Seasonal changes in river water pollution levels induce oxidative stress and DNA damage in human keratinocytes

Background: Seasonal heavy metal pollution of river waters poses a significant risk to environmental and human health; yet its biological effects are often insufficiently characterized.Aims: The aim of this study was to investigate the seasonal variations in river water pollution and to evaluate the associated cytotoxic, oxidative, and genotoxic effects of these waters on human keratinocytes using an integrated in vitro approach.Methods: This study collected river water samples during the four seasons and evaluated their cytotoxic and genotoxic impacts in human keratinocytes using an integrated in vitro approach.The cells were exposed to the samples for 24 and 48 h.Cytotoxicity was assessed via the 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5 diphenyl tetrazolium bromide assay, elemental accumulation by inductively coupled plasma-mass spectrometry, and oxidative and genotoxic responses by assessing reactive oxygen species (ROS) and 8-hydroxy-2′-deoxyguanosine (8-OHdG) levels.Results: All samples induced time-and season-dependent cytotoxicity, whereas control cells were unaffected.Autumn-collected samples exhibited the maximal cytotoxicity, with cell mortality ranging from 38.94% to 80.09% at 24 h and increasing to 56.97%-81.03% at 48 h.Spring-collected samples induced the second-highest lethality, with cell death reaching ≤90.03% at 48 h.Enhanced cytotoxicity was associated with elevated cellular levels of Fe, Al, Cr, Ni, Ca, and Sr at 24 h and Ti, Mn, Zn, Cu, and P at 48 h, indicating rapid uptake and delayed accumulation patterns.River water exposure also significantly increased ROS generation (p < 0.005) and 8-OHdG Özet Dayanak: Nehir sularının mevsimsel ağır metal kirliliği, çevre ve insan sağlığı için önemli bir risk oluşturmaktadır ancak biyolojik etkileri genellikle yeterince tanımlanmamıştır.Amaçlar: Bu çalışmanın amacı, nehir suyu kirliliğindeki mevsimsel değişimleri araştırmak ve bu suların insan keratinositleri üzerindeki ilişkili sitotoksik, oksidatif ve genotoksik etkilerini bütünleşik bir in vitro yaklaşım kullanarak değerlendirmektir.Yöntemler: Bu çalışmada, dört mevsim boyunca nehir suyu örnekleri toplanmış ve entegre bir in vitro yaklaşım kullanılarak insan keratinositlerinde sitotoksik ve genotoksik etkileri değerlendirilmiştir.Hücreler, 24 ve 48 saat boyunca örneklerle temas ettirilmiştir.Sitotoksisite, 3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5-difeniltetrazolyum bromür testi ile, element birikimi indüktif eşleşmiş plazma-kütle spektrometrisi ile ve oksidatif ve genotoksik tepkiler reaktif oksijen türleri (ROS) ve 8-hidroksi-2′-deoksiguanozin (8-OHdG) düzeyleri değerlendirilerek ölçülmüştür.Bulgular: Tüm numuneler zamana ve mevsime bağlı sitotoksisiteye neden olurken, kontrol hücreleri etkilenmemiştir.Sonbaharda toplanan numuneler maksimum sitotoksisite göstermiş, hücre ölüm oranı 24 saatte %38,94 ile %80,09 arasında değişmiş ve 48 saatte %56,97 ile %81,03'e yükselmiştir.İlkbaharda toplanan örnekler, 48 saatte hücre ölümünün ≤%90,03'e ulaşmasıyla ikinci en yüksek ölüm oranını indükledi.Artan sitotoksisite, 24 saatte Fe, Al, Cr, Ni, Ca ve Sr ve 48 saatte Ti, Mn, Zn, Cu ve P hücre seviyelerindeki artışla ilişkiliydi, bu da hızlı alım ve gecikmiş birikim modellerini gösteriyordu.