Toxicologia Geral

3 Ano (2009/2010) Sebenta

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Toxicologia Geral

Avaliao por frequncia:

Testes a 6 de Novembro e 18 de Dezembro;

Apresentao de um trabalho 10 minutos;

Relatrio das aulas prticas.

Bibliografia: Casarett and Doulls: Toxicology, the Basic Science of Poisons - 2008

A Toxicologia pode ser definida como:

A cincia dos venenos;

O estudo dos efeitos adversos de xenobiticos 1 ou qumicos nos organismos.

A Toxicologia uma cincia antiga. O estudo dos venenos e dos seus efeitos tem

sido estudado ao longo da histria e, em alguns casos, usados para diversos fins.

Paracelsus definiu que um composto qumico especfico que provoca a reaco

adversa do organismo e no uma mistura de determinada planta.

Tambm disse: All things are poison and nothing is without poison, only the dose permits something not to be poisonous."

Mais tarde, foram feitos novos avanos na rea ao descobrir-se que determinados

venenos causavam determinados danos a rgos especficos.

Tipos de Txicos

Drogas/Medicamentos - ex: paracetamol, aspirina (salicilato), lcool, componentes do cigarro;

Aditivos e Contaminantes Alimentares - ex: corantes, aromatizantes, conservantes, estabilizantes, nitratos, metais pesados, dioxinas;

Qumicos Industriais - ex: solventes, cdmio, cloreto de vinil, amianto

Poluentes Ambientais - ex: produo industrial, fumo de automveis, pesticidas;

Toxinas2 - ex: microcistinas, aflatoxinas (micotoxina), amatoxinas, tetrodotoxina;

Venenos Domsticos - ex: solventes, pesticidas, drogas, lixvia.

Desenvolvimento da Toxicidade Com 4 fases principais:

1. Exposio do organismo ao txico; 2. Entrada do txico no organismo e transporte at ao local alvo; 3. A) Interaco do txico com a molcula alvo: perturbando a funo celular ou

lesando a clula (+ comum) demonstrao da toxicidade; 3.B) Alterao do meio

4.O organismo tenta travar a toxicidade atravs de mecanismos de reparao e

adaptao que podem ou no funcionar. Por exemplo, em casos de intoxicao

por ferro, o organismo baixa a taxa de absoro deste elemento.

1 Xenobitico: composto qumico estranho ao organismo mas que nele entra.

2Txicos de origem natural: plantas, animais - ex: tetradotoxina do peixe balo, muito apreciado no

Japo.

2

3

Distribuio do Txico Este processo que determina a concentrao do txico no local alvo. Alguns

processos contribuem para o aumento da concentrao e outros para a diminuio da

concentrao do txico no local alvo. Estes processos so antagnicos.

A concentrao do txico vai depender da eficcia relativa destes processos.

Absoro Eliminao Pr-sistmica

Passagem do txico ao sangue e local alvo (excepto no caso de

txicos por contacto);

Acontece sobretudo por processos de difuso mas tambm por

transportadores presentes nas

membranas plasmticas das clulas.

Eliminao do txico antes da entrada deste no sistema circulatrio

sistmico e chegar ao local alvo;

Existem clulas da mucosa gastrointestinal que tm a

capacidade de eliminar parcialmente

alguns txicos. Tambm existe esta

capacidade em algumas clulas

pulmonares. O etanol, por exemplo,

eliminado desta forma no

intestino;

Via Biliar: tudo o que existe no intestino e passa para o sangue tem

de passar pelo fgado antes de

avanar para a circulao sistmica.

Assim, na blis so armazenados

muitos txicos filtrados do sangue,

que sero despejados de novo no

intestino para serem eliminados.

A porosidade dos capilares sanguneos depende do local que irrigam.

Distribuio em Direco ao Alvo Distribuio para Longe do Alvo

Em rgos em que existem capilares fenestrados (com muitos poros) h

tendncia a acumular txicos3

enquanto em outros rgos a absoro

dificultada pela baixa porosidade

dos capilares sanguneos;

Em alguns rgos as clulas tm a capacidade de expulsar os txicos;

A ligao do txico a protenas plasmticas dificulta a sua passagem

pelos poros dos capilares;

Armazenamento/Acumulao dos txicos em tecidos para os quais os

txicos no tm efeitos nefastos (por

exemplo: tecido adiposo).4

Fgado e Rins so os principais rgos afectados por txicos e tm um papel

importante na sua eliminao.

Reabsoro Excreo

Recuperao dos txicos para a corrente sangunea a partir dos

locais de excreo (rins/intestino).

Feita atravs dos rins (pela urina) e pela via biliar (fezes).

3 No fgado e rins, por exemplo.

4 Estes podem vir a ser libertados de novo para a corrente sangunea.

4

Os compostos xenobiticos no permanecem inalterados durante o seu percurso pelo organismo. Sofrem alteraes que afectam a sua toxicidade. Por vezes s se tornam

txicos ao reagir com outros compostos.

Activao Metablica Destoxificao (Inactivao Metablica)

Uma substancia que no era txica (ou no muito txica) passa a ser

txica (ou mais do que era).

Existem complexos enzimticos em certos rgos que procedem

transformao do txico tornando-

o incuo ou menos txico.

Interaco do Txico com a Molcula Alvo

1. Atributos da Molcula Alvo

Reactividade: a molcula ter que ser reactiva com o txico.

Acessibilidade: a molcula ter de ser acessvel a uma concentrao de txico razovel.

Funo Crtica: normalmente so protenas estruturais, lpidos membranares, receptores celulares, enzimas, DNA cuja alterao resulta em graves consequncias. Caso contrrio, em que a molcula-alvo

no tem funo crtica acaba por funcionar como um mecanismo

de destoxificao!

Por exemplo: o CO pode ligar-se hemoglobina com

consequncias graves para o organismo mas pode tambm ligar-

se ao ferro de um complexo Citocromo P450 sem consequncias

graves.

5

2. Tipos de Reaco

Covalente (no reversveis; a molcula fica alterada permanentemente) ou No-Covalente (reversveis; o txico poder ser retirado e a funo normal

recuperada).

Depois da ligao pode alterar a molcula-alvo por: o Sequestro de Hidrognio (hidrogen abstraction); o Transferncia de electres: por exemplo, oxidao do Ferro II da

hemoglobina em Ferro III produz metahemoglobina (pg. 13);

o Aco Enzimtica: por exemplo, provocando a fragmentao dos ribossomas e impedindo a sntese proteica - ricin.

Um txico pode usar mais do que uma das vias acima para alterar uma molcula-alvo.

3. Efeito Txico

Disfuno: alterao da funo da molcula imitam molculas endgenas ligando-se a protenas ou outros elementos e alterando a sua funo.;

Destruio: destruio da molcula ex: DNA leva destruio da clula;

Neoantignio: provoca uma reaco do sistema imunitrio contra uma molcula (resultante da ligao do txico com a molcula alvo).

NOTA:

Hapteno pequena molcula estranha ao organismo que por ser pequena no desencadeia o sistema imunitrio (pode ligar-se a uma molcula proteica do organismo

e assim teria o tamanho suficiente para ser detectada pelo organismo).

Toxicidade no iniciada por ligao com Molcula Alvo

Alguns xenobiticos no interagem especificamente com molculas endgenas do

organismo exprimindo a sua toxicidade ao alterar o meio envolvente.

Por exemplo:

o Alteram a concentrao de H+ podendo dissipar o gradiente necessrio formao de ATP;

o Alguns solventes e detergentes atacam a parede celular destruindo gradientes transmembranares necessrios funo celular;

o Outros xenobiticos so txicos apenas por ocuparem um determinado espao. Por exemplo, tornam-se insolveis e precipitam nos tbulos renais

causando obstrues (caso da melamina no leite 2008).

Molcula Alvo ver esquema Alterao da Regulao Celular

Desregulao da Expresso Gnica: quando o txico afecta elementos directamente envolvidos na expresso dos genes;

Desregulao da Actividade Celular normal: quando o txico afecta as vias de comunicao intercelular como os receptores hormonais ou receptores de neurotransmissores (nos neurnios).

Alterao da Manuteno Celular

Impedimento da manuteno celular interna: alguns txicos impedem a formao de protenas endgenas ou ATP por exemplo;

Impedimento da manuteno celular externa: os txicos podem tambm interferir com clulas especializadas no suporte a outras clulas, tecidos ou

todo o organismo.

6

Vias de Entrada e Absoro de Xenobiticos

1 Passo: Exposio ao Txico e Absoro para a Corrente Sangunea Sistmica

Principais Vias de Entrada Naturais dos txicos nos vertebrados

Via Oral alimentao;

Via de Inalao respirao;

Via Drmica pele.

Via Oral/Alimentar

O txico segue para o lmen gastrointestinal e ao nvel da parede gastrointestinal que ocorre a absoro;

7

Via Inalante/Inspiratria

Depositam-se nos pulmes ao nvel dos alvolos (onde se d a absoro);

Via Drmica

Absoro pela pele;

Tambm nos Vertebrados (peixes):

Via Branquial absoro ao nvel das brnquias;

Vias Artificiais de entrada de xenobiticos5

Via Intravenosa directamente na circulao sistmica;

Via Intraperitonal;

Via intramuscular absoro ao nvel do endotlio;

Via Subcutnea Absoro na derme.

Vias de Entrada de txicos em Invertebrados:

Tracto alimentar;

Exosqueleto;

Tegumento;

Superfcies respiratrias.

Vias de Entrada de txicos em Plantas:

Folhas para vapores e gotculas;

Razes absorvem txicos presentes na gua do solo.

Qualquer que seja a via de entrada (natural) do xenobitico o que constitui a

absoro a passagem deste para o sangue. Isto quer dizer que o txico ter de

atravessar vrias camadas de clulas.

Para fazer isso, os txicos tero de entrar nas clulas, atravessando a membrana

celular.

Membrana Celular e a Passagem de Substncias

A membrana celular constituda por

uma bicamada fosfolipdica em que esto

embebidas protenas integrais ou

associadas protenas perifricas ao

citoesqueleto da clula.

Uma caracterstica muito importante da

membrana celular, do ponto de vista

toxicolgico, a sua permeabilidade

selectiva. Isto significa que os txicos tero

de possuir certas caractersticas especficas

para atravessar a membrana.

5 Usadas na administrao de frmacos, por exemplo; Tambm no caso de mordeduras de serpentes.

8

Mecanismos de Passagem

Filtrao

Pequenas molculas hidroflicas atravessam a membrana por transporte passivo6 por

poros, visto no serem solveis em lpidos.

Ex: Etanol (sendo por isso que os seus efeitos se fazem sentir rapidamente).

Difuso

Passagem de substncias atravs de um gradiente de concentrao (transporte

passivo) mas atravs da bicamada fosfolipdica pois so molculas lipossolveis. Ocorre

sempre desde que o gradiente de concentrao o permita. Existe uma correlao directa

entre a taxa de absoro e a solubilidade de um xenobitico.

Coeficiente de Partio Octanol / gua.

Quanto mais alto o valor da correlao mais lipossolvel o composto .

No se pode ser extremamente lipossolvel (muito hidrofbico) ou ficar preso na membrana, entre as camadas fosfolipdicas.

Transporte Activo

Feito contra o gradiente de concentrao (existe gasto de ATP) e com o auxlio de

transportadores7 (protenas integrais). Este um processo saturvel j que o nmero de

transportadores limitado.

So selectivas, reagindo apenas com molculas especficas.

O txico ter de ser semelhante ou anlogo a molculas endgenas que usam este

gnero de transporte.

Esta caracterstica da membrana tambm importante para fins farmacolgicos.

Ex: Chumbo absorvido pelos transportadores do clcio.

Transporte Facilitado

Usa uma transportadora membranar (sendo um processo saturvel) mas a favor do

gradiente de concentrao.

Tambm requer especificidade entre transportador e molcula a transportar.

Fagocitose /Pinocitose

Envolve a passagem de partculas insolveis slidas (fagocitose) ou lquidas

(pinocitose).

necessria a adeso da substncia a transportar membrana celular, sendo seguida

da invaginao desta que envolve a substncia e a transporta para o interior da clula.

Depois ocorrer Exocitose ou outro processo que permitir a sada da substncia.

6 A favor de um gradiente de concentrao.

7 Reagem com a molcula a transportar e alteram de configurao libertando a molcula do outro lado da

membrana e voltando configurao inicial.

9

Entrada de Txicos pelas Vias Naturais

Via Cutnea /Drmica

Pele: composta por duas camadas principais

(epiderme e derme).

Na epiderme podemos considerar duas

camadas:

Camada de clulas em constante diviso (mais interior) que vo empurrando as clulas acima;

Camada exterior de clulas mortas, que esto preenchidas com Queratina, o que

lhes confere uma certa impermeabilidade que

serve de barreira a entrada e sada de

substncias.

A camada de clulas queratinizadas

especialmente importante se considerarmos que a pele o maior rgo do corpo e est

constantemente exposta a muitos xenobiticos.

pele afloram plos (nos mamferos) e tambm canais das glndulas sudorferas e

sebceas. Existem tambm terminaes nervosas e vasos sanguneos.

A Absoro:

Pouco significativa nos humanos devido camada queratinizada8! A barreira entre o txico e o sangue muito grande dificultando a absoro drmica;

A pele permite a absoro de compostos lipoflicos e hidroflicos.

Factores que influenciam a Absoro Drmica

Local do corpo pois existem diferentes espessuras da camada queratinizada em diferentes locais do corpo;

Hidratao a hidratao aumenta a permeabilidade da pele;

Temperatura o aumento da temperatura favorece a absoro;

Entre Espcies

8 O extracto queratinizado bastante mais espesso nos humanos que nos outros mamferos pois estes

ltimos tm mais plo, que dificulta o contacto de um xenobitico com a pele.

10

Factores:

Anatmicos pois varia o nmero de glndulas, a espessura da camada queratinizada

Fisiolgicos sendo que o grau de vascularizao subcutnea faz variar a absoro; quanto maior mais eficaz ser a absoro

9;

Bioqumicos que tipo de transportadores possuem nas membranas celulares.

NOTA: O DDT um insecticida bastante absorvido pelo exosqueleto dos insectos

mas no pela derme humana. Sendo injectado a toxicidade a mesma.

Via Pulmonar

Absoro muito mais eficaz do que pela via cutnea;

Pulmes esto muito sujeitos a txicos gasosos (vapores) e tambm algumas partculas slidas (aerossis);

Absoro ocorre ao nvel dos alvolos pulmonares.

Anatomia do Pulmo

Alvolos: rodeados de capilares e onde se d a absoro das substncias para

o sangue10

.

A Absoro Rpida e Eficaz porque:

H uma grande rea superficial de absoro;

So zonas com elevado fluxo sanguneo;

A barreira entre os alvolos e os capilares sanguneos muito pequena s duas camadas de clulas!

Absoro de substncias lipoflicas e hidroflicas; Absoro de partculas insolveis acumulam-se nos pulmes e so absorvidas (ex: amianto);

9 Nos humanos a vascularizao superior pois est envolvida em efeitos de homeotermia, logo ser

maior a absoro. 10

Ateno s condies necessrias para a difuso ser bem sucedida. Como h nos alvolos um grande

fluxo sanguneo, a concentrao de uma substncia no sangue ser sempre menor do que a dos alvolos,

facilitando a difuso!

11

NOTA: Absoro do monxido de Carbono - CO

Este liga-se hemoglobina dos eritrcitos e impede a ligao do oxignio! Tem mais afinidade para com a hemoglobina do que o O2 e assim os tecidos

no recebem o oxignio de que precisam.

Via Branquial

Na gua existem muitos tipos de produtos txicos.

Anatomia das brnquias

Normalmente tm 4 arcos branquiais que possuem vrias lamelas branquiais;

As lamelas branquiais so epitlios muito delgados em cujo interior se encontram os capilares sanguneos.

Partculas

Insolveis

De grande

tamanho

De pequeno

tamanho

Ficam

armazenadas

nos pulmes

podendo

provocar

danos.

So apanhadas

pelos clios ou

muco e

expelidas.

Nos alvolos so

fagocitadas pelos

macrfagos e

destrudas

enzimaticamente.

Chegam aos

alvolos e so

absorvidas

para a

corrente

sangunea.

12

Aqui a absoro tambm muito eficaz pois existe uma grande irrigao sangunea!

De novo, se um composto for demasiado lipossolvel pode ficar preso na

bicamada das clulas.

Via Alimentar

O intestino dever ser encarado como uma extenso do meio externo que atravessa o

organismo. Logo, o xenobitico s exerce a sua toxicidade ao ser absorvido

(exceptuando os txicos que danifiquem o epitlio intestinal).

A absoro passagem do txico para a circulao sistmica pode dar-se desde a entrada na boca at zona do recto passando por todo o tracto gastrointestinal.

13

a principal via de entrada de txicos (alimentao, drogas em comprimidos, venenos ingeridos involuntria ou voluntariamente, etc.);

A absoro ocorre essencialmente por difuso passiva pelo epitlio do tubo digestivo

11, atravs da membrana substncias lipossolveis pelas purinas

algumas molculas hidrossolveis;

Apenas so absorvidas molculas no ionizadas. O grau de ionizao de uma molcula varia com o pH (que varia muito entre zonas diferentes do intestino)

logo um composto ser melhor absorvido num local do que noutro;

Tambm ocorre transporte activo quando os txicos tm uma estrutura semelhante a partculas endgenas do organismo e usam as mesmas vias de

transporte. (Ex: cobalto e chumbo usam os transportadores de ferro e clcio,

respectivamente);

Existem tambm compostos que so expulsos pelas clulas para o lmen! Isto pode ser desvantajoso para a administrao de frmacos;

Absoro de partculas slidas tambm ocorre atravs de fenmenos de pinocitose e fagocitose;

A absoro influenciada pela presena de alimento: o Favorecendo a absoro, por exemplo:

Aumentando a toxicidade de um xenobitico: ao ser metabolizado por bactrias do intestino microflora. *

o No favorecendo a absoro, por exemplo: Quando o xenobitico se liga a uma protena de elevada massa

molecular e no consegue atravessar a membrana da clula, ou

por ser grande ou por no ser lipossolvel;

Atrasando o trajecto do xenobitico at ao local de melhor absoro;

Diminuio da toxicidade do xenobitico: pela acidez do estmago ou pela microflora.

Diferenas na absoro pela via alimentar em diferentes espcies devem-se a caractersticas morfolgicas ou anatmicas particulares como:

o A eficincia de absoro dos epitlios intestinais;12 o Diferentes microfloras intestinais.

* Exemplos:

Cicasina txico natural extrado de sementes de plantas que alterada e se torna bastante txica (e tambm carcinognica);

Converso de Nitratos a Nitritos os nitratos esto presentes em fertilizantes e so adicionados a alguns alimentos.

A sua converso a nitritos provoca o aparecimento de uma forma anormal de

hemoglobina metahemoglobina que no consegue transportar o oxignio aos tecidos causando vrios problemas como a cianose mucosas azuis.

O pH intestinal tem tendncia a baixar e d-se o aparecimento de mais bactrias que

transformam nitrato em nitrito.

11

Para isto necessrio haver uma grande zona de contacto vilosidades e microvilosidades intestinais! Quanto maior a rea maior ser a difuso. 12

Algumas espcies favorecem a difuso paracelular (entre as clulas) o que aumenta a taxa de absoro.

14

Metabolizao de Xenobiticos ao nvel local e heptico

Os xenobiticos podem ser activados, inactivados ou at

eliminados pr-sistemicamente.

Isto faz com que a via de entrada e absoro de um

xenobitico possa determinar a sua toxicidade, pois pode no

sofrer a aco necessria para a sua activao.

Clulas da Mucosa Intestinal podem metabolizar as

molculas que nelas passam, aumentando, diminuindo a

toxicidade ou at destruindo ou eliminando-as!

Para alm disto, tudo o que absorvido ao nvel intestinal

tem de passar pelo fgado antes de entrar na circulao

sistmica sistema porta heptico. O fgado o principal rgo de metabolizao de

substncias, aumentando ou diminuindo a toxicidade ou

eliminando-os via blis.

eliminao pr-sistmica ou first-pass effect

15

Distribuio e Acumulao de Txicos

O txico, depois de absorvido, dilui-se no

sangue e distribudo a tecidos e rgos

dependendo:

o Do fluxo sanguneo; o Da afinidade com o tecido; o Da difuso para fora dos capilares.

Grande parte dos xenobiticos acumulam-se

em rgos no alvo em que no geram

toxicidade e que funcionam como depsitos de

txicos!

rgos (alvos ou no) que podem acumular

txicos numa concentrao muito superior

existente no plasma:

Protenas plasmticas;

Tecido Adiposo;

Ossos;

Fgado e Rins. No caso dos primeiros trs, estes no so

rgos alvo e, exceptuando os ossos, no sofrem

danos pela presena dos txicos.

No caso do fgado e dos rins, estes so rgos

alvo de diversos txicos mantendo uma

capacidade muito grande de acumulao.

Protenas Plasmticas

Encontram-se em soluo no plasma (umas das

mais importantes a albumina).

Podem ligar-se a determinados compostos,

formando complexos quer com compostos

endgenos ou com xenobiticos.

Ao ligarem-se a um xenobitico diminuem a

sua solubilidade e aumentam o seu peso molecular

o que faz com que o complexo fique retido no

sistema vascular no conseguindo difundir-se para

fora dos capilares.

Quanto maior a concentrao de txico livre

maior ser a toxicidade logo estas reservas

reduzem esse efeito.

Desvantagem: existindo reservas de txico no livre significa que o tempo de

permanncia do txico no organismo superior.

Ateno: A quantidade de txico que est em complexo est em equilbrio com a

quantidade de txico livre!

Assim, se o nvel de txico livre no sangue baixar, o complexo dissociado para se

equilibrar o nvel de txico livre.

Txico Livre Txico em Complexo

16

Dois txicos podem competir para com uma mesma protena plasmtica!

Existindo j um txico e sendo absorvido outro com maior afinidade para a protena

plasmtica o txico anterior ser libertado em grandes quantidades para o sangue,

fazendo subir bruscamente a concentrao de txico livre e provocando uma reaco

txica severa.

Acumulao no Fgado e Rim

Grande capacidade de acumulao de txicos at 50 superior concentrao existente no plasma;

A acumulao d-se sobretudo por transporte activo e associao componentes tecidulares (como protenas) existentes no fgado ou rins;

H a possibilidade se serem causados danos pelos txicos nos tecidos.

Acumulao na Gordura Corporal (Tecido Adiposo)

Mesmo estando exposto a um txico, grande parte fica retido no tecido adiposo.

Acumulao de xenobiticos (muito) lipoflicos DDT, hepatocloro, dioxinas e furanos por exemplo;

Dissoluo nas gorduras neutras (20% - 50%: haver diferenas nos sintomas sofridos por indivduos de diferentes percentagens);

Desvantagem: quando se mobilizam as gorduras13 h um aumento brusco da concentrao plasmtica do txico e da toxicidade!

Acumulao nos Ossos

Deposio de xenobiticos na matriz ssea (ex: chumbo, cloretos, estrncio);

A acumulao reversvel quando h reabsoro ssea: libertam-se os xenobiticos para o plasma e aumenta a toxicidade;

Podem sofrer danos txicos por parte de alguns compostos (ex: estrncio).

13

Perodos de fome, dieta ou exerccio, por exemplo.

17

Vias de Excreo e Eliminao de Xenobiticos

Excreo urinria;

Excreo por via Biliar;

Excreo fecal de Xenobiticos no absorvido;

Excreo pulmonar (exalante);

Excreo branquial;

Outras vias de excreo: leite, fluido cefalo-raquidiano, suor, lgrimas, saliva, smen, cabelos, penas, escamas.

Excreo de Xenobiticos por Via Urinria

Anatomia do Rim (Ver Histofisiologia do 2 ano para mais detalhes)

A urina produzida ao nvel dos nefrnios (cpsula de Bowman) e um meio de

excreo de vrios compostos, incluindo xenobiticos.

Um endotlio fenestrado, como o que existe ao nvel do glomrulo, permite a

passagem de partculas com elevado peso molecular (at 60 kDa);

A grande presso hidrosttica e os capilares fenestrados contribuem para uma grande

taxa de absoro na cpsula de Bowman onde o plasma forado a entrar, mas deixando para trs as protenas plasmticas e clulas sanguneas. Eliminam-se deste

modo muitos xenobiticos.

A seguir haver uma zona de reabsoro de compostos H2O, molculas lipossolveis (incluindo xenobiticos) e outros pois, no sangue, a concentrao destes compostos baixa havendo tendncia a que estes passem para o sangue.

18

Ocorre tambm transporte activo de algumas substncias dos capilares para os

tbulos (inexistente em recm-nascidos!). Estes transportadores e outros podem ser

usados para excretar xenobiticos.

A urina uma soluo muito concentrada de produtos metablicos (incluindo

xenobiticos hidrossolveis).

Logo, a urina no excreta xenobiticos muito lipossolveis a no ser que sejam

convertidos de alguma forma e se diminua a sua lipossolubilidade.

Excreo de Xenobiticos por Via Biliar

Efectuada no fgado, um dos principais rgos alvo de xenobiticos.

Todos os xenobiticos absorvidos pela via alimentar passam pelo fgado (antes de

entrar na circulao sistmica) onde os xenobiticos so filtrados e enviados para a blis

para serem posteriormente excretados nas fezes.

Anatomia do Fgado

Os hepatcitos (clulas hexagonais) esto rodeados por capilares sanguneos e

canalculos biliares.

19

O sangue passa nos capilares vindo do intestino e os compostos (xenobiticos14

e

outros) so filtrados por transporte activo para o interior do hepatcito. Daqui so

enviados tambm por transporte activo para os canalculos biliares e armazenados na

blis. Alguns destes transportadores esto inactivos em recm-nascidos15

.

A blis constituda por: sais biliares

16, electrlitos, fosfolpidos, colesterol,

pigmentos, xenobiticos e metabolitos.

Os canalculos biliares unem-se em ductos biliares que por sua vez se unem em

ductos hepticos que levam a blis at vescula biliar. Esta contrai e esvazia o seu

contedo no intestino quando necessrio.

Circulao Enteroheptica

Os xenobiticos esto ligados a outras substncias que impedem a reabsoro quando

forem evacuados no intestino. Mas mesmo assim podem ser quebradas essas ligaes

(pela microflora por exemplo) e os xenobiticos no chegam a ser excretados nas fezes

sendo absorvidos de novo17

, podendo causar danos no fgado e intestino.

Excreo por Via Fecal de Xenobiticos no absorvidos

Os xenobiticos que no so absorvidos pelo intestino no causam danos (excepto no caso de compostos custicos).

Mesmo os xenobiticos absorvidos no o so na totalidade. Existe uma percentagem que no absorvida, sendo expulsa nas fezes.

Raramente, alguns xenobiticos podem ser difundidos para o lmen intestinal.

Outros so libertados para o lmen devido a esfoliao epitelial, um processo natural de renovao do epitlio intestinal.

Excreo de Xenobiticos por Via Pulmonar

Excreo de compostos gasosos ou volteis;

Eliminao por difuso (APENAS) dos capilares para os alvolos 18 e exalao para o exterior;

Taxa de excreo mais elevada para gases de baixa solubilidade no sangue.

Excreo de Xenobiticos por Via Branquial

Excreo de compostos hidrossolveis de baixo peso molecular;

Eliminao por difuso das lamelas para a gua do meio externo;

Taxa de excreo declina linearmente com o aumento da lipossolubilidade.

14

Predominantemente de elevado peso molecular (incluindo complexos de xenobiticos e protenas

plasmticas). 15

Isto explica a sua elevada susceptibilidade a certos txicos. 16

Reabsorvidos a nvel intestinal e reutilizados. Ajudam na digesto de lpidos. 17

Como no caso do dimetilmercrio. 18

A concentrao nos alvolos sempre menor do que a concentrao no sangue.

20

Outras vias de Excreo de Xenobiticos

Leite

Eliminao de xenobiticos lipossolveis (DDT, dioxinas, furanos);

Excreo por difuso do plasma para as glndulas mamrias;

Possibilidade de intoxicao me-filho e atravs do consumo de produtos lcteos.

Fluido Cefalo-Raquidiano

As zonas cerebrais esto fortemente protegidas contra a entrada de xenobiticos;

Os poucos que conseguem atingir estas zonas ficam retidos no fluido cefalo-raquidiano e recolhidos posteriormente pelo sistema venoso e eliminados.

Suor, Lgrimas, Saliva, Smen

Pouco relevante;

No caso do suor podem provocar irritao na pele;

No caso da saliva podem ser ingeridos de novo.

Cabelo, Penas, Escamas

Deposio de xenobiticos nestas estruturas que depois so perdidas.

21

Biotransformao (Metabolismo) dos Xenobiticos

Consiste na alterao das propriedades fsicas e qumicas de um xenobitico:

Alterando a sua actividade biolgica - toxicidade;

Facilitando a sua excreo.

Normalmente as partculas so convertidas no sentido de aumentar a sua

hidrossolubilidade, o que facilita a sua excreo pela blis e urina19

. Tambm pode

alterar a toxicidade do xenobitico destoxificao/ neutralizao do composto.

Vamos considerar duas fases na Biotransformao:

Na Fase I: ocorre a adio ou exposio de um grupo funcional no composto

(normalmente HO) que confere maior polaridade ao composto e facilita a

ocorrncia da Fase II alterando as propriedades do xenobitico e talvez a

sua toxicidade.

Na Fase II: em que um composto endgeno, ou apenas parte deste, se liga ao

xenobitico (no grupo HO acrescentado na Fase I) por uma ligao

covalente reaco de conjugao. O composto endgeno20 sempre muito hidrossoluvel o que ajuda na excreo do xenobitico.

Se o xenobitico j possuir um grupo

funcional apropriado (HO) pode ser

imediatamente conjugado e no ocorre

a Fase I.

Ex: Reaco de sulfatao do

benzeno formando-se fenilsulfato, que

muito hidrossoluvel.

19

Com partculas muito lipossolveis torna-se difcil excretar as mesmas pois muitas vezes so

reabsorvidas pelo organismo (difundem-se com facilidade pelas membranas celulares). 20

Pode tambm ser metabolizado Fase III.

22

Enzimas Catalisadoras das Reaces de Biotransformao

Enzimas que intervm exclusivamente no metabolismo de xenobiticos tendo baixa especificidade

21 e sendo pouco numerosas;

Enzimas que metabolizam componentes normais 22 do organismo (nutrientes) que tambm catalisam reaces de biotransformao;

Enzimas da microflora intestinal que alteram as propriedades qumicas e fsicas dos compostos podendo aumentar ou diminuir a sua toxicidade.

A maior parte destas enzimas esto armazenadas em organelos celulares, outras no

citoplasma celular ou at circulando no sangue.

Reaces de Fase I

o Oxidao: introduo de um grupo funcional no xenobitico; o Reduo: alterao de um grupo funcional j existente tornando-o mais polar; o Hidrlise: exposio de um grupo mais polar j existente no xenobitico. o Outras pouco significativas.

Estas reaces promovem a adio ou exposio de um grupo funcional no

xenobitico (normalmente HO).

21

Tm grande capacidade cataltica podendo metabolizar vrios xenobiticos diferentes. 22

Enzimas do metabolismo intermedirio.

23

Citocromo P450 (CYP)

Sistema enzimtico (57 isoenzimas no Homem);

a enzima mais importante em termos de versatilidade cataltica e nmero de xenobiticos que metaboliza;

Intervm no metabolismo de compostos endgenos;

Teores mais elevados nos hepatcitos o que faz do fgado o principal biotransformador;

Envolvido na destoxificao e activao metablica de xenobiticos.

Reaces da Fase II

(Conjugao)

o Glucoronidao; o Sulfatao; o Acetilao; o Metilao; o Conjugao com

Glutationa;

o Conjugao com Aminocidos.

A verde est o grupo

funcional que se vai transferir ou

ligar ao xenobitico.

24

Glucoronidao - So as mais importantes nos mamferos excepto membros da

famlia dos gatos. Aumentam a hidrossolubilidade dos compostos.

Sulfatao e Conjugao com Aminocidos aumentam a hidrossolubilidade dos compostos.

Acetilao e Metilao podem at reduzir a hidrossolubilidade do composto! Tornando-os mais lipoflicos mas podendo inactiva-los.

Conjugao com Glutationa sequestro ou inactivao de radicais livres. Grande capacidade de formar complexos e inactivar xenobiticos.

25

Frequentemente existem vrias vias metablicas disponveis para um xenobitico:

O xenobitico pode ser transformado em vrios compostos diferentes com diferentes toxicidades;

A toxicidade vai depender da importncia relativa entre as vias de destoxificao e de bioactivao.

Este equilbrio pode ser alterado por vrios factores: idade, nutrio, ambiente, etc.

A via metablica pode tambm variar entre espcies:

Ex: Malatio:

No caso dos insectos oxidado em malaoxon, de grande toxicidade.

No caso dos mamferos hidrolisado em malathion diacid, menos txico, sofre

conjugao e excretado.

26

Toxicidade em Tecidos e rgos Alvo

rgo Alvo de Toxicidade: factores que determinam vulnerabilidade

Posio/ Funo do rgo no Organismo; o Um rgo que via de entrada/ absoro desde logo mais

susceptvel a txicos pois a sua concentrao ser maior. Por

exemplo, o fgado, que acumula txicos absorvidos pelo tracto

intestinal antes da difuso na corrente sangunea.

Suprimento Sanguneo do rgo; o Quanto maior for o fluxo sanguneo maior ser a susceptibilidade a

txicos pois a sua taxa de chegada ser maior. Ter em ateno a que a existncia ou no de capilares fenestrados tambm influencia o

fluxo sanguneo.

Presena de Sistemas de Captao e Acumulao de Xenobiticos; o Fgado e Rins: conseguem captar, acumular e excretar xenobiticos.

Esto altamente sujeitos a toxicidade pois neles existem altas

concentraes de xenobiticos.

Presena de Vias Metablicas Particulares; o Alguns compostos endgenos podem ser metabolizados e tornados

txicos.

Capacidade de Biotransformao de Xenobiticos e Balano entre Intoxicao e Destoxificao;

o O fgado o principal rgo alvo pois so l que se encontram as principais vias de destoxificao e intoxicao.

Vulnerabilidade disrupo; o Um rgo que resista aco do txico no ser alvo ao contrrio de

um rgo que facilmente se desregula devido ao efeito de um txico.

Capacidade de recuperao/ adaptao a danos; o Presena de medidas compensatrias de toxicidade.

Presena de macromolculas particulares. o Um rgo pode tornar-se um alvo preferencial se pensarmos que a

toxicidade se d pela ligao a uma molcula especfica: rgos cujas

clulas possuam receptores nas suas membranas citoplasmticas para

determinadas molculas endgenas s quais o txico semelhante.

Dbito Cardaco/ Fluxo

sanguneo em diferentes rgos/

tecidos

27

Hepatotoxicidade Respostas Txicas do Fgado23

Funes do Fgado/ Hepatcitos24

Sntese Proteica;

Sntese e Secreo da Blis;

Funes Metablicas;

Biotransformao de Xenobiticos.

+ o Grande Fluxo Sanguneo; o Posio/ Funo do rgo.

(ver matria anterior: produo da blis)

Respostas Txicas do Fgado

Necrose;

Esteatose;

Fibrose;

Cirrose;

Colestase;

Neoplasias.

23

Principal rgo alvo. 24

As clulas mais versteis do organismo.

Principais factores que tornam o fgado

um importante rgo alvo de toxicidade

28

Necrose Danos Citolgicos

Danos Citolgicos Directos o Necrose zonal, difusa ou massiva. o Ex: cocana, furosemida25

Necrose por Isquemia o Interrupo do fluxo sanguneo provoca a morte de clulas, que no

recebem oxignio.

o Ex: Faloidina (micotoxina proveniente dos Amanita): actua como um detergente destruindo a membrana das clulas, podendo estas

acumular-se e obstruir vasos sanguneos.

Esteatose Fgado Gordo Consiste na acumulao de triglicerdeos (gorduras neutras) nos hepatcitos, em

vesculas que podem ocupar quase todo o volume da clula. Esta acumulao advm do

efeito de txicos no metabolismo dos lpidos.

Ex: Tetraciclina (antibitico), Etanol (consumo de lcool em excesso) Hidrazina

Estas vesculas podem ser:

Macrovesculas;

Microvesculas.

Macroscopicamente:

Aumento de volume;

Lbulos mais arredondados;

Cor amarelada.

25

Pensa-se que sero bioactivados no prprio fgado.

29

Os danos provocados no sero graves se a exposio ao txico no for crnica,

podendo reverter-se esta situao. Caso contrrio, a situao evolui e haver

consequncias estruturais e funcionais graves, incluindo a perda da capacidade de

destoxificao e metabolizao.

Fibrose

Formao de tecido fibroso em excesso que substitui os hepatcitos.

Acontece quando h destruio repetitiva de tecido cicatrizao.

Morte dos Hepatcitos

Substituio por Tecido

Fibroso

Tecido Necrtico

30

Tambm aqui h aumento do volume do fgado.

Cirrose

Um estado final e irreversvel do Fgado;

Formao de uma trama fibrosa que provoca a desagregao da estrutura heptica;

Desregulao da diviso celular e perda de funo dos hepatcitos. Aqui a nica soluo ser o transplante heptico pois o rgo j no funciona. O

parnquima heptico reduzido a alguns ndulos pouco funcionais (diviso anormal e

perda de funes) rodeados de fibras.

Continua a aumentar o volume do fgado (desde a esteatose).

Evoluo: Normal Esteatose Fibrose - Cirrose

31

Colestase Danos Colestticos Consiste na reduo ou interrupo do fluxo biliar provocado por txicos em

qualquer parte do percurso biliar.

Por leso/ obstruo dos canalculos, dctulos ou ductos biliares; o Ex: Clorpromazina (antipsictico usado no tratamento da epilepsia):

este agente tem a aco de um detergente, destruindo clulas que se

acumulam nos ductos e impedem a passagem da blis.

Por interferncia nos mecanismos de secreo dos constituintes da blis; o Ex: Rifampicina: impede a passagem de bilirrubina para a blis sendo

acumulada no sangue provocando hiperbilirrubinemia que causa

ictercia (cor amarela).

Por interferncia, ao nvel do citoesqueleto dos hepatcitos, no processo de progresso da blis

26.

o Ex: Faloidina: liga-se aos filamentos de actina impedindo as contraces rtmicas dos hepatcitos;

o Ex: Microcistinas (produzida por algas verdes/ azuis): alteram as propriedades do citoesqueleto celular.

Neoplasias Tumores Hepticos Origem:

Hepatcitos;

Epitlio Biliar;

Endotlio dos Sinusides Hepticos.

Agentes:

Genotxicos: com aco directa no DNA;

No Genotxicos: embora no actuem no DNA provocam danos por exposio contnua.

Ex: Aflatoxina b1 (micotoxina), certos herbicidas, biotoxinas vegetais,

contraceptivos esterides, cloreto de vinil, composto de arsnio.

Factores de Risco:

o Abuso crnico do lcool (etanol); o Exposio a Microcistinas.

26

A progresso da blis ocorre devido s contraces rtmicas dos hepatcitos.

32

Nefrotoxicidade Respostas Txicas dos Rins

Funes dos Rins

Excreo de resduos metablicos e de xenobiticos;

Regulao do equilbrio hdrico e electroltico;

Regulao do equilbrio cido/ base dos fluidos corporais;

Regulao da presso arterial;

Secreo de hormonas;

Funes metablicas.

Principais factores que tornam os Rins um importante rgo alvo de toxicidade

Grande capacidade de concentrao de metabolismos e xenobiticos: o A concentrao tubular chega a ser 500 vezes superior concentrao

plasmtica.

Grande fluxo sanguneo; Capacidade de activao metablica.

33

Insuficincia Renal Aguda

o Leses no Epitlio Tubular - Reabsoro do Filtrado Necrose provocada por txicos permite a reabsoro dos compostos

nos tbulos;

o Obstruo Tubular Clculos Renais TFG baixa Azotemia

Formao de clculos renais pela aco de xenobiticos que se tornam

insolveis e precipitam nos tbulos renais;

Aumenta a presso no tbulo devido obstruo; Quando a presso no tbulo iguala a presso existente no glomrulo a

filtrao diminui, podendo at parar;

Ao baixar a TFG Taxa de Filtrao Glomerular acumulam-se compostos azotados no sangue provocando Azotemia.

o Vasoconstrio Renal Necrose por Apoxia, TFG baixa Azotemia Os xenobiticos causam a constrio de vasos sanguneos no

glomrulo diminuindo a TFG e provocando Azotemia.

o Leses no Endotlio Glomerular Alterao da Permeabilidade As leses no endotlio podem permitir a passagem de protenas

sanguneas.

Insuficincia Renal Crnica

O Rim possui uma grande capacidade regenerativa mas exposies prolongadas a um

xenobitico podem danificar o rgo.

Exemplo: Intoxicao por Melamina no Leite China, 2008 o Para aumentar a produo de leite, os fabricantes juntaram gua para obterem um maior volume;

o Para o leite passar nos controles de qualidade acrescentaram melamina, pois a medio do contedo proteico era feita pelo teor de azoto;

o A melamina estava em grande concentrao e associada a outras substncias27, bastante insolveis, que a faziam precipitar nos tbulos renais dos consumidores;

27

Como cido Cianrico

34

Toxicidade Pulmonar

Principais Factores que tornam os Pulmes um importante rgo alvo de toxicidade

o Dupla Exposio via sangunea e via respiratria; o Grande Fluxo Sanguneo.

Respostas Txicas dos Pulmes

Respostas Agudas

Reactividade das Vias Areas: acontece particularmente nos brnquios pois estes esto envolvidos em musculatura lisa que pode contrair por aco

de xenobiticos e diminuir o dimetro da via area, diminuindo o

volume de ar que entra nos pulmes.

Ex: fumo do tabaco e cloro das piscinas.

Edema Pulmonar Txico: Acumulao de lquido vindo dos capilares nos alvolos pulmonares. Isto

acontece quando a pequena barreira que separa os

alvolos dos capilares danificada28

pela aco

de xenobiticos.

Esta acumulao de fluido diminui a eficcia das

trocas gasosas.

Respostas Crnicas

Fibrose Pulmonar: morte de clulas do epitlio alveolar devido aco de um xenobitico e

acumulao de tecido fibroso.

Diminuio da eficincia das trocas gasosas.

28

Os danos podem verificar-se no endotlio alveolar, capilar ou em ambos.

Imagem - acima um

pulmo normal; abaixo um pulmo com fibrose.

35

Enfisema Pulmonar: distenso exagerada da parede dos alvolos pulmonares que leva destruio do endotlio alveolar e capilar.

Perda de volume e capacidade de extenso dos pulmes.

Perda de rea de trocas gasosas.

Grande diminuio das funes pulmonares.

A maior causa de enfisema na espcie humana o fumo do tabaco.

Asma29: A musculatura lisa que envolve os brnquios e os bronquolos contrai e impede a passagem de volumes normais de ar.

H tambm a produo de muco e uma reaco inflamatria dos tecidos.

Falta de ar! um processo crnico com episdios isolados mais acentuados.

29

Houve um aumento da incidncia de asma nas zonas urbanas recentemente.

36

Toxicidade Cardiovascular

O corao bombeia o sangue para todo o organismo, logo qualquer txico que actue

a este nvel pe em risco o fornecimento de oxignio e nutrientes aos tecidos.

Respostas Txicas do Corao

Arritmia Cardaca: txicos actuam e alteram a regulao rtmica natural do corao alterando a frequncia cardaca (frequentemente provocando uma

taquicardia).

Hipertrofia Cardaca: Aumento do tamanho do corao e do esforo realizado para bombear o sangue.

Insuficincia Cardaca: Pode provocar paragem cardaca.

Toxicidade Aguda

o Arritmia que provoca uma falha sbita do corao. Toxicidade Crnica

o Hipertrofia que provoca insuficincia cardaca.

Ex: Fitotoxinas (alcalides, fenis); Pesticidas; Solventes; Cianeto; Drogas.

Respostas Txicas do Sistema Vascular

Hipertenso e Hipotenso: xenobiticos ligam-se aos receptores baromtricos que controlam a presso sangunea interferindo com o seu correcto

regulamento e resultando em alteraes da tenso!

Aterosclerose: xenobiticos provocam a formao de ateromas maioritariamente lipdicos que se depositam nas artrias e provocam perda de elasticidade.

Hemorragia: o Quando os xenobiticos provocam necrose directa das paredes dos

vasos sanguneos;

o Quando os xenobiticos intervm nos processos de coagulao sangunea.

o Ex: veneno de certas cobras enfraquece o endotlio dos vasos sanguneos.

37

Edema: perda de gua dos capilares e sua acumulao nos espaos intersticiais das clulas.

Causado por xenobiticos que:

o Alteram o gradiente de presso entre capilares e espao intersticial; o Alteram a capacidade do sistema linftico de remoo de lquido em

excesso do sangue.

Hematotoxicidade Respostas Txicas do Sangue

Funes do Sangue

Transporte dos gases respiratrios;

Manuteno da integridade vascular;

Defesa do organismo contra agentes estranhos.

Possui elevada capacidade proliferativa e regenerativa. A medula produz um

elevadssimo nmero de clulas novas pelo que agentes anti-mitticos afectam muito o

tecido sanguneo.

Hematotoxicidade:

o Primria: afecta directamente um ou mais compostos do sangue; o Secundria: efeito txico no sangue consequncia de leso de outro tecido

ou de um distrbio sistmico30

.

Respostas Txicas do Sangue

Eritrcitos: o Diminuio da produo de eritrcitos (anemia) txicos que afectam

o tecido medular ou outro essencial formao de eritrcitos.

o Efeitos sobre a funo respiratria da hemoglobina ex: CO o Destruio de eritrcitos (anemia hemoltica) txicos que por

exemplo enfraquecem a membrana plasmtica dos eritrcitos.

Leuccitos: o Diminuio da produo de leuccitos; o Efeitos sobre a funo dos leuccitos; o Leucemia Txica proliferao de leuccitos; ex: benzeno e

radiaes ionizantes.

Trombcitos e Coagulao Sangunea: o Diminuio da produo e destruio de trombcitos (trombopenia); o Efeitos sobre a funo dos trombcitos; o Efeitos sobre a formao do cogulo de fibrina; o Diminuio da sntese de protenas da coagulao muitas vezes a

sua activao feita por reaces em cascata que podem ser alteradas

pelos xenobiticos.

30

Ver pgina 13 - metahemoglobina

38

Toxicidade Drmica

Funes da Pele:

Proteco (barreira entrada de substncias);

Regulao trmica, electroltica, hormonal, metablica, imunitria.

Vias de Entrada: atravs das clulas, atravs dos interstcios celulares, atravs dos

poros.

Respostas Txicas da Pele

Dermatite de Contacto (tipo de toxicidade ocupacional mais comum): o Dermatite Irritante contacto directo com a pele.

Ex: Queimaduras Qumicas

o Dermatite Alrgica h uma primeira exposio que provoca a produo de antignios, havendo uma reaco alrgica aquando da

segunda exposio ao txico.

Doena Granulomatosa invaso do tecido cutneo por partculas que no

so expulsas do organismo e formao de grnulos.

Respostas Fototxicas: o Respostas radiao UV (eritema, escurecimento, envelhecimento da

pele);

o Fototoxicidade alguns compostos de plantas podem provocar necroses na pele ao absorverem radiaes especficas que lhes alteram

as propriedades qumicas e as tornam txicas sumo de lima. o Fotoalergia requer sensibilizao prvia.

Acne obstruo de canais das glndulas sebceas

39

o Cloroacne caso partculas de acne, provocado pela exposio a hidrocarbonetos aromticos halogenados e dioxinas.

Urticria pode ser desencadeada por determinadas protenas animais.

Cancro da Pele principalmente causado por raios UV mas tambm por alcatro, fuligem de chamins

-------------------------- Matria at 1 Frequncia 6 de Novembro -----------------

40

Determinao da Toxicidade

Discusso;

Relao dose-resposta ou concentrao-resposta;

Critrios de toxicidade;

Factores que influenciam a toxicidade: factores modificadores;

Quantificao em toxicologia;

Testes de toxicidade.

Discusso Extrapolao dos resultados dos testes de toxicidade:

Debate central: se a espcie teste utilizada um modelo adequado para o homem;

Concluso geral: nenhum modelo capaz de nos substituir.

Determinao da Segurana de novas drogas (soluo de compromisso)

1. Bateria de testes de toxicidade usando diferentes espcies animais; 2. Ensaios clnicos cuidadosos e controlados, quando no existe qualquer

suspeita que as drogas possam causar algum dano nos voluntrios.

Relao dose-resposta ou concentrao-resposta Conceito fundamental da toxicologia descritiva

O objectivo da toxicologia descritiva identificar e descrever a relao entre o nvel

e o tempo a que os organismos so expostos a um txico e a natureza e o grau do efeito

adverso subsequente.

Esta relao dose-resposta ou concentrao-resposta o conceito fundamental em

toxicologia.

Forma sigmide tpica da relao dose-resposta ou concentrao-resposta

41

Aspectos prticos

Existem diferenas substanciais entre os indivduos de uma populao supostamente

homognea pois os indivduos no respondem de uma maneira quantitativamente

idntica a uma mesma concentrao de txico.

Esta variabilidade deve-se diversidade biolgica natural:

Constituio gentica da populao; Condies dos indivduos.

Objectivo prtico na determinao da toxicidade

Ao determinar a toxicidade de um qumico pretende-se estimar, o mais preciso

quanto possvel, o intervalo de concentraes desse qumico que produzem, em grupos

de indivduos de uma mesma espcie teste, sob condies laboratoriais controladas,

alguma resposta quantificvel previamente seleccionada.

Critrios de Toxicidade

Critrio Ideal

O critrio ideal aquele intimamente associado com o fenmeno molecular que

resulta da exposio ao txico.

No entanto estes fenmenos so frequentemente desconhecidos.

Critrios Alternativos

Em alternativa, deve-se seleccionar uma medida de toxicidade que seja inequvoca,

biologicamente relevante, observvel, mensurvel e reprodutvel.

Critrios inequvocos de toxicidade sub-letal

Efeitos txicos cujo significado ecolgico evidente, e.g.:

Crescimento; Reproduo; Desenvolvimento.

ndices de Toxicidade

Nos ensaios de toxicidade iniciais costume utilizar-se a mortalidade como ndice de

toxicidade.

Vantagens da mortalidade como critrio de toxicidade:

Preciso; Importante; Inequvoco ( depende); Possibilita a comparao entre substncias com mecanismos de aco txica

diferentes.

No entanto, tambm importante utilizar critrios a um nvel inferior mortalidade

(efeitos sub-letais) para que seja possvel prevenir antecipadamente mortalidades

indesejveis.

Efeitos ao nvel bioqumico, histolgico, fisiolgico, reprodutivo, comportamental e

ecolgico podem ser usados como critrios de toxicidade sub-letal.

42

Factores que Influenciam a Toxicidade: Factores Modificadores Factores relacionados com a exposio;

Factores relacionados com o organismo;

Factores relacionados com o txico.

Factores relacionados com a Exposio

Natureza da exposio; Durao da exposio (crnica ou aguda); Frequncia da exposio:

o Desintoxicao; o Aclimatizao; o Adaptao; o Bioacumulao; o Efeito crnico.

Concentrao do txico; Factores ambientais (e.g., O2 dissolvido, pH, temperatura, slidos, microrganismos)

Txicos (forma fsico-qumica, biodisponibilidade, persistncia e transformao); Natureza da exposio; Organismos.

Factores relacionados com o Organismo

Comportamento/Acessibilidade (e.g., bivalves); Taxas e padres de metabolismo e excreo; Variabilidade gentica entre estirpes; Estado de nutrio (composio corporal, funes bioqumicas e fisiolgicas); Estado de Desenvolvimento:

o Grau de desenvolvimento dos mecanismos de desintoxicao; o Taxa de excreo dos txicos; o Tamanho; o Membranas impermeveis ou protectoras em estados particulares.

Factores relacionados com o Txico

Impurezas que acompanham o txico; Caractersticas fsico-qumicas do txico:

o Estrutura ou configurao qumica; o Forma fsica (lquido, gs, vapor, particulada, coloidal); o Estado oxidativo; o Espcie qumica; o Matriz; o Solubilidade; o Presso de vapor; o pH; o Afinidade lipdica.

Afecta a biodisponibilidade, distribuio, persistncia, transformao e eliminao do txico no organismo (toxicintica);

Mas tambm, afecta o comportamento do qumico no meio ambiente.

43

Quantificao em Toxicologia

Dois mtodos possveis:

Determinar a mortalidade ou efeito toxicolgico (y) em funo de doses ou

concentraes crescentes (x) de um txico: y = f(x);

Determinar a mortalidade ou efeito toxicolgico (y) de uma determinada dose

ou concentrao de um txico em funo do tempo (t): y = f(t).

Medidas de Toxicidade

DL50 ou CL50 (LD50 ou LC50) dose ou concentrao letal mediana: dose ou concentrao letal para 50% dos indivduos aos quais foi

administrado um produto txico (mg/kg ou mg/L).

CE50 ou DE50 (EC50 ou ED50) dose ou concentrao efectiva mediana: dose ou concentrao que produz efeito adverso (efeito txico) em

50% dos organismos teste.

CE50 ou CI50 (EC50 ou IC50) dose ou concentrao inibitria mediana: dose ou concentrao que provoca 50% de variao ou inibio de um

dado parmetro biolgico (e.g., crescimento, reproduo,

bioqumica).

CSEO ou DSEO (NOEC ou NOED) concentrao ou dose sem efeito observvel: mxima concentrao na qual no se registam

diferenas em relao ao controlo.

CMEO ou DMEO (LOEC ou LOED) concentrao ou dose com menor efeito observvel: concentrao mnima na qual no se registam

diferenas significativas em relao ao controlo.

TL50 (LT50) tempo letal mediano: perodo de tempo para o qual uma concentrao ou dose definida de txico causa a morte a 50% dos

indivduos teste.

44

Estas medidas de toxicidade dependem em grande medida da varivel doseada: se

uma ou mais variveis foram doseadas implica que muitas ficaram por dosear.

Algumas variveis so seleccionadas porque:

Fceis de dosear;

Usadas em estudos precedentes;

Equipamento disponvel;

Qualificao do pessoal tcnico.

Curvas de Toxicidade Qualquer que seja a resposta ou efeito adverso escolhido, a relao entre a

intensidade da resposta dos organismos e o nvel de exposio ao txico assume quase

sempre a clssica forma sigmide.

Declive Ligeiro implica

Aco txica lenta;

Absoro lenta;

Rpida excreo;

Rpida desintoxicao.

45

Transformao dos Resultados

Percentile ranks (PRs or "percentiles") are normally distributed and bell-shaped while normal curve

equivalents (NCEs) are uniform and rectangular in shape. Percentile ranks are not on an equal-interval

scale; that is, the difference between any two scores is not the same between any other two scores. For

example, 50 - 25 = 25 is not the same distance as 60 - 35 = 25 because of the bell-curve shape of the

distribution. Some percentile ranks are closer to some than others. Percentile rank 30 is closer on the bell

curve to 40 than it is to 20.

46

47

48

Estes resultados demonstram que o Cdmio tem outro mecanismo de aco lento

mais txico que o evidenciado nos ensaios mais pequenos.

49

Toxicologia Ambiental Monitorizao Ambiental Deteco e avaliao de perturbaes do meio ambiente

Monitorizao Ambiental

Monitorizao Qumica;

Monitorizao Biolgica;

Bioindicadores ou Espcies sentinela;

Bioindicadores de exposio;

Bioindicadores de efeitos ou de impactes;

Biomarcadores.

Monitorizar: Avaliao sistemtica ao longo do tempo de variveis e de processos

relacionados com um problema especfico (Spellerb, 1991).

Monitorizao Ambiental

Estudo da dinmica e comportamento dos poluentes no ambiente e dos efeitos destes

sobre as populaes e ecossistemas expostos (Ramade, 1992).

Metodologia

Observaes e medies de parmetros biolgicos, qumicos e fsicos de acordo com

um calendrio pr-estabelecido e metodologias comparveis.

Objectivo

Obter dados suficientes para determinar a qualidade do ambiente.

Tipos Monitorizao Qumica Monitorizao Biolgica

Objectivo Determinar o nvel de contaminao nos diferentes compartimentos ambientais abiticos e biticos.

Avaliar o impacte da poluio do meio ambiente sobre as populaes e comunidades expostas.

Principais Categorias de Dados Pesquisados

Taxa de emisso dos poluentes nos meios contaminados;

Grau e variao da contaminao ambiental;

Efeitos Ecolgicos.

Monitorizao Ambiental ltima Finalidade

Controlo e regulamentao (VMR; VMA) Assegurar por meios de anlise qumica e biolgica se o estado dos bitopos,

populaes ou comunidades esto em conformidade com os padres pr-estabelecidos.

Com estes resultados procura-se estabelecer normas de proteco do ambiente

Concentraes mximas tolerveis nas populaes das espcies mais sensveis ou das espcies chave do ecossistema.

Concentraes mximas admissveis no bitopo e nos nveis trficos a montante das espcies de referncia ou protegidas.

Nveis mximos de rejeio nas fontes de poluio, para assegurar que as normas de qualidade anteriores sejam cumpridas.

50

Monitorizao dos Poluentes nos bitopos At finais dos anos 1980 a vigilncia do ambiente

centrava-se na avaliao das concentraes de poluentes nos

diferentes compartimentos ambientais.

A caracterizao fsico-qumica era muitas vezes

insuficiente:

Mede pontualmente, no espao e no tempo, os agentes agressores;

No avalia as suas consequncias nas comunidades atingidas. Esta caracterizao no mede propriamente o impacte ambiental mas sim o agente

agressor.

Vantagem da anlise dos Seres Vivos em oposio aos

Compartimentos Abiticos

Nvel de Contaminao

Grande parte dos poluentes, especialmente as substncias persistentes,

apresenta concentraes muito mais elevadas nos seres vivos;

Biodisponibilidade

A anlise dos organismos mede a disponibilidade real dos poluentes;

Integrao Temporal

Os seres vivos integram os nveis de contaminao presentes no passado;

Nvel de Deteco

As respostas biolgicas podem ser detectadas abaixo do nvel de deteco dos

qumicos;

Significado Ecolgico

O significado ecolgico das concentraes dos contaminantes detectados no

evidente;

Gama de Deteco

No possvel analisar todos os qumicos presentes no meio ambiente;

Estas respostas podem ser detectadas mesmo que:

A exposio tenha terminado;

No se saiba qual o contaminante;

Se houve contaminao.

No entanto, tambm fundamental proceder monitorizao qumica, em

conjugao com a monitorizao biolgica, para se saber a que que os organismos

esto a ser expostos e a que concentraes.

51

Fontinalis

Monitorizao Ambiental Bioindicadores de Exposio

Bioindicadores de Exposio (acumulao) - Ideias

Espcies ecologicamente relevantes;

Correlao simples entre a concentrao da substncia poluente no organismo e os nveis de exposio;

Ser capaz de acumular o poluente nos nveis mximos de contaminao observados no meio ambiente sem ser significativamente afectada;

Ser sedentrio;

Abundante e amplamente distribudo;

Grande longevidade;

Tamanho apropriado;

Ser de amostragem fcil.

Utilizao de indicadores biolgicos de acumulao

Espcies acumuladoras como indicadores de contaminao

Meio Aqutico

Macrfitas o Algas o Brifitas o Espermatfitas

Moluscos

Peixes

Os musgos aquticos constituem, pelo seu forte potencial de bioacumulao,

excelentes bioacumuladores no meio dulciaqucola.

Amblystegium

Rhynchostegium

52

Entre as Algas Vermelhas temos Lemanea sp.:

o Uma das raras macrfitas a conseguir sobreviver nas imediaes da descarga do

efluente de uma mina de chumbo no Pas de

Gales (foram observadas concentraes at

1,16 mg.L-1

).

Entre as espermatfitas temos Typha latifolia:

o Mostrou ser um eficaz bioacumulador de zinco (foram observadas concentraes de 1400 mg.kg

-1

nas razes de plantas a crescer em sedimentos com

uma concentrao de 10mg.kg-1

).

Moluscos Lamelibrnquios

Excelentes indicadores de contaminao nas guas.

o Elevado potencial de bioacumulao; o Vida Sedentria; o Ciclo de vida Longo; o Amostragem qualitativa e quantitativa fcil.

Mytilus edulis (imagem)

Os mexilhes so um material ideal para programas de

monitorizao de guas marinhas:

o Encontram-se disseminados por quase todo o mundo,

o Elevada aptido em acumular contaminantes.

Factores de concentrao de metais pesados e

compostos orgnicos de sntese (e.g., pesticidas, PBC)

igual ou superior a 105 foram observados em mexilhes e

ostras.

Peixes Os telesteos marinhos e dulciaqucolas so utilizados em

grande escala como bioindicadores de contaminao do meio

aqutico.

As espcies situadas no topo da pirmide ecolgica, de

regime predador ou super-predador, podem apresentar factores

de concentraes de certos contaminantes ou orgnicos

superiores a 105-10

6.

53

Meio Terrestre

Aves;

Mamferos.

As aves tm a aptido de

acumular elementos nas penas, e.g.,

cdmio e mercrio.

Nos mamferos as ornamentaes podem servir na

monitorizao da poluio por metais pesados de

ecossistemas florestais.

54

Monitorizao Ambiental Bioindicadores de efeitos ou impactes

Monitorizaes das alteraes induzidas pelos poluentes

Conhecimento dos nveis de contaminao:

Condio necessria mas no suficiente;

Principal finalidade da monitorizao:

Detectar o mais cedo quanto possvel as alteraes produzidas pela contaminao nos ecossistemas a fim de prevenir consequncias ecolgica e

economicamente desastrosas;

Avaliar o impacte de uma poluio sobre o tamanho, estrutura e repartio das populaes das diversas espcies constituintes de uma comunidade ou

biocenose.

Bioindicadores de efeitos ou impactes:

Utilizao de critrios de presena - ausncia

Lquenes

55

Macro-invertebrados bnticos

Bioindicadores de efeitos ou impactes

Riqueza especfica

Avaliao da riqueza especfica

56

Bioindicadores de efeitos ou impactes

ndices de Diversidade

ndices de diversidade

Shannon-Wiener

ndice de diversidade mais utilizado

Limitaes dos ndices de biodiversidade:

No so unvocos;

No so afectados se uma espcie for substituda por outra;

Atribuem o mesmo valor a espcies com poluo-sensibilidaes diferentes;

So pouco afectados se desaparecer somente um pequeno nmero de espcies pouco abundantes;

Muitos outros factores influenciam a estrutura de uma comunidade.

Bioindicadores de efeitos

ou impactes

ndices Biticos

57

Bioindicadores de efeitos ou impactes

ndices Multifactoriais

Monitorizao Ambiental - Biomarcadores

Biomarcador

Resposta biolgica a txicos que d uma medida da exposio (biomarcador de

exposio) ou do efeito txico (biomarcador de efeito).

Justificao:

A instabilidade inerente a muitos contaminantes (e.g., PAHs, VOCs, vrios pesticidas) que dificulta a avaliao da exposio por anlise directa dos

resduos;

A elevada sensibilidade de alguns biomarcadores;

A especificidade qumica de alguns biomarcadores, que contribui para a identificao de qumicos com efeitos biolgicos adversos;

Embora os efeitos ao nvel das populaes, ou nveis superiores, sejam mais relevantes, muitas vezes, os parmetros associados a esses nveis so pouco

sensveis aos agentes perturbadores, levam algum tempo a manifestar-se e os

seus mtodos de anlise so difceis e imprecisos

Os biomarcadores proporcionam um meio de alerta precoce de danos ecolgicos incipientes.

58

Biomarcador

Em teoria a resposta biolgica usada como biomarcador pode ir desde a ligao a um

receptor at ao funcionamento do ecossistema.

Na prtica somente efeitos at ao nvel do indivduo so usados.

Apesar da importncia dos efeitos ao nvel da populao e do ecossistema, estas

alteraes so demasiadamente inespecficas para serem consideradas como

biomarcadores.

Outros autores excluem tambm as alteraes ao nvel do indivduo (e.g.,

crescimento, reproduo, comportamento), neste conceito.

A especificidade qumica dos biomarcadores

A especificidade qumica dos biomarcadores bastante varivel.

Algumas respostas biolgicas (biomarcadores) relacionadas com a exposio ou com

os mecanismos de aco txica apresentam elevada especificidade qumica:

Alguns biomarcadores so to ou mais fceis de analisar que os respectivos qumicos.

Sendo a anlise de alguns deles to ou mais fivel que a anlise dos respectivos

qumicos.

59

Outros biomarcadores menos especficos podem servir como indicadores gerais do

stress celular e danos nos tecidos:

Marcadores do stress oxidativo;

Estabilidade das membranas lisossmicas;

Alteraes histolgicas.

Biomarcadores mais especficos

Devem ser utilizados quando se tem uma boa ideia dos contaminantes com maior probabilidade de ocorrncia,

por serem mais informativos.

Biomarcadores menos especficos

Devem ser utilizados quando no se tem essa ideia, ou quando a contaminao mista e complexa.

Se possvel, o ideal utilizar uma bateria de biomarcadores mas isso tem custos de

tempo e dinheiro.

Muitas respostas moleculares e bioqumicas so muito sensveis exposio de

qumicos, mas a avaliao da consequncia dessas alteraes para a sade dos

organismos no fcil.

Por isso os biomarcadores so separados em:

Biomarcadores de exposio;

Biomarcadores de efeito.

Biomarcadores relacionados com a mortalidade.

Biomarcadores relacionados com o sucesso reprodutivo.

Biomarcadores com tnue relao com efeitos adversos.

A relao biomarcador/ efeito adverso muitas vezes dbia e subjectiva depende do que cada um considera com efeito adverso, e.g.:

Adutos de DNA / formao de tumores.

60

Avaliao de Risco Toxicolgico

Avaliao de Risco

Avaliao sistemtica e cientfica dos potenciais efeitos adversos para a sade

pblica resultantes da exposio a agentes ou situaes perigosas (Omenn, 2000).

Perigo (Hazard)

O perigo uma situao que representa uma ameaa vida, sade, bens ou ambiente.

O termo geralmente utilizado para descrever uma situao potencialmente lesiva, mas no o prprio acontecimento uma vez o evento iniciado, este classificado como uma emergncia, um incidente.

a toxicidade inerente a uma substncia ou agente.

Um perigo envolve algo que potencialmente prejudicial para a vida, a sade a

propriedade ou o meio ambiente. Este pode ser caracterizado pela probabilidade em se

tornar num incidente e pela gravidade do incidente quando este ocorre.

De um modo geral o risco avaliado multiplicando os dois factores que o compem:

Objectivos da Avaliao de Risco

Fazer o balano entre risco e benefcios: o Medicamentos e pesticidas;

Definir nveis de risco aceitveis: o Contaminantes na comida; o Poluentes na gua;

Definir estratgias de aco: o Autoridades reguladoras; o Fabricantes; o Organizaes ambientais/consumidores;

Estimar risco remanescente aps a aplicao das medidas protectoras.

Risco

Perigoprobabilidade de ocorrncia

gravidade do incidente

Risco probabilidade de ocorrncia gravidade do

incidente

61

Processo de Avaliao e Gesto do Risco

62

Avaliao de Risco Toxicolgico Identificao de perigo;

Avaliao da relao dose-resposta;

Avaliao da exposio;

Caracterizao do risco.

Identificao de Perigo

Mtodos de avaliao da toxicidade

Anlise da relao estrutura-actividade (SAR);

Ensaios in vitro e ensaios de curta durao;

Ensaios com animais;

Estudos epidemiolgicos.

Anlise da relao estrutura-actividade (SAR)

o Mtodo de avaliao alternativo; o Um ensaio sobre o ciclo de vida de roedores, para avaliar a

carcinogenecidade de um nico qumico custa 2-4 milhes de dlares e dura

3 a 5 anos;

o A estrutura qumica, grupos qumicos funcionais, solubilidade, estabilidade, sensibilidade ao pH, electro-afinidade, reactividade qumica, podem oferecer

teis informaes na identificao de perigo.

Estruturas Moleculares Chave ou Alerta com relao estrutura-

actividade (SAR) reconhecida (e.g.):

- Aminas Aromticas

Altamente txicas; Responsveis por irritaes vesiculares e tumores; 8 dos 14 carcinogenes ocupacionais identificados pela

OSHA (Occupational Safety and Health Administration)

so aminas aromticas.

Outros exemplos do ainda reduzido nmero de estruturas

moleculares chave com relao estrutura-actividade (SAR)

reconhecida:

NitrosaminasCompostos amino-azo

Ncleos esterides(nucleos fenantreno)

63

Outros exemplos: qumicos com estruturas aparentadas com alguns txicos.

Avaliao de risco de misturas complexas

Os estudos da relao estrutura-actividade (SAR) tm servido para relacionar

compostos diferentes com mecanismos de aco e efeitos txicos semelhantes.

E.g.: estudos SAR associam a ligao das dioxinas, furanos e dioxinas-tipo-PCBs ao

receptor Ah a uma grande variedade de respostas bioqumicas, imunolgicas,

morfolgicas, reprodutivas e neoplsticas.

Misturas Complexas:

Coeficiente de Toxicidade Equivalente (TEF)

O conceito de coeficiente de toxicidade equivalente foi desenvolvido pela EPA

(Environmental Protection Agency, USA) para avaliar a toxicidade de uma mistura de

substncias qumicas estruturalmente relacionadas por um mecanismo de aco comum.

TEF uma estimativa da toxicidade relativa de um produto qumico, em comparao

com um qumico de referncia.

Avaliao da toxicidade e do risco carcinognico de misturas de dioxinas e furanos. Nas misturas de

dioxinas e furanos, o

qumico referncia o

2,3,7,8 -

tetraclorodibenzo-p-

dioxina (2,3,7,8-TCDD),

porque o mais txico e

mais bem estudado dos

210 CDDs CDFs.

cido valprico (valproato)

antiepilptico

cido retinico

forma oxidada da vitamina A

Ftalatos

aditivos para deixar o plstico mais malevel

teres gliclicos

solventes para tintas

Dioxinas - Dibenzodioxinas poli cloradas/bromadas (PCDDs/PBDDs)

Furanos - Dibenzofuranos poli clorados/bromados (PCDFs/PBDFs)

PCBs Bifenilos policlorados

64

Avaliao da toxicidade e do risco carcinognico de misturas de PCBs

O Factor de carcinogenecidade do 2,3,7,8-TCDD (150000 [mg / kg-dia] -1)

utilizado para avaliar a toxicidade e avaliar os riscos de cancro para dioxin-like PCBs.

Avaliao da toxicidade e do risco carcinognico de misturas de PAHs

(hidrocarbonetos aromticos policclicos)

Nas misturas de PAHs, a referncia qumica o benzo(a)pireno. O Benzo(a)pireno

foi escolhido como referncia porque a sua toxicidade est bem descrita.

Determinao da Concentrao do Equivalente Txico Total (TE)

65

Exemplo:

Ensaios in vitro e ensaios de curta durao

Especialmente teis, porque podem ser desenhados para fornecer informao sobre os mecanismos de aco txica;

Rpidos e no dispendiosos, comparativamente com os ensaios de toxicidade a longo prazo.

Exemplos:

testes de mutao bacteriana in vitro (teste de Ames)

testes sobre a pele de ratos (skin-painting tests)

teste de focos de hepatcitos alterados no fgado de ratazanas (Rat liver foci bioassay)

testes de bioluminescncia

66

Ensaios com Animais

Elemento chave no processo de identificao do perigo.

Sinais de Carcinogenicidade

Aumento do nmero de tumores num rgo em particular, ou em geral;

Induo de tumores raros;

Reduo do tempo de latncia de tumores mais comuns.

Limitaes dos ensaios com animais no estudo do risco carcinognico:

Doses testadas excessivamente elevadas o Razes estatsticas levam a que os animais sejam testados a doses

superiores s que os humanos so normalmente expostos.

Pouco sensveis o O crescimento dos tumores pode verificar-se somente nas concentraes

testadas mais elevadas, geralmente prximas daquelas capazes de

produzir toxicidade sistmica.

Dificuldade em se fazer extrapolaes para doses mais baixas o Mesmo sem toxicidade, as elevadas doses testadas podem desencadear

eventos diferentes dos provocados por exposies com doses mais baixas.

Extrapolao para os humanos difcil

Ratos e ratazanas do resultados concordantes (negativos e positivos) em apenas 70% dos bioensaios. A concordncia entre roedores e humanos

dever ser, portanto, ainda menor.

Estudos Epidemiolgicos

Vantagens So os mais convincentes; A informao obtida em humanos; Associaes extradas em situaes de exposio reais

Desvantagens Estimativas de exposio pouco robustas: Especialmente se forem feitas retrospectivamente e se apresentarem grandes perodos de latncia; Exposio a mltiplos txicos: Especialmente em estudos ao longo da vida.

Princpio da precauo

Na ausncia de dados fidedignos em humanos,uma substncia deve ser vista como um potencialrisco carcinognico para humanos se apresentarcarcinogenicidade evidente em animais teste.

Todas as substncia cancergenas para humanos,adequadamente testadas em animais, produzemresultados positivos em pelo menos um animalteste.

67

Outras desvantagens:

Podem ser muito caros;

Falta de controlos adequados;

Muitas co-variveis que podem confundir;

Grande variabilidade biolgica.

Os estudos epidemiolgicos so, regra geral, estudos oportunistas.

Critrios de Avaliao dos Resultados Epidemiolgicos:

Fora da associao;

Consistncia das observaes reprodutibilidade no tempo e no espao;

Especificidade dos efeitos;

Ordem temporal da relao causa-efeito correcta;

Dose-correspondncia;

Biologicamente plausveis e coerentes;

Verificveis;

Extrapolveis.

Associaes Estatsticas

Caixas negra de difcil aceitao

necessrio compreender-se os mecanismos biolgicos na base das hipteses epidemiolgicas

Associaes estatsticas

Os recentes avanos do projecto do genoma humano Melhor integrao da biologia

molecular nos estudos epidemiolgicos (epidemiologia molecular)

novos biomarcadores moleculares de exposio, de efeito e de susceptibilidade

para isso tm contribuido

68

Avaliao da relao dose-resposta

Determinao do efeito crtico: incio da avaliao da relao dose-resposta.

Efeito crtico:

Efeito biolgico adverso significativo que se verifica ao nvel de exposio mais baixo.

Necessidade de Extrapolao:

Doses testadas elevadas;

Testes realizados em animais;

Procura-se determinar nveis de exposio, supostamente baixos, sem risco para o homem.

Extrapolaes baseada em limiares Efeitos no carcinognicos. Extrapolaes no baseada em limiares Efeitos carcinognicos.

Mtodo de extrapolao:

Extrapolaes Baseadas em Limiares

Nota: o NOAEL no deve ser visto

como livre de risco, corresponde

aproximadamente a um risco de 5%

(efeitos contnuos) ou de 10% (efeitos

espordicos)

Tradicionalmente os clculos de

avaliao de risco, tais como a dose de

referncia (RfDs) e a dose diria aceitvel

(ADIs), tm sido feitos com base nos

NOAELs e LOAELs.

69

Factores de Incerteza

(UF=10) Factores modificadores

(0

70

Dose limiar (T)

Dose abaixo da qual no se verifica alterao da resposta biolgica

Utilizao de NOAEL e LOAEL na descrio da relao dose-resposta limiar.

Utilizao da Benchmark Dose (BDM) alternativa ao NOAEL

71

Exemplo:

Clculos baseados na Benchmark Dose

Vantagens Desvantagens (as mesmas dos bioensaios)

- Tem em considerao a curva da relao dose-resposta; - Inclui uma medida de variabilidade (intervalo de confiana); - Utilizao de um BDM fixo nos clculos de avaliao de riso em estudos diferentes.

- Curva dose-resposta pouco acentuada na

regio em considerao;

- As dos bioensaios em geral: doses

testadas elevadas, escassas e largamente

espaadas.

Extrapolaes no Baseadas em Limiares

72

Nas respostas biolgicas sem limiar, os mtodos de avaliao dose-resposta, utilizam

modelos estatsticos (funes de distribuio da probabilidade) ou modelos

mecansticos para se extrapolar para nveis de exposio seguros, com riscos muito

baixos (10-4

a 10-6

acima do valor de fundo), muito longe dos nveis testados.

Dose segura virtual (VSD) dose que corresponde ao limite superior de confiana a

95% para um risco excedente mnimo (e.g., um excedente igual a 10-6

).

Limite superior de confiana a 95% para o risco estimado, por exemplo.

73

Avaliao da Exposio

Principais Objectivos:

Determinar a fonte, o tipo, a magnitude e a durao do contacto com o txico em considerao.

A avaliao da exposio inclui trs passos:

Caracterizao do local de exposio;

Identificao das vias de exposio;

Quantificao da exposio.

As principais variveis na avaliao da exposio:

Populaes expostas;

Tipos de substncias;

Substncia nica ou mistura de substncias;

Durao da exposio;

Vias e meio de exposio.

Quantificao da Exposio

Dose diria mdia ao longo da vida (mg.kg

-1.d

-1)

74

Risco incremental de cancro durante a vida (ILCR)

75

Caracterizao do Risco

Anlise e discusso integrada das trs componentes da anlise de risco: o Identificao do perigo; o Avaliao da relao dose-resposta; o Avaliao da exposio.

Avaliao da solidez das evidncias;

Avaliao da incerteza da avaliao;

Informar os gestores de risco e as autoridades de sade pblica.

Factores que influenciam a susceptibilidade:

Variabilidade gentica;

Sexo;

Idade;

Doenas pr-existentes;

Comportamento (p.ex: fumar);

Co-exposies;

Medicamentao;

Vitaminas.