Genotoxic effect of copper, zinc and cadmium in tobacco (Nicotiana tabacum L.) measured by comet assay

Ubrzani razvoj industrijske proizvodnje uzrokuje sve jače unošenje mnogobrojnih potencijalno toksičnih i mutagenih tvari u okoliš. Među najčešće izvore onečišćenja ubrajamo teške metale, a među njima su bakar, cink i kadmij. Biljke ih akumuliraju, pa na taj način postaju dostupni životinjama i čovjeku. Cilj ovog rada bio je utvrđivanje genotoksičnog učinka bakra, cinka i kadmija pojedinačno i u smjesi na klijance duhana, Nicotiana tabacum L. Primjenom komet-testa kao nespecifičnog biomarkera genotoksičnosti procijenio se učinak različitih koncentracija pojedinih metala, kao i njihovih kombinacija na stupanj oštećenja molekule DNA. Bioakumulacija istraživanih metala potvrdila se analizom sadržaja metala u biljnom tkivu tehnikom optičke emisijske spektroskopije uz induktivno spregnutu plazmu (ICP-OES). Jezgre stanica duhana su tretirane u uvjetima in vitro vodikovim peroksidom kao modelnim genotoksikantom čime je potvrđena osjetljivost komet-testa za utvrđivanje direktne genotoksičnosti na duhanu. Kod klijanaca duhana tretiranih mjesec dana otopinama teških metala utvrđena je indirektna genotoksičnost istraživanih metala komet-testom. Jezgre stanica duhana tretirane su otopinama teških metala i u uvjetima in vitro te je, nakon dva sata tretmana, oštećenje DNA ukazalo i na direktnu genotoksičnost istraživanih metala. Rezultati su pokazali da kadmij utječe na genotoksičnost i bioakumulaciju bakra i cinka. Iz rezultata ovog rada ne može se zaključiti mehanizam njihove međusobne interakcije što ukazuje na njegovu veliku složenost.Increasing amount of toxic and mutagenic substances in the environment is caused by rapid industry development. The most obvious pollutants are heavy metals like copper, zinc and cadmium. Since heavy metals can be accumulated by plants, they become available to other organisms through food chain including animals and men. The main goal of this research was to determine genotoxicity of copper, zinc and cadmium individually and in mixture by comet assay as a non-specific genotoxicity biomarker in tobacco, Nicotiana tabacum L. Bioaccumulations of heavy metals was measured with inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP-OES). Comet assay sensitivity was verified with treating tobacco cell nuclei in in vitro conditions with hydrogen peroxide as a model genotoxicant. Tobacco seedlings were exposed to different concentrations and combinations of heavy metals for one month. Results showed mild indirect genotoxicity of investigated heavy metals. Tobacco cell nuclei were exposed in vitro to different concentrations and combinations of investigated metals for two hours. Results showed mild direct genotoxicity. The results implied influence of cadmium to bioaccumulation and genotoxicity of copper and zinc. The mechanism of their interrelation could not be concluded because intake mechanism is very complex therefore further investigations are needed