sosnowiec 2002.
 
9.
Kapka L., Zemła B.F., Kozłowska A., Olewińska E., Pawlas N.; Jakość powietrza atmosferycznego a zapadalność na nowotwory płuc w wybranych miejscowościach i powiatach województwa śląskiego. PZH, Przegląd Epidemiologiczny, 63, 3: 437-442, Warszawa 2009.
 
10.
Banasik S., Danecki R., Holecki A., Kiszka I., Pilich-Konieczny A., Szymańska-Kubicka L., Kucharczyk B., Piszczek S., Plewnia B., Radecki R., Rasała J., Straszak K., Szczygieł A., Szumowska A., Ślęzański M., Tsarczyk R., Dziekońska D., Głubiak-Witwicka E., Włoch D.: Krajowy Raport Mozaikowy o stanie środowiska – województwo śląskie. Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska, Katowice 2009.
 
11.
Kozłowska A., Kapka L., Jasiński R.: Analiza efektu mutagennego przechowywanych ekstraktów pyłowych zanieczyszczeń powietrza w wybranych miastach województwa śląskiego. Medycyna Środowiskowa, 10, 2: 68-75, Sosnowiec 2007.
 
12.
Jadczyk P.: Mutagenność pyłowych zanieczyszczeń powietrza w środowisku miejskim. Rozprawa doktorska. Politechnika Wrocławska, Wrocław 2000.
 
13.
Gawlik M.B., Bilek M.: Możliwości obniżenia emisji wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych ze źródeł antropogenicznych. Medycyna Środowiskowa, 9, 1: 73- 76, Sosnowiec 2006.
 
14.
Zaciera M., Mniszek W., Smolik E.: Kryteria szkodliwości spalin z silników Diesla. Cytowane w pracy zbiorowej pod redakcją Marty Janosz – Rajczyk: Mikrozanieczyszczenia w środowisku człowieka. Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, 141-149, Częstochowa 2002.
 
15.
Piekarska K.: Efekt mutagenny głównych grup zanieczyszczeń organicznych zaadsorbowanych na cząstkach pyłu zawieszonego PM10 i PM2,5 pobranego na terenie Wrocławia. Cytowane w pracy zbiorowej pod redakcją Anny Matusiak- Piotrowskiej i Jana Rutkowskiego: Aktualne problemy w ochronie powietrza atmosferycznego. Wydawnictwo PZITS, 880: 129-134, Wrocław 2008.
 
16.
Piekarska K., Zaciera M., Czarny A., Zaczyńska E.: Zastosowanie testów krótkoterminowych do oceny stopnia skażenia powietrza atmosferycznego. Cytowane w pracy zbiorowej pod redakcją Anny Matusiak-Piotrowskiej i Jana Rutkowskiego: Współczesne osiągnięcia w ochronie powietrza atmosferycznego. Wydawnictwo PZITS, 893: 293- 306, Wrocław 2010.
 
17.
Majewski G., Łykowski B.: Skład chemiczny pyłu zawieszonego w aglomeracji warszawskiej. Acta Scientiarum Polonorum, Formatio Circumiectus, 7, 1: 81-96, 2008.
 
18.
Piekarska K., Zaciera M., Czarny A., Zaczyńska E.: Właściwości mutagenne i cytotoksyczne ekstraktów pyłu zawieszonego pobranego na terenie Wrocławia. Cytowane w pracy zbiorowej pod redakcją Barbary Kołwzan i Kazimierza Grabasa: Ekotoksykologia w ochronie środowiska. PZITS, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, 303-312, Wrocław 2008.
 
19.
Kapka L., Mielżyńska D., Siwińska E.: Ocena sezonowej i przestrzennej zmienności stężeń PM10 oraz wybranych WWA w powietrzu atmosferycznym województwa śląskiego. Medycyna Środowiskowa, 7, 1: 25-31, Sosnowiec 2004.
 
20.
Piekarska K.: Modyfikacja testu Salmonella do oceny mutagenności pyłowych zanieczyszczeń powietrza. Wydawnictwo Politechniki Wrocławskiej, Monografia 52: 16- 179, Wrocław 2008.
 
21.
Piekarska K., Zaciera M.: Mutagenność zanieczyszczeń organicznych zaadsorbowanych na cząstkach pyłu frakcji PM10 i PM2,5 pobranego na terenie Wrocławia. Medycyna Środowiskowa, 11, 1: 27-34, Sosnowiec 2008.
 
22.
Karpińska-Smulikowska J., Piekarska K.; Obecność zanieczyszczeń genotoksycznych w powietrzu atmosferycznym na terenie miasta Wrocławia. Medycyna Środowiskowa, 7, 1: 25-31, Sosnowiec 2004.
 
23.
Jadczyk P.: The effect of traffic in the Wrocław town centre on the mutagenicity of airborne particulate matter. Acta Poloniea Toxicologica, 9, 1: 57-67, 2001.
 
24.
Jadczyk P.: Korelacje między mutagennością pyłu zawieszonego a stężeniami zanieczyszczeń w atmosferze. Rocznik PZH, 52, 1: 25-33, Warszawa 2001.
 
25.
Zaciera M., Mniszek W.: Oznaczanie nitrowych pochodnych WWA w powietrzu. Cytowane w pracy zbiorowej pod redakcją Marty Janosz-Rajczyk: Mikrozanieczyszczenia w środowisku człowieka. Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, 385-391, Częstochowa 2004.
 
26.
Mielżyńska D., Siwińska E., Bubak A.: Genotoksyczność 13 wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w wybranych systemach in vitro. Wydawnictwo IMPiZŚ, Sosnowiec 1998.
 
27.
Sapota A.: Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (substancje smołowe rozpuszczalne w cykloheksanie). Dokumentacja proponowanych wartości dopuszczalnych poziomów narażenia zawodowego. Podstawy iMetody Oceny Środowiska Pracy, 2, 32: 179-208, 2002.
 
28.
Smolik Ewa: Wielopierścieniowe Węglowodory Aromatyczne. http://www.srodowiskoazdrowie.... Materialy_szkoleniowe/Szkol12/10-smolik.pdf.
 
29.
Ćwiklak K. 2006.: Występowanie WWA w powietrzu wybranych miast Małopolski. Cytowane w pracy zbiorowej pod redakcją Jana Konieczyńskiego. Ochrona powietrza w teorii i praktyce, 2: 43-52. Wydawnictwo IPIŚ PAN, Zabrze 2006.
 
30.
Uchwała Sejmiku Województwa Śląskiego nr III/52/15/2010 z dnia 16.06.2010 w sprawie podjęcia „Programu ochrony powietrza dla stref województwa śląskiego, w których stwierdzone zostały ponadnormatywne poziomy substancji w powietrzu”. Załącznik nr 2010/07/10 do uchwały nr III/52/15/2010.
 
31.
Mertelmans K., Zeiger E.: The Ames Salmonella/microsome mutagenicity test. Mutation Research, 455: 29-60, 2000.
 
32.
Claxton L.D., Matthews P.P., Warren S.H.: The genotoxicity of ambient outdoor air, a review: Salmonella mutagenicity. Mutation Research, 567: 347-399, 2004.
 
33.
Hagiwara Y., Watanabe M., Oda Y., Sofuni T., Noemi T.: Specificity and sensitivity of Salmonella typhimurium YG1041 and YG1042 strains possessing elevated levels of nitroreductase and acetyltransferase activity. Mutation Research, 291: 171-180, 1993.
 
34.
Piekarska K., Zaciera M., Czarny A., Zaczyńska E.: Mutagenic and cytotoxic properties of extracts of suspended particulate master collected in Wrocław city area. Environment Protection Engineering, 35, 1: 37-48, 2009.
 
35.
Brits E., Schoeters G., Varschaeve L.: Genotoxicity of PM10 and extracted organic collected in an industrial, urban and rural area in Flanders, Belgium. Environment Research, 96: 109-118, 2004.
 
36.
Traversi D., Degan R., De Marco R., Gilli G., Pignata C., Villani S., Bono R.: Mutagenic properties of PM2.5 urban pollution in the Northern Italy:The nitro-compounds contribution. Environment International, 35: 905–910, 2009.
 
37.
Piekarska K., Karpińska – Smulikowska J.: Sezonal variability in mutagenicity of airborne particulate pollution in Wrocław urban area. Polish Journal of Environmental Studies, 16, 3B: 408-413, 2007.
 
38.
Piekarska K., Karpińska – Smulikowska J.: Mutagenic activity of environmental air samples from the area of Wrocław. Polish Journal of Environmental Studies, 16, 5: 757-764, 2007.
 
39.
Piekarska K.: Mutagenic effect of main groups of organic pollutants adsorbed on suspended particulate matte PM10 and PM2,5) collected within Wrocław urban area. Environment Protection Engineering, 35, 1: 23-35, 2009.
 
40.
Piekarska K., Karpińska-Smulikowska.: Zastosowanie testu preinkubacyjnego jako metody zwiększenia wykrywalności mutagennych zanieczyszczeń powietrzu aglomeracji miejskiej bakteryjnym testem Amesa (testem Salmonella). Medycyna Środowiskowa, 9, 2: 87-95, Sosnowiec 2006.
 
41.
Piekarska K., Karpińska-Smulikowska J.: Effect of microsomal fraction induction on the detectability of mutagenie air pollutants by means of the Ames bacterial mutagenicity test. Environment Protection Engineering, 32, 4: 15-23, 2006.
 
42.
Brzuzan P., Woźny M., Łuczyński M.K.: Toksykologia molekularna, przewodnik do ćwiczeń, Uniwersytet Warmińsko Mazurski, 1-75, Olsztyn 2007.
 
43.
Czarny A., Zaczyńska E., Janicka A., Szczepaniak W., Walkowiak W.: Wpływ wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych na produkcję TNF-a przez ludzkie komórki płuc, in vitro. Cytowane w pracy zbiorowej pod redakcją Barbary Kołwzan i Kazimierza Grabasa: Ekotoksykologia w ochronie środowiska. PZITS, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, 27-44, Wrocław 2008.
 
44.
Maron D.M., Ames B.N.: Revised methods for the Salmonella mutagenicity test. Mutation Research, 113: 173-215, 1983.
 
45.
Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 28 lipca 2003 r. w sprawie metod przeprowadzania badań właściwości fizyko- chemicznych, toksyczności i ekotoksyczności substancji i preparatów chemicznych (Dz. U. Nr 232 z 2003 r. poz. 2343).
 
46.
Traczewska T.M.: Metody biologiczne w kontroli jakości wody. Cytowane w pracy zbiorowej pod redakcją Barbary Kołwzan i Kazimierza Grabasa: Ekotoksykologia w ochronie środowiska. PZITS, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, 435-442, Wrocław 2008.
 
47.
Zwoździak J., Zwoździak A.: Charakterystyka i zmienność stężeń pyłów PM10 i PM2,5 w atmosferze we Wrocławiu. Cytowane w pracy zbiorowej pod redakcją Anny Matusiak – Piotrowskiej i Jana Rutkowskiego: Ochrona powietrza atmosferycznego. Osiągnięcia w nauce, energetyce i przemyśle. Politechnika Wrocławska, 863: 239-242, Wrocław 2006.
 
48.
Ames B.N., McCann J., Yamasaki E.: Methods for detecting carcinogens and mutagens with the Salmonella/mammalian – microsome mutagenicity test. Mutation Research, 31: 347-364, 1975.
 
49.
Gregoraszczuk EŁ. Hodowla in vitro w toksykologii. w Stokłosowa S. „Hodowla komórek i tkanek”, PWN, Warszawa 2006, str 241– 255.
 
50.
Mosmann T: Rapid colorimetric assay for cellular growth and survival: application to proliferation and cytotoxicity assays. J Immunol Methods, 1983, 65, 55-63.
 
51.
Jalava P.I., Salonen R.O., Pennanen A.S., Happo M.S., Penttinen P., Hälinen A.I., Sillanpää M., Hillamo R., Hirvonen M.R.: Effects of solubility of urban air fine and coarse RAW 264.7 macrophage cell line. Toxicology and Applied Pharmacology, 229:146 -160, 2008.
 
52.
Poma A., Limongi T., Pisani C., Granato V., Picozzi P.: Genotoxicity induced by fine Urban air particulate master in the macrophages cell line RAW 264.7. Toxicological In Vitro, 20, 6:1023-1029, 2006.
 
53.
Kapka L., Pawlas N., Olewińska E., Kozłowska A., Górny R.L.: Analiza właściwości cytotoksycznych pyłów zawieszonych pobranych w wybranych miejscowościach województwa śląskiego badanych z wykorzystaniem linii makrofagów mysich RAW 264.7. Medycyna Środowiskowa, 11, 1: 19-26, Sosnowiec 2008.
 
54.
www.chem.pg.gda.pl/Katedry/Lek... kultury_tkankowe_aktywnosci _cytotoksycznej_chemoterapeutykow_ wobec_komorek_nowotworowych.pdf.
 
55.
Sówka I., Zwoździak A., Trzeplak-Nabaglo K., Skrętowicz M., Zwoździak J.: Identyfikacja źródeł emisji pyłów PM2,5 w obszarze tła miejskiego Wrocławia. Cytowane w pracy zbiorowej pod redakcją Anny Matusiak – Piotrowskiej i Jana Rutkowskiego: Współczesne osiągnięcia w ochronie powietrza atmosferycznego. Wydawnictwo PZITS, 893: 351-356, Wrocław 2010.
 
56.
Gilli G., Traversi D., Rovere R., Pignata C., Schiliro T.: Airborne particulate matter: lonic species role in different Italian sites. Environment Research, 103, 1: 1-8, 2007.
 
57.
Klejnowski K., Krasa A., Rogula-Kozłowska W.: Badania składu frakcyjnego pyłu zawieszonego w Zabrzu. Cytowane w pracy zbiorowej pod redakcją Anny Matusiak – Piotrowskiej i Jana Rutkowskiego: Aktualne problemy w ochronie powietrza atmosferycznego. Wydawnictwo PZITS, 880: 79-82, Wrocław 2008.
 
58.
Santini M.T., Rainaldi G., Ferrante A.: Environmental fine particulate matter (PM2.5) activates hte RAW 264.7 macrophage cell line event at very low concentrations as revealed by IH NMR. Chem. Res. Toxicology, 17:63-74, 2004.
 
59.
Jalava P.I., Salonen R.O., Pennanen A.S., Sillanpää M., Hälinen A.I., Happo M.S., Hillamo R., Brunekreef B., Katsouyanni K., Sunyer J., Hirvonen M.R.: Heterogeneities in inflammatory and cytotoxic responses of RAW 264.7 macrophage cell line to urban air coarse, fine and ultrafine particles from six Europan sampling campaigns. Inhalation Toxicology 19, 3: 213-225, 2007. Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2011; 14 (4) 33.
 
eISSN:2084-6312
ISSN:1505-7054