Cytogenotoxicity of chromium and cadmium in plants and in human cells

Abstract

Os metais têm sido alvo de preocupação devido à sua persistência no ambiente e potencial toxicidade para os seres vivos, após a atividade humana desmensurada. Nesta tese é dada relevância ao Cr e ao Cd, considerados metais poluentes prioritários. Assim, o objetivo do trabalho foi avaliar e compreender os efeitos cito- e genotóxicos putativamente induzidos por sais de Cr e Cd em plantas e células humanas. O Capítulo 1 expõe as fontes de poluição de Cr e Cd, os seus efeitos tóxicos para os seres vivos e mecanismos de absorção a nível celular em plantas e humanos. Os biomarcadores mais usados na avaliação de exposição e toxicidade de metais foram brevemente discutidos, assim como a possibilidade de realização de ensaios in vivo e in vitro. Dois modelos biológicos foram escolhidos para avaliação da toxicidade do Cr e Cd: a alface (Lactuca sativa L.) e osteoblastos humanos, considerados alvos de acumulação e toxicidade destes metais. Além disso, os efeitos cito- e genotóxicos do Cr e Cd não estavam esclarecidos nos modelos biológicos utilizados. Assim, no Capítulo 2 foram avaliados os efeitos cito- e genotóxicos do Cr e Cd em alface in vivo, enquanto o Capítulo 3 abordou as mesmas questões em osteoblastos humanos in vitro. Cada estudo envolveu a compreensão e integração dos mecanismos de cito- e genotoxicidade em ambos os modelos biológicos em resposta à exposição aos metais. Finalmente, na última secção – Capítulo 4, é apresentada uma conclusão geral, considerando os resultados obtidos para ambos os metais e modelos biológicos e trabalhos futuros relativos aos efeitos e níveis de toxicidade descritos ao longo do trabalho.

Metals have been a major concern regarding their persistence in the environment and potential toxicity to living organisms, after immoderate human activity. In this thesis, it is given relevance to Cr and Cd which are among the priority metal pollutants. Therefore, the aim of this work was to evaluate and understand putative cyto- and genotoxic effects induced by Cr and Cd salts in plants and human cells. In Chapter 1, it is described the source of Cr and Cd pollution, toxic effects to living organisms, and mechanisms of metal uptake at the cellular level, in plants and humans. Briefly, the most used biomarkers in metal exposure and toxicity assessment were discussed as well as in vivo and in vitro testing. Two biological models were chosen for toxicity assessment of Cr and Cd: lettuce (Lactuca sativa L.) and human osteoblasts, both considered targets of these metals accumulation and toxicity. Moreover, the cyto- and genotoxic effects of Cr and Cd had not yet been clarified in both biological models used. Therefore, Chapter 2 begins to address the cyto- and genotoxic effects of Cr and Cd in lettuce in vivo, while Chapter 3 takes over these issues in human osteoblasts in vitro. Each of these studies involved an understanding and integration of the mechanisms of cyto- and genotoxicity in both biological models in response to metal exposure. Finally, over the last section – Chapter 4, a global conclusion is raised considering the results obtained for both metals and biological models, and future work on the effects and levels of toxicity presented along this work are also included in these final remarks