p Pesquisadores do Centro de Pesquisa de Biossinais da Universidade de Kobe desenvolveram com sucesso plantas que podem ser usadas para detectar poluentes orgânicos, como bifenilos policlorados e produtos químicos desreguladores endócrinos, que contaminam o solo e a água. p A equipe consistia em Petya Stoykova, recebedor de uma bolsa de pós-doutorado da Sociedade Japonesa para a Promoção da Ciência (JSPS) para Pesquisa no Japão (agora um pesquisador do AgroBioInstitute da Bulgária), Professor Emérito da Universidade de Kobe OHKAWA Hideo e Professor INUI Hideyuki.

p Próximo, eles esperam usar plantas para desenvolver tecnologia conveniente e barata para monitorar a toxicidade.

p Os resultados da pesquisa foram publicados online em dois artigos, que apareceu separadamente no Journal of Plant Physiology em 29 de junho e o Chemosphere em 22 de julho.

p Vários tipos de poluentes orgânicos existem em nosso ambiente circundante. Exemplos bem conhecidos incluem bifenilos policlorados (PCBs) que foram usados ​​em luzes fluorescentes e papel de cópia sem carbono, compostos organofluorados que são usados ​​para tornar as coisas resistentes à água e ao óleo de cozinha, como embalagens de alimentos e utensílios de cozinha, e alquilfenóis, usado como precursor de detergentes e outros produtos. Esses poluentes orgânicos foram lançados na atmosfera, rios e solo, e os elementos resistentes à decomposição foram ingeridos por peixes, gado e colheitas, resultando em esses poluentes se acumulando dentro de nossos corpos à medida que seus níveis aumentam em outras espécies. O aumento da concentração dentro do corpo resulta em vários efeitos nocivos, como câncer, anormalidades fetais e imunotoxicidade.

p Para evitar que poluentes ingeridos por meio dos alimentos se acumulem dentro do corpo humano, é necessário monitorar os níveis de contaminantes no meio ambiente, incluindo sistemas de água (rios, lagos, oceanos), espécies de peixes, a atmosfera, solo e colheitas. Os resultados nos permitem entender o tipo e a concentração de poluentes em uma área. Isso permitirá que as medidas adequadas sejam postas em prática; por exemplo, evitar o cultivo de lavouras onde seja detectada poluição do solo e a realização de testes de contaminação em peixes capturados em rios que se encontram poluídos. Em outras palavras, isto permitirá a escolha e implementação de medidas para mitigar os efeitos adversos dos poluentes no homem.

p O monitoramento ambiental é a investigação do tipo e concentração de poluentes em uma amostra ambiental; isso envolve vários processos. Por exemplo, para investigar uma amostra de solo, é necessário adicionar um solvente orgânico e, em seguida, extrair a substância química da amostra de solo após aquecê-la durante a noite. Próximo, o solvente orgânico integrado e a substância química são removidos do solo e ácido sulfúrico concentrado é adicionado para remover a pigmentação. A concentração de poluentes orgânicos na amostra é muito baixa, portanto, é necessário condensar a substância extraída para que ela atinja uma concentração passível de análise. Subseqüentemente, esse condensado é processado em várias colunas de separação e os contaminantes são eluídos das colunas usando solventes orgânicos que correspondem às propriedades dos contaminantes específicos. Próximo, é necessário remover as impurezas da amostra para extrair apenas o poluente alvo. Isso é chamado de purificação. Esta série de etapas (extração, concentração e purificação) é coletivamente chamado de pré-tratamento, e precisa ser realizada para analisar traços de poluentes orgânicos em uma amostra.

p Por último, técnicas de química analítica, como cromatografia gasosa-espectrometria de massa (GC-MS) e cromatografia líquida-espectrometria de massa (LC-MS), são aplicadas à amostra pré-tratada. Ao analisar os dados espectrais resultantes indicando a presença de substâncias contaminantes, é possível determinar o tipo (especiação) e a concentração (quantidade fixa) de poluentes na amostra.

p O monitoramento ambiental é realizado de acordo com os métodos analíticos oficiais de cada país e desempenha um papel vital na identificação e quantificação dos poluentes orgânicos. Contudo, os estágios de pré-tratamento requerem que grandes quantidades de ácido sulfúrico e vários tipos de solvente orgânico volátil sejam usados, e essa exposição é perigosa para quem realiza os processos.

p Uma técnica mais proficiente é, portanto, necessária para transformar as quantidades minúsculas de contaminantes encontradas em amostras ambientais (que foram submetidas a um pré-tratamento complexo) em amostras que podem ser analisadas. Além disso, o uso de aparelhos caros como GC / MS e LC / MS (que podem custar entre centenas de milhares a milhões de dólares americanos) aumenta o custo do processo analítico. A fim de obter uma avaliação precisa da extensão da contaminação, é necessário obter numerosas amostras ambientais. Contudo, só é possível analisar algumas amostras representativas devido aos custos proibitivos dos métodos atuais. Embora a análise instrumental seja adequada para determinar o tipo e a concentração de cada poluente em uma amostra ambiental, este método não pode nos dizer o quão tóxico cada poluente é, nem a toxicidade geral de poluentes múltiplos em uma única amostra.

p Em resposta, esta equipe de pesquisa desenvolveu um método de monitoramento que é completamente diferente dos métodos anteriores, que requerem pré-tratamentos e aparelhos caros para determinar o tipo e a concentração de poluentes em uma amostra ambiental.

p Os animais têm proteínas chamadas receptores químicos, que reconhecem e interceptam substâncias químicas que penetram nas células de fora do corpo. Quando um receptor se liga a uma substância estranha dentro da célula, ele ativa a transcrição de um gene específico. A função normal da proteína criada por esse gene é reagir com a substância estranha e excretá-la do corpo.

p Um exemplo desse tipo de receptor é o AhR (receptor de hidrocarboneto de arila). Dentro das células, O AhR se liga a dioxinas e PCBs de alimentos contaminados. Em seguida, ele cria uma enzima que pode transformá-los em substâncias que são facilmente dissolvidas em água, promovendo assim sua excreção do corpo. Portanto, O AhR desempenha um papel importante ao indicar se as dioxinas e os PCBs são ou não tóxicos para os animais.

p Além disso, o receptor de estrogênio (ER) responde aos hormônios criados dentro do corpo de um animal e está envolvido na expressão de genes importantes para a morfogênese e o crescimento. O ER se liga ao hormônio feminino estradiol e regula estritamente o momento e a quantidade de ativação da transcrição genética para a proteína que deve ser produzida em resposta ao hormônio. Contudo, se o ER, em vez disso, se liga a uma substância química de desregulação endócrina que entrou no corpo por meio de alimentos ou água, então, isso interrompe o tempo e o nível de ativação da transcrição do gene, resultando em efeitos prejudiciais.

p Plantas, por outro lado, são incapazes de se mover depois de criarem raízes, assim, suas raízes se espalham sob o solo para obter os nutrientes necessários para o crescimento. Eles são capazes de absorver nutrientes suficientes, mesmo quando as concentrações são baixas, porque continuam a estender suas raízes. Em outras palavras, as plantas têm a capacidade de acumular substâncias químicas que são absorvidas do solo por meio de suas raízes.

p Esta equipe de pesquisa teve a ideia de um método para monitorar a contaminação ambiental, que envolve a introdução de receptores químicos de origem animal em uma planta, e usá-los para detectar poluentes absorvidos pela planta. Eles criaram uma planta AhR para monitoramento de PCB e uma planta ER para monitorar produtos químicos com desregulação endócrina. Quando essas plantas foram cultivadas em solo e culturas que continham os respectivos contaminantes, os poluentes absorvidos pelas raízes ligados aos receptores dentro das células, ativar a transcrição do gene repórter. Assim, é possível monitorar os poluentes detectando este repórter.

p Plantas AhR podem detectar CB126, qual é o PCB mais tóxico, bem como outros tipos (CB77, CB118). Por outro lado, Plantas ER podem detectar octilfenol (OP, um tipo de alquilfenol), além do hormônio feminino 17ß-estradiol, os inseticidas fipronil e imidaclopride, e o ácido organofluoro-perfluorooctanossulfônico (PFOS). É sabido que esses produtos químicos contaminam o solo e os sistemas hídricos. A equipe de pesquisa descobriu que essas plantas demonstravam albinismo e anormalidades estruturais, como raízes mais curtas quando poluentes estavam presentes. Isso indica que é possível detectar poluentes de uma forma observável que é ainda mais simples do que a detecção de repórter.

p Os resultados desta pesquisa mostram que a coleta de grandes amostras ambientais para monitoramento é desnecessária e que é possível detectar contaminantes usando pequenas quantidades de solo (alguns gramas) ou água (cerca de 10 ou mais mililitros). Além disso, é possível investigar se uma amostra ambiental contém substâncias químicas tóxicas com o método de monitoramento que usa receptores químicos para indicar toxicidade.

p Para o monitoramento ambiental de poluentes orgânicos, é vital coletar o maior número possível de amostras para compreender com precisão a extensão da poluição. Contudo, não é possível que várias amostras sejam analisadas com os métodos oficiais atuais devido ao tempo e dinheiro que isso exigiria. O método que esta equipe de pesquisa desenvolveu é muito mais simples, e apenas requer que as plantas sejam cultivadas com uma pequena amostra de solo e água, e a presença de poluentes a serem avaliados por meio de detecção de repórter e observação do crescimento da planta. Além disso, também permite avaliar a toxicidade de poluentes não abrangidos pelos métodos oficiais. Portanto, este novo método seria adequado para rastrear numerosas amostras ambientais antes da confirmação do tipo e concentração de poluentes de acordo com métodos analíticos oficiais.

p Neste estudo, os pesquisadores demonstraram que é possível monitorar o PCB e os hormônios ambientais pela introdução de AhR e ER nas plantas. Contudo, os animais têm muitos outros receptores químicos além do AhR e ER. Consequentemente, deve ser possível aplicar este método à monitorização da toxicidade de outras substâncias químicas, através da introdução de diferentes tipos de receptores nas plantas.