Fonte: Profa. Dra. Márcia Valle Real COPPE - UFRJ

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1 Fonte: Profa. Dra. Márcia Valle Real COPPE - UFRJ
TOXICOLOGIA Noções de Toxicologia ambiental Prof. Dr. Vitório dos Santos Junior Fonte: Profa. Dra. Márcia Valle Real COPPE - UFRJ

2 Tópicos Definição de toxicologia e ramos de estudo;
Riscos químicos e riscos ambientais; Caracterização do processo de geração de riscos; - Formas de exposição: ingestão, dérmica, inalação; Classificação dos efeitos: imediatos, retardados, reversibilidade;  Caracterização de Toxidade; A Função Dose-Resposta; Alguns produtos tóxicos significativos: Orgânicos: POPs Metais Pesados

3 Toxicologia - Toxidade é a capacidade relativa de uma substância provocar um dano a um sistema biológico. Já a toxicologia é o estudo dos efeitos nocivos de substâncias estranhas sobre os seres vivos. - A toxidade de uma substância é determinada por meio de exaustivos estudos envolvendo organismos biológicos e não pode ser determinada diretamente utilizando-se os recursos típicos de laboratórios químicos. Em geral, os efeitos toxicológicos são estudados mediante a administração oral ou injeção das substâncias em animais, observando-se como a saúde deles é afetada. Estudos epidemiológicos são diferentes. Eles derivam de pesquisas realizadas com grupos de indivíduos específicos expostos a determinados poluentes, em função de seu local de moradia ou seus hábitos de consumo.

4 Áreas da Toxicologia Aspectos de alimentos ambiental de medicamentos
ocupacional social Aspectos Clínico Analítico Legislação Pesquisa Ilustração: Carlos Rodriguez

5 Conceitos Básicos • Xenobiótico Substância estranha, capaz de induzir efeitos deletérios sobre os organismos. • Tóxico Xenobiótico causador de efeitos deletérios. • Veneno Tóxico causador de graves efeitos, por vezes mortais. • Toxina Substância natural (biotoxina) que provoca efeitos tóxicos. Periculosidade É um fator intrínseco ao xenobiótico que mede a sua capacidade de induzir efeitos adversos nos sistemas biológicos.

6 Faixas de doses letais de várias substâncias
Dose Letal (g/ kg) Substâncias Naturais Substâncias Sintéticas > 10 açúcar 1 NaCl (sal) e etanol malation 0,1 cafeína DDT, tilenol 0,01 - 0,001 nicotina Paration, estricnina (mg/kg) Toxina da cascavel Aflatoxina-B (amendoim) 0,00001 Toxina do tétano e do botulismo Paracelso: O que diferencia um remédio de um veneno é a dose.

7 Categorias de compostos tóxicos
Asfixiantes: compostos que diminuem a absorção de oxigênio pelo organismo. (nitrogênio, monóxido de carbono, cianetos); Irritantes: materiais que causam inflamação nas membranas mucosas (ácido sulfúrico, sulfeto de hidrogênio, HCs aromáticos); Carcinogênicos: provocam câncer (benzeno, aromáticos policíclicos); Neurotóxicos: danos ao sistema nervoso (compostos organometálicos); Mutagênicos: causam mutações genéticas; Teratogênicos: provocam malformações congênitas; Hepatotóxicos: danos ao fígado (tetracloreto de carbono); Fitotóxicos: danos a flora.

8 Condições de exposição
Exposições crônicas- São as que duram entre 10% a 100% do período de vida do ser. Para os seres humanos entre 7 e 70 anos. • Exposições subcrônicas – São aquelas de curta duração, menores do que 10% do período vital. • Exposições agudas.- São exposições de um dia ou menos e que ocorrem em um único evento.

9 As vias de exposição   Os efeitos tóxicos podem ser provocados por meios químicos, por radiação ou até por ruído e dependem das vias de exposição. Elas indicam como as substâncias penetram nos organismos. Para o ser humano as principais vias são por: -     Contato com a pele; -     Inalação; -     Ingestão. Existem vários métodos para classificar a toxidade dos materiais, os quais estão baseados na freqüência e na duração da exposição e podem ser classificados em três categorias: 1 - Efeitos Tóxicos em Geral 2 - Testes Especiais 3 - Testes em Seres Humanos

10 1 - Efeitos Tóxicos em Geral - São estudos realizados para avaliar os danos que uma substância pode provocar, baseando-se na duração da exposição.  2 - Testes Especiais - São estudos específicos para avaliar os efeitos das exposições aos órgãos-alvo (que são os mais afetados pela exposição), ou para avaliar efeitos específicos sobre o ser humano. 3 - Testes em Seres Humanos - São testes projetados, controlados e conduzidos por médicos e toxicologistas para determinar níveis máximos de exposição de uma substância ao ser humano, considerando as vias de exposição. Outros estudos são baseados em dados epidemiológicos e em estatísticas que têm sua origem na medicina do trabalho.

11 Tabela de Toxidade Relativa por Ingestão
CLASSIFICAÇÃO DE TOXIDADE POR VIA DE EXPOSIÇÃO Diversos são os índices de toxidade disponíveis na literatura técnica pertinente à toxicologia, e cada um deles destina-se a uma aplicação relacionada à proteção da saúde humana ou de sistemas ecológicos específicos. Como já visto anteriormente, a toxidade também depende da via de exposição. Relacionam-se, a seguir, as principais vias pelas quais os produtos perigosos podem atingir os seres vivos. Tabela de Toxidade Relativa por Ingestão  CLASSE DE TOXIDADE Provável Dose Letal Oral Super Tóxico < 5mg/kg Extremamente Tóxico 5,1-50 mg/kg Muito Tóxico mg/kg Moderadamente Tóxico 0, g/kg Ligeiramente Tóxico 5, g/kg Praticamente Atóxico Maior do que 15 g/kg Fonte: CROWL,1995

12 Principais efeitos deletérios
1. Alterações cardiovasculares e respiratórias; 2. Alterações do sistema nervoso; 3. Lesões orgânicas: ototoxicidade, hepatotoxicidade, nefrotoxicidade, etc; 4. Lesões carcinogênicas / tumorigênicas; 5. Lesões teratogênicas (malformações do feto); 6. Alterações genéticas aneuploidização - ganho ou perda de um cromossomo inteiro. clastogênese - aberrações cromossômicas com adições, falhas, re-arranjos de partes de cromossomos. mutagênese - alterações hereditárias produzidas na informação genética armazenada no DNA (ex. radiações ionizantes).

13 7. Infertilidade - masculina, feminina ou mista.
teratogênese - provocada por agentes infecciosos ou drogas. aborto - precoce ou tardio 8. Alterações da capacidade reprodutora 9- Alguns exemplos: Vitamina A - Atraso mental; cérebro e coração. Talidomida - Coração e membros. Fenobarbital - Palato; coração; atraso mental. Álcool - Defeitos faciais; atraso mental. Cloranfenicol - Aplasia medular

14 Interações entre substâncias
A exposição simultânea a várias substâncias pode alterar uma série de fatores (absorção, ligação protéica, metabolização e excreção)que influem na toxicidade de cada uma delas em separado. Assim, a resposta final a tóxicos combinados pode ser maior ou menor que a soma dos efeitos de cada um deles, podendo-se ter: Efeito Aditivo - efeito final igual à soma dos efeitos de cada um dos agentes envolvidos; Efeito Sinérgico - efeito maior que a soma dos efeitos de cada agente em separado; Potencialização - o efeito de um agente é aumentado quando em combinação com outro agente; Antagonismo - o efeito de um agente é diminuído, inativado ou eliminado quando se combina com outro agente.

15 Danos provocados pela poluição à saúde
Para fazer qualquer afirmação significativa sobre os efeitos da poluição na saúde do homem, deve-se considerar as dosagens que os organismos estão recebendo: Dose =  (Concentração do poluente) x d(tempo) Interesse atual na poluição e saúde é mais direcionado para o longo prazo, baixas concentrações de exposição (que levam a problemas crônicos). Curto prazo, altas concentrações de exposição (que levam a efeitos agudos) ocorrem somente em acidentes industriais ou episódios de poluição atmosférica emergenciais.

16 A Função Dose-Resposta
- Para determinar qual a dosagem é nociva, é necessária uma curva de dose-resposta. - A função dose-resposta mede os danos resultantes de uma atividade impactante, em um determinado meio. As medidas dos danos são obtidas a partir das relações físicas entre causa e efeito de um determinado dano ambiental. - As “funções de dano” ou “funções dose-resposta” relatam o nível da atividade impactante, que devem ser associadas ao nível e ao tipo de poluente, com o grau de impacto sobre o meio ambiente natural e o construído, ou ainda sobre a saúde da população, por exemplo em função do aumento de incidência de doenças respiratórias.

17 A Função Dose-Resposta
- A curva dose-resposta deve ser construída para um único poluente, não para poluição atmosférica como um todo. A sinergia, ou seja, efeito de dois poluentes juntos, pode ser maior que a soma do efeito de cada poluente separadamente. - Os dados para a construção das “funções dose-resposta” provêm, basicamente de duas fontes (Tolmasquim et al., 1999) a saber: Estudos de campo, como por exemplo, estudos epidemiológicos relacionando as doenças provocadas (resposta) pela variação de concentração de poluentes (dose); Procedimentos experimentais controlados.

18 A Função Dose-Resposta
Uma curva dose-resposta hipotética: Considerando exposição homogênea da população a um único poluente por um período de tempo específico. Resposta (danos ao público) Limite da Dose Dose (concentração de poluente no ar) Fonte: Nevus, N. (1995)

19 Aplicação da Função Dose-Resposta
Para aplicar a “função dose-resposta”, é recomendável seguir as seguintes etapas : I - Caracterizar as Emissões: - Caracterizar os poluentes emitidos, quantificando suas taxas de emissões; II - Determinar como ocorrerá a Dispersão de Poluentes: Determinar através do uso de modelos computacionais: a) a dispersão e concentração dos poluentes, b) a distribuição espaço temporal das concentrações.

20 Aplicação da Função Dose-Resposta
III - Determinar o Risco Individual: A partir das concentrações anuais médias (item II), e no caso particular das danos relacionados à saúde, buscar os dados de vulnerabilidade que relacionam às concentrações de poluentes aos potenciais danos causados à saúde humana, ou seja a mortalidade e a morbidade (incidência de doenças). IV - Determinar o Risco Total: Uma vez determinado do risco individual (calculado no item anterior) calcular o total, via o produto do individual pela população total. ATENÇÃO: No caso se poluentes não regulamentados, lembrar que: Se existe “jurisprudência” no exterior, as responsabilidades poderão ser cobradas!

21 Espectro de efeitos deletérios sobre populações
Morbidade – Expressão do número de pessoas enfermas ou de casos de uma doença em relação à população onde ocorre. - reversível - mutação de espécies Mortalidade – Relação entre o número de mortes e o total de habitantes. Normalmente, expressa em mortos por habitantes, também conhecida como taxa de mortalidade. - grupos populacionais - extinção de espécies

22 Produtos Orgânicos Persistentes - Poluição invisível e global
Alguns produtos tóxicos significativos Produtos Orgânicos Persistentes - Poluição invisível e global Em reunião do Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente - UNEP, ocorrida em maio de 2001 em Estocolmo, representantes de 90 países, incluindo o Brasil, assinaram a Convenção sobre Poluentes Orgânicos Persistentes, que visa proibir a produção e o uso de 12 substâncias orgânicas tóxicas, denominadas “Produtos Orgânicos Persistentes – POPs”.

23 Produtos Orgânicos Persistentes
Alguns produtos tóxicos significativos Produtos Orgânicos Persistentes Os 12 produtos POPs, conhecidos também como a "dúzia suja" (dirty dozen) são os: Pesticidas: Aldrin, clordano, mirex, dieldrin, endrin, heptacloro, BCH e o toxafeno; Produtos de uso geral: DDT, PCBs (bifenilas policloradas); Produtos não intencionais: Dioxinas, furanos. Eles provocam doenças graves, em especial o câncer, além de má-formação em seres vivos, muitas vezes sào encontrados em locais distantes das fontes emissoras, sendo portanto, um problema de caráter global.

24 Produtos Orgânicos Persistentes
Como tudo começou? Durante e após a Segunda Guerra Mundial, nas décadas de 1940 e 50, ocorreu a proliferação destas substâncias. Naquela época era necessário aumentar a produção de alimentos no mundo, para fazer frente ao crescimento populacional. Como está hoje? A maioria dos 12 compostos da lista já foi banida ou teve seu uso reduzido em boa parte do mundo, reduzindo o impacto econômico da ratificação da convenção e facilitando sua entrada em vigor. O Brasil, por exemplo, não produz diretamente nenhum dos doze compostos, mas importa três deles para uso industrial. Entretanto, as dioxinas e os furanos, por serem produzidos de forma não intencional, demorarão mais a ser eliminados.

25 Qual é o principal problema dos POPs?
Produtos Orgânicos Persistentes Qual é o principal problema dos POPs? Eles são pouco solúveis em água, mas são solúveis em gorduras. Os animais têm um ótimo sistema de eliminação de toxinas solúveis em água, que são expelidas na urina, mas não possuem mecanismo eficaz de eliminação de substâncias pouco solúveis na água. Tal efeito é intensificado em animais ditos superiores, que se alimentam das gorduras de outros animais. Eles podem percorrem longas distâncias pelas correntes aéreas e oceânicas. Ou seja, eles não contaminam só o local de emissão, mas também locais distantes e remotos como o Ártico, cadeias montanhosas e oceanos. Eles se evaporam rapidamente em regiões quentes e lentamente em locais frios. Devido a fatores geográficos e meteorológicos, o Pólo Norte é um depósito global para contaminantes POPs.

26 Curiosidades sobre o DDT
O composto 1,1-bis(4-clorofenil)-2,2,2-tricloroetano, mais conhecido pela sigla DDT, foi sintetizadoem 1874. Suas propriedades inseticidas só foram descobertas durante a 2a. Guerra Mundial. Antes das batalhas em regiões quentes, os Aliados pulverizavam DDT para combater as doenças transmitidas por mosquitos. Tal descoberta rendeu a Paul Müller o Prêmio Nobel de Medicina de 1948, pelas milhões de vidas salvas pelo uso do DDT. Na década seguinte, começou-se a perceber que o DDT persistia no ambiente mesmo depois de vários anos da sua aplicação, pois se acumula no organismo dos animais superiores. Atualmente, ainda é utilizado no combate a malária.

27 Atividades diversificadas, fontes e poluentes variados
O acidente de Bhopal Questões tecnológicas, operacionais e de manutenção da instalação e organizacionais da empresa. Dezembro de 1984, Bhopal - Índia Unidade de Pesticidas da Union Carbide; Série de falhas mecânicas e erros operacionais; Entrada de água no tanque de estocagem; Falhas em 4 sistemas de segurança da unidade; Vazamento de 25 t metil-isocianato, durante 90 minutos; Não havia plano de contingência; População afetada: – mortos/ pessoas atendidas Tema complexo e amplo Atividades diversificadas, fontes e poluentes variados

28 O acidente de Bhopal “ Uma das ironias do acidente de Bhopal foi que o praguicida que estava sendo manufaturado, o Sevin era um substituto do DDT num intuito de evitar os riscos desse praguicida organoclorado. Mas, o processo de fabricação do Sevin tem ocasionado mais danos que o DDT”. Anônimo. Helping out in Bhopal. Nature nº 312, , 1984) Propriedades do isocianato de metila: - Ponto de ebulição: 39,1º C - Vapor : duas vezes mais pesado que o ar Aspectos toxicológicos: - Irritante dos olhos, nariz e garganta; - Edema pulmonar; - Ulceração da córnea Muitos dos sobreviventes apresentaram efeitos crônicos nos pulmões e nos olhos, 1 ano após a exposição.

29 Metais pesados Os metais pesados não podem ser destruídos e são altamente reativos do ponto de vista químico, o que explica a dificuldade de serem encontrados em estado puro na natureza. Normalmente, apresentam-se em concentrações muito pequenas, associados a outros elementos químicos, formando minerais em rochas. Quando lançados na água como resíduos industriais, podem ser absorvidos pelos tecidos animais e vegetais. Uma vez que alcancem o mar, estes poluentes podem, em parte, depositar-se no leito oceânico. Além disso, os metais contidos nos tecidos dos organismos vivos que habitam os mares acabam também se depositando, cedo ou tarde, nos sedimentos, representando um estoque permanente de contaminação para a fauna e a flora aquáticas

30 Metais pesados A maioria dos organismos vivos só precisa de alguns poucos metais e em doses muito pequenas, que são chamados de micronutrientes. É o caso do zinco, do magnésio, do cobalto e do ferro (constituinte da hemoglobina). Estes metais tornam-se tóxicos e perigosos para a saúde humana quando ultrapassam determinadas concentrações-limite. Já o chumbo, o mercúrio, o cádmio, o cromo e o arsênio são metais que não existem naturalmente em nenhum organismo. Ou seja: a presença destes metais em organismos vivos é prejudicial em qualquer concentração.

31 Principais Fontes e Impactos de alguns metais pesados