METAIS Universidade Federal do Rio de Janeiro

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1 METAIS Universidade Federal do Rio de Janeiro
Instituto de Estudos de Saúde Coletiva -IESC/UFRJ METAIS CARMEN ILDES R. FRÓES ASMUS

2 METAIS Existem na natureza: carga de fonte antropogênica excede as contribuições de fontes naturais; Dispersão para o ambiente: extração, produto utilizável; descarte, reciclagem e destruição A toxicidade dos metais é apenas uma questão de concentração, local e tempo

3 POTENCIAL CARCINOGÊNICO
METAIS POTENCIAL CARCINOGÊNICO Metal EPA IARC Chumbo B2 2B Cádmio B1 1 Zinco D ------ Cobre 3 Arsênio Cromo VI Níquel metálico A

4 METAIS PESADOS Metal de alta gravidade específica;
Têm grande afinidade por grupamentos orgânicos em solos, sedimentos e tecidos biológicos: Bioacumulação; Biomagnificação na cadeia alimentar e; Persistência no ambiente.

5 METAIS PESADOS FONTES ANTROPOGÊNICAS PARA O AMBIENTE Fertilizantes
Pesticidas Água de irrigação contaminada e queimadas na zona rural Combustão de carvão e óleo Emissões veiculares Incineração de resíduos urbanos e industriais Mineração, fundição e refinamento EXPOSIÇÃO PROFISSIONAL: trabalho em metalúrgicas, mineração e aplicação de pesticidas

6 FATORES QUE INTERFEREM NA TOXICIDADE DOS METAIS
Interação com elementos essenciais: ferro, proteínas, fósforo, cálcio, vitamina A, C e D; Formação de complexos de metal – proteína; Interação entre metais; Idade e estágio de desenvolvimento; Hábitos: fumo, álcool. Forma química e especificação Reações imunológicas: reações de hipersensibilidade, anafiláticas; hipersensibilidade retardada, Nível e duração da exposição

7 Aumento da retenção no osso FERRO ZINCO
EFEITOS DOS FATORES NUTRICIONAIS E CONTAMINANTES DA DIETA SOBRE A CAPTAÇÃO DE CHUMBO FATOR Nível na dieta EFEITO CÁLCIO BAIXO ALTO Aumento da absorção Aumento da retenção no osso FERRO ZINCO Aumento da absorção e da transferência pelo leite materno COBRE FÓSFORO Aumento da captação e retenção

8 CHUMBO

9 FONTES DE EXPOSIÇÃO Fabricação e reforma de baterias elétricas;
Fabricação de pisos, azulejos e cerâmicas; Fabricação de vidros e cristais; Funilaria de automóveis; Mineração de chumbo Fabricação e uso de ligas e compostos de chumbo:pigmentos, tintas, vernizes, esmaltes Cerâmica. Gráfica

10 TOXICOCINÉTICA 1. ABSORÇÃO 1.1. Via Respiratória
Principalmente em exposição ocupacional 1.2. Via oral Principalmente em crianças (tintas, poeiras) jejum 1.3. Via cutânea: pequena 2. DISTRIBUIÇÃO  Carga corpórea total: 3% circulante  50% ligado a hemoglobina

11 TOXICOCINÉTICA 3. ACUMULAÇÃO  Ossos
4. AÇÃO TÓXICA: fração livre no plasma 5. ELIMINAÇÃO  Principalmente renal, suor, leite materno 6. MEIA VIDA  Sangue: 28 a 36 dias  Tecidos moles: 46 dias  Osso: 10 a 20 +

12 BIOTRANSFORMAÇÃO DO CHUMBO CHUMBO DIFUSÍVEL NO PLASMA
INGRESSO NO ORGANISMO V.RESP % V. GASTRO. 5-10% eritrócitos não difusível Chumbo ligado aos Chumbo nos “tecidos duros:” ossos, dentes, cabelos. (reservatório) BIOTRANSFORMAÇÃO DO CHUMBO CHUMBO DIFUSÍVEL NO PLASMA Chumbo nos “tecidos moles”. fígado, rins,sistema nervoso, medula óssea. Chumbo ligado às proteínas plasmáticas EXCREÇÃO: URINA, FEZES, SUOR

13 TOXICODINÂMICA VASOESPASMO AÇÃO TÓXICA DIRETA
► Alteração na função de vários neurotransmissores (colinérgicos, noradrenérgicos e dopaminérgicos). ► Bloqueio das enzimas necessárias à formação das hemácias.

14 EFEITOS SOBRE OS SISTEMAS ORGÂNICOS
- ALTERAÇAO DA SÍNTESE DO HEME; REDUÇÃO DA VIDA MÉDIA DAS HEMÁCIAS - ANEMIA HIPORREGENERATIVA - ALTERAÇÃO DA FERTILIDADE MASCULINA - ALTERAÇÕES DA REPRODUÇÃO - MODIFICAÇÕES CROMOSSÔMICAS? VASO ESPASMO PB++ AÇÃO TÓXICA DIRETA - ENCEFALOPATIA AGUDA - ENCEFALOPATIA VASCULAR - ENCEFALOPATIA CRÔNICA - ARTERIOSCLEROSE CEREBRAL - EPILEPSIA - ESCLEROSE LATERAL AMIOOTRÓFICA (?) - NEUROPATIA PERIFÉRICA - ALTERAÇÃO DA HABILIDADE PSICOMOTORA - ALTERAÇÃO DO SÓCIO-EMOTIVO - ALTERAÇÃO DA FUNCIONALIDADE SENSORIAL - CÓLICA SATURNINA - AUMENTO DA PREVALÊNCIA DE ÚLCERA/ GASTRITE - INSUFICIÊNCIA RENAL AGUDA - NEFROANGIOSCLEROSE SATURNINA - ARTROPATIA GOTOSA

15 Degeneração esclerohialina dos glomérulos
AÇÃO DO CHUMBO SOBRE O SISTEMA RENAL CHUMBO vaso - espasmo das arteríolas renais aferentes Alteração da parede vascular Ativação do Sistema R-A-A Hipóxia tecidual Elevação da pressão arterial Nefro – angioesclerose Redução do transporte ativo Reabsorção e excreção de solutos Gota Insuficiência renal Dano tubular proximal Degeneração esclerohialina dos glomérulos

16 ALTERAÇÕES CAUSADAS PELO Pb E OUTROS AGENTES NO CICLO DE SÍNTESE DO HEME
CICLO DE KREBS SUCCINIL - COA + GLICINA ALA - SINTETASE PORFIRIA, FENOBARBITAL - CHUMBO ÁCIDO DELTA-AMINOLEVULÍNICO ALA-DESIDRATASE ÁLCOOL CHUMBO PORFOBILINOGÊNIO UPG-ISOMERASE PORFIRIA UROPORFIRINOGÊNIO III UPG-DESCARBOXILASE COPRO PORFIRINOGÊNIO III CBG-DESCARBOXIL - CHUMBO, ÁLCOOL PROTOPORFIRINA IX + FERRO HEME-SINTETASE CHUMBO HEME ATIVIDADE ENZIMÁTICA + ATIVIDADE ENZIMÁTICA -

17 CONCENTRAÇÃO DE CHUMBO NO SANGUE e EFEITOS SOBRE A SAUDE
PbS (µg/dL) 10 20 30 40 50 100 ADULTOS Hipertensão ↑ Protoporfirina eritrocitária ↓ audição Infertilidade; efeitos renais; neuropatia Fadiga, cefaléia, dor abdominal ↓ síntese do Heme, Hg; anemia, sintomas gastrintestinais, cefaléia, tremor Letargia, tonteiras Encefalopatia CRIANÇAS Alts. Desenvolvimento Lesão QI; ↓ Velocidade de condução nervosa ↓ Metabolismo vit. D Alteração da síntese de Hemoglobina (Hg) Cólica abdominal, neuropatia Encefalopatia, anemia, nefropatia, tonteiras.

18 BIOMARCADORES DE EXPOSIÇÃO: Chumbo no sangue (PbS):
Níveis elevados: exposição recente Níveis baixos: exposição crônica 2. Chumbo no cabelo Exposição intermediária (2 meses): crianças 3. Chumbo na urina Níveis baixos e flutuantes de excreção. 4. Chumbo nos ossos Fluorescência por raio X Exposição crônica 5. Chumbo nos dentes Esmalte (pré-erupção) ; Dentina

19 BIOMARCADORES DE EFEITO: por inibição da VIA de síntese do HEME
1. Inibição da Delta ALA-desidratase ALA desidratase no sangue: ↓ Açido delta aminolevulínico (ALA-U) na urina: ↑ 2. Inibição da Heme-sintetase Acúmulo de protoporfirinas nos eritrócitos: Zincoprotoporfirina eritrocitária (ZPP): 90% - método de hematofluorimetria. Protoporfirina eritrocitária livre (FEP), Protoporfirina eritrocitária (EP): método de extração Excreção de coproporfirinas na urina: ↑

20 BIOMARCADORES DE EFEITO: por inibição da VIA de síntese do HEME
Zincoprotoporfirina eritrocitária (ZPP): Exposição passada: últimos 4 meses. Concentração aumenta a partir de níveis de PbS 25 – 30 µg/dL: “crianças”. 2. Outras doenças ou condições que alteram a síntese do Heme: porfiria, cirrose, deficiência nutricional de ferro, idade e alcoolismo: ↑ das protoporfirinas

21 Nível de chumbo no sangue (PbS)
Tabela: Biomarcadores de exposição e efeito para o chumbo correlacionados com os níveis de chumbo no sangue a partir dos quais são alterados. BIOMARCADOR Nível de chumbo no sangue (PbS) PbS > 10g/dL Inibição da atividade da ALA-D nos eritrócitos g/dL Aumento dos níveis de ALA-U > 35g/dL (adultos) > g/dL (crianças) Inibição da atividade da NADS (adenina dinucleotideo sintetase) nos eritrócitos > 40g/dL Aumento dos níveis de ZPP > g/dL Fonte: Toxicological profile for Lead, ATSDRa/1999.

22 BIOMARCADORES DE EXPOSIÇÃO E EFEITO E PARÂMETROS DE NORMALIDADE ACEITOS PELA LEGISLAÇÃO BRASILEIRA
VALOR NORMAL NÍVEL LIMÍTROFE Chumbo no sangue Até 40µg/dL 60µg/dL Chumbo na urina Até 60µg/dL 150µg/dL ZPP Até 75 µg/dL 200 µg/dL Protoporfirinas livres Até 60 300 ALA-U Até 4,5mg/g de creatinina 15mg/g de creatinina Coproporfirina U Até 150 µg/dL

23 Classificação, segundo o CDC, da intoxicação pelo Chumbo na infância e tratamento sugerido
CLASSE I IIA IIB III IV V PbS (µg/dL) <= 9 10 – 14 15 – 19 20 – 24 >= 70 INTERPRETAÇÃO E AÇÃO Normal Educação dos pais, comunicação ao serviço de saúde da comunidade, re-screnning em 3 meses. Educação dos pais, avaliação e correção de deficiência de ferro, re -screnning em 3 meses. Caso nível persista considerar CLASSE III. Re - testagem em 1 mês; avaliação médica completa; considerar QUELAÇÃO. Re - testagem em 24 horas; avaliação médica completa; avaliação ambiental e tratamento médico incluindo QUELAÇÃO, dentro de 48 horas. Emergência médica: re-testagem imediata, hospitalização e início do tratamento imediato. Identificação e remoção da fonte de chumbo.

24 ESTAGIAMENTO DA INTOXICAÇÃO PELO CHUMBO
INTOXICAÇÃO LEVE 1. DOSE CORPORAL BAIXA: . Processo de trabalho não muito precário e/ou . Tempo de exposição curto e/ou . Ausência de fatores de aumento de risco INDICADORES BIOLÓGICOS NÃO MUITO ELEVADOS ( Pb-S < 70mcg/dl; ALA - U<15mg/l ). 2. AUSÊNCIA DE COMPROMETIMENTO DOS SISTEMAS RENAL E/OU NERVOSO: .Provas de função renal sem alterações e ausência de sintomas / sinais de neuropatia central ou periférica.

25 ESTAGIAMENTO DA INTOXICAÇÃO PELO CHUMBO
INTOXICAÇÃO MODERADA 1. Ausência de comprometimento dos sistemas renal e/ou nervoso: - Provas de função renal sem alterações e ausência de de sintomas / sinais de neuropatias central ou periférica. 2. Dose corporal elevada: . Processo de trabalho precário e/ou . Tempo de exposição elevado e/ou . Presença de fatores de aumento de risco . INDICADORES BIOLÓGICOS ELEVADOS ( Pb-S > ou = 70 mcg/dl; ALA - U > ou = 15mg/g ).

26 ESTAGIAMENTO DA INTOXICAÇÃO PELO CHUMBO
INTOXICAÇÃO GRAVE 1. Dose corporal elevada: . Processo de trabalho precário e/ou . Tempo de exposição elevado e/ou . Presença de fatores de aumento de risco . INDICADORES BIOLÓGICOS ELEVADOS ( Pb-S > ou = 70 mcg/dl; ALA - U > ou = 15 mg/g ). 2. Presença de comprometimento dos sistemas renal e/ou nervoso:

27 TRATAMENTO DA INTOXICAÇÃO CRÔNICA POR CHUMBO
. INTOXICAÇÃO LEVE 1. Afastamento do trabalho 2. Hidratação oral . INTOXICAÇÃO MODERADA 3. Terapia quelante

28 TRATAMENTO DA INTOXICAÇÃO CRÔNICA POR CHUMBO
. INTOXICAÇÃO GRAVE Função renal normal 1. Afastamento do trabalho 2. Hidratação oral 3. Terapia quelante 4. Acompanhamento especializado Função renal comprometida 3. Acompanhamento especializado (nefrologia) e definição de condutas específicas

29 ARSÊNICO

30 ARSÊNICO Amplamente distribuído na natureza
USOS E FONTES DE EXPOSIÇÃO: Impureza em minas de : cobre, chumbo, zinco, estanho, ouro; Fabricação e utilização de inseticidas, herbicidas e fungicidas ( principal uso nos USA); Industria de colorantes; No passado: uso terapêutico Ex: tratamento da Psoríase

31 ARSÊNICO Empalhamento de animais;
Algumas etapas na industria de vidro; Industria eletrônica; Fumaça de cigarros: tabaco cultivado em solo tratado com herbicidas arsenicais → câncer A água em geral contém poucos microgramas por litro: USA: 5µg/L. Algumas regiões (México, Argentina, Chile) tem água enriquecida de arsênico inorgânico por razões geológicas. Seafood: 90% arsênico orgânico que tem baixa absorção.

32 ARSÊNICO Mecanismo de ação celular: provável interferência em enzimas mitocondriais → alteração na respiração celular Absorção Via Oral Intoxicação criminosa ou acidental Exposição profissional: mãos - pesticidas Via Respiratória Exposição profissional : poeiras e vapores Via Cutânea: absorção importante ácido arsênico, cloreto de arsênico

33 ARSÊNICO meia-vida: aproximadamente 10 a 30 horas.
Biotransformação Transformação in vivo de formas inorgânicas em metabólitos metilados: detoxificação. Exposição pode exceder a capacidade de biotransformação: detoxificação parcial. meia-vida: aproximadamente 10 a 30 horas. transferência placentária: correlação mãe-feto (RELATO) Eliminação: urina.

34 ARSÊNICO Toxicidade Aguda Via Oral (altas doses):
dor abdominal, vômitos, queimaduras na boca, diarréia abundante, desidratação (~= cólera), choque hipovolêmico insuficiência renal aguda: orgânica e funcional Hepatite pancitopenia: granulopenia taquicardia ventricular óbito: 12 a 48 horas ou: dermatite esfoliativa e polineuropatia sensitivo - motora, 1 a 2 semanas. Reversível.

35 ARSÊNICO Aguda Via Respiratória irritação das vias respiratórias
alteração SN: cefaléia, vertigem, dor em membros inferiores e superiores alterações digestivas: vômitos, diarréia, dor abdominal alterações oculares: dermatite palpebral, conjuntivite cianose da face

36 ARSÊNICO Toxicidade (aguda/crônica)
Neuropatia periférica sensitivo – motora (desmielinização dos axônios longos): parestesia simétrica dolorosa proximal para distal; dor nos membros inferiores e superiores; alterações da marcha; fraqueza muscular.

37 ARSÊNICO Toxicidade Crônica ALTERAÇÕES CUTÂNEAS multiformes
principalmente mãos e pés edema e rubor facial; lesões ulcerativas, dolorosas; hiperqueratose palmoplantar; hiperpigmentação; bandas brancas nas unhas; despigmentação “gotas”.

38 ARSÊNICO Hepáticas Vias oral e respiratória: icterícia, aumento de transaminases  cirrose Circulação periférica: Água (Taiwan e Chile): acrocianose, fenômeno de Raynaud  gangrena MIS (blackfoot disease)

39 ARSÊNICO CARCINOGENICIDADE
Grupo 1 (IARC): pulmão (epidermóide, 35 a 45 anos) Cutâneo (VO/VC) : basocelular (múltiplas lesões em palmas e solas  luz UV). Hemangiosarcoma do fígado. Leucemia, linfoma, outros (bexiga, rim, próstata) POPULAÇÃO GERAL: próximo a fundição de cobre, chumbo, zinco

40 CADMIO É um metal tóxico moderno. Até 50 anos atrás, pouco uso industrial USOS E FONTES DE EXPOSIÇÃO galvanização: propriedade não corrosiva pigmentos de tintas e plásticos baterias níquel-cádmio cigarro sub-produto da mineração e fundição do Zinco e chumbo alimentação: ostras / vegetais que absorvem Cd a partir do solo ou água (de irrigação) contaminados ou de fertilizantes usados na agricultura

41 CADMIO Metabolismo Absorção Via respiratória: 15% a 30%
(importância em cigarros: 1 a 2 microgramas / cig.) Via Digestiva: 5% a 8% Deficiência de cálcio, ferro, proteínas. Transporte: hemácias e albumina Depósito: 50% a 75% - fígado / rins Eliminação: urina Meia-vida incerta: muitos anos

42 CADMIO Toxicidade Aguda Via oral (alimentos e bebidas contaminados)
náuseas, vômitos, dor abdominal. Via Respiratória: (aquecimento de materiais) pneumonia química, edema pulmonar.

43 CADMIO alterações funcionais: Crônica
1- Doença tubular renal: túbulo proximal alterações morfológicas (inespecíficas): fibrose. alterações funcionais: - proteinúria tubular: PTN de baixo peso molecular B2Microglobulina. - presença de PTN de elevado peso molecular albumina e transferrina: lesão glomerular. - patogênese desconhecida. - lesão progressiva: persistência de alterações após cessada a exposição (elevada carga corporal / deslocamento do complexo cádmio-ptn do fígado)

44 CADMIO 3- Doença pulmonar obstrutiva crônica
2 - Doença do sistema esquelético Excreção de cálcio: dor óssea, osteomalácia e/ou osteoporose. Doença Itaí-Itaí: deformidade óssea e doença renal crônica (provavelmente existência de co-fatores: deficiência de vitamina D). Hipertensão e efeitos cardiovasculares Efeito hipertensor? 3- Doença pulmonar obstrutiva crônica

45 CADMIO INDICADORES BIOLÓGICOS
Cádmio urinário: exposição recente, carga corporal, concentração renal de cádmio  bom índice para exposição alta. Metalotioneína na urina: relação com cádmio. TRATAMENTO Indução da metalotioneína: zinco, cobalto e selênio.

46 METAIS ESSENCIAIS Com potencial para toxicidade: cobalto, cobre, ferro manganês, magnésio, molibdêmio, selênio e zinco. Metais essenciais nutricionalmente: deficiência produz alterações funcionais ou estruturais, que estão relacionadas ou são consequência de alterações bioquímicas específicas que podem ser revertidas pela presença do metal.

47 ZINCO Metal sólido, azul claro, amplamente distribuído na natureza;
É um metal essencial ao metabolismo humano: interage com proteínas para regular a síntese de DNA e RNA, controlar a neurotransmissão, atua junto ao hormônio do crescimento, mantém a integridade da membrana celular ; Forma metálica pura: revestimento metálico, ligas metálicas para formar latão e bronze, baterias de células secas; Compostos (cloreto, acetato, óxido, sulfato): tintas, cerâmicas, preservação de madeiras, indústria farmacêutica (bloqueadores solares, desodorantes, bebidas para atletas, preparados para acne, etc.)

48 ZINCO TOXICOCINÉTICA ABSORÇÃO Via digestiva: dieta
Via respiratória: fumos e poeiras Via cutânea: preparados tópicos BIOTRANSFORMAÇÃO No sangue: liga-se a proteínas Concentração: fígado (50%), pâncreas, retina, rins, próstata e músculos Forma complexos com proteínas intracelulares ELIMINAÇÃO: fezes (70%), urina (15%), suor (25%) e leite materno

49 ZINCO TOXICODINÂMICA INTOXICAÇÃO AGUDA Sintomas gastrointestinais
Cloreto de zinco: Ingestão: lesões cáusticas ao esôfago e estômago Inalação: irritação de vias aéreas, olhos (irite, glaucoma), pele (úlceras), faringe - tosse e dispnéia. Edema pulmonar e pneumonite tóxica; Óxido de zinco: febre dos fumos metálicos (inalação) – febre, calafrios, mialgia e cefaléia 4 a 6 horas após exposição Sais de zinco: dermatites irritativas de contato INTOXICAÇÃO CRÔNICA Ingestão de altas doses de suplementos: leucopenia e anemia sideroblástica

50 ZINCO MONITORAMENTO DA EXPOSIÇÃO: dosagem de zinco
no sangue (soro e plasma): 95 a 110µg/dl na urina: 0.5mg/24h nas fezes DOS EFEITOS Exposição aguda: dosagem dos níveis de metalotioneína eritrocitária Controle pulmonar e hematológico

51 COBRE Metal sólido avermelhado
Elemento essencial para o organismo: participa da respiração celular, defesa contra radicais livres, neurotransmissão e síntese de tecido conectivo. FONTES DE EXPOSIÇÃO Indústria elétrica: produção de cabos e interruptores; Galvanoplastia de níquel, zinco, cromo; Fabricação de tubulações resistentes a corrosão; Produção de utensílios Acetato de cobre: pigmento de tintas de cores verde ou azul; inseticida e fungicida; impressão

52 COBRE FONTES DE EXPOSIÇÃO
Brometo de cobre: indústria fotográfica; preservação de madeiras; eletrólito de baterias; Cloreto de cobre: desinfetantes; fogos de artifício; catalisador de reações eletro-químicas Carbonato de cobre: pigmentos; fogos de artifício; inseticidas e fungicidas; adstringente em pomadas. Sulfato de cobre: agricultura, indústria têxtil e do petróleo; curtimento do couro, fabricação de borracha e aço Óxido cúprico: pigmento negro para cerâmicas

53 COBRE TOXICOCINÉTICA INGESTÃO: 1.2 – 5mg/d (adulto)
INALAÇÃO: poeiras e fumos ABSORÇÃO DÉRMICA: preparados tópicos BIOTRANSFORMAÇÃO 75% ligado a proteínas plasmáticas; Acúmulo no fígado, músculos e ossos ELIMINAÇÃO Fezes

54 COBRE TOXICODINÂMICA Febre dos fumos metálicos
INALAÇÃO:Irritação de narinas, olhos e cavidade oral; perfuração de septo nasal e úlceras; cefaléia, tonteiras INGESTÃO: Anorexia, naúseas e diarréia, cólica abdominal INGESTÃO INTENCIONAL:lesão renal e hepática e óbito Doença granulomatosa hepática Angiosarcoma hepático (agrotóxicos ?) Alterações reprodutivas ? Níveis séricos: 0.87 a 1.37mg/l