Influência de polimorfismos em genes de metabolismo de xenobióticos e reparação de DNA no risco ocupacional de mineiros de carvão a céu aberto

Abstract

A Colômbia tem uma das maiores reservas de carvão do mundo, sendo o quinto exportador mundial do carvão de tipo térmico. Nos processos de extração de carvão a céu aberto uma grande quantidade de partículas de pó e metais pesados são liberados à atmosfera, onde podem formar misturas complexas, constituindo um risco significativo para a saúde dos trabalhadores ocupacionalmente expostos. Além disso, nas minas a céu aberto, o carvão extraído é armazenado na presença de luz solar, gerando incêndios espontâneos que constituem uma importante fonte de emissão de Hidrocarbonetos Aromáticos Policíclicos (HAPs) depois de sua combustão incompleta. O objetivo do presente estudo foi avaliar se polimorfismos nos genes do metabolismo de xenobióticos CYP1A1Msp1, GSTM1nulo, GSTT1nulo e de reparação do DNA XRCC1194Trp e OGG1326Cys podem modificar a suscetibilidade individual aos efeitos adversos causados pela exposição aos resíduos de mineração de carvão, considerando a formação de Micronúcleos (MN) e alguns parâmetros do Ensaio Cometa (Índice de Dano - DI, Frequência de dano - DF e porcentagem de DNA na cauda - Tail % DNA) como biomarcadores de mutagenicidade e genotoxicidade. A população de estudo foi formada por 100 trabalhadores de mineração de carvão a céu aberto ocupacionalmente expostos a resíduos de mineração e 100 controles não expostos. O estudo foi realizado na área mineira de “El Cerrejón”, a maior mina de carvão a céu aberto do mundo, localizada em Guajira, ao Norte da Colômbia. As análises dos valores do Ensaio Cometa demonstraram um incremento significativo no DI, DF e porcentagem de DNA na cauda (Tail % DNA) (p < 0,001) no grupo exposto, comparado com o grupo controle. Também houve um aumento significativo na frequência de MN em trabalhadores expostos, representado por um risco relativo (RR) de quase o triplo (2,88, 95% CI 2,525 – 3,284, p < 0,001) para a população exposta, representando um elevado risco de câncer em relação aos controles correspondentes. Apesar destes, os resultados demonstraram que os polimorfismos nos genes do metabolismo (CYP1A1Msp1, GSTM1nulo, GSTT1nulo) e nos genes de reparação do DNA (XRCC1194Trp e OGG1326Cys) não tiveram nenhum impacto sobre as frequências de MN em linfócitos periféricos dos trabalhadores expostos. Da mesma forma, polimorfismos em genes de metabolismo de xenobióticos (GSTM1nulo, GSTT1nulo e CYP1A1Msp1) não influenciaram os níveis de dano no DNA detectados pelo Ensaio cometa. O genótipo XRCC1194Trp/- apresentou uma tendência de proteção em indivíduos expostos, evidenciada em uma diminuição na frequência de MN, embora não tenha sido significante. A nosso conhecimento, este estudo fornece os primeiros dados para a Colômbia sobre o risco genotóxico associado à exposição os resíduos de mineração de carvão a céu aberto e contribui para estabelecer um mapa geral das frequências genotípicas representativas em populações Latino-Americanas, as quais apresentam uma alta complexidade devido ao elevado grau de mistura étnica.

Colombia has one of the world's largest coal reserves being the fifth biggest thermal coal exporter world-wide. In open-cast coal mining extraction, large amounts of dust particles and heavy metals are released into the atmosphere, where they can form complex mixtures, representing a significant health risks to occupationally exposed workers. In addition, in open-cast mines, extracted coal is stored under sunlight, causing spontaneous fires, being an important source of Polycyclic Hydrocarbons Aromatic (PHAs) emission after incomplete combustion. The aim of our study was to evaluate if polymorphisms in metabolisms genes CYP1A1Msp1, GSTM1null, GSTT1null and DNA repair XRCC1194Trp and OGG1326Cys could modify individual susceptibility to adverse coal exposure effects caused by the exposition to coal mining residues considering the Micronucleus formation (MN) and Comet Assay parameters (Damage Index (DI), Damage Frequency (DF) and Tail % DNA) as endpoint s for mutagenicity and genotoxicity. The study population comprised 100 open-cast coal mining workers occupationally exposed to coal residues and 100 non-exposed controls. The study was conducted in the coal mining area of “El Cerrejón”, the world’s largest open-cast coal mine, located in Guajira North Colombia. The analysis of Comet assay values indicated a significant increase in the DI, DF and Tail % DNA (p < 0.001) in the exposed group in comparison to the non-exposed control group. There was also a significant MN frequency increase in exposed workers, represented by a relative risk (RR) of almost the triple (2.88, 95% CI 2.525 – 3.284, p < 0.001) for the exposed population, representing a higher risk in relation to the matched non-exposed control. Despite of this, the results show that polymorphisms in the metabolism genes (CYP1A1Msp1,, GSTM1null, GSTT1null) and DNA repair genes (XRCC1194Trp and OGG1326Cys) had no impact on MN frequencies in peripheral lymphocytes of exposed workers. Similarly, polymorphisms in metabolism genes (CYP1A1Msp1,, GSTM1null, GSTT1null) did not influence levels of DNA damage detected by comet assay. XIV The XRCC1194Trp/- genotype shows a protective effect evidenced by a decreased MN frequency in exposed individuals, although with no statistics significance. To our knowledge, this study provides the first data in the country on a genotoxic hazard associated to exposure to coal residues by mining activities and contributes to establishing a general map of representative genotype frequencies in the Latin-American population, which is quite complex given the high degree of ethnic admixture and stratification.