TOXICOLOGIA

UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO – UFMA

LICENCIATURA EM CIÊNCIAS NATURAISCAMPUS: SÃO BERNARDO – MA

DISCIPLINA:QUÍMICA AMBIENTAL PROFESSORA: V ILMA

TOXICOLOGIA• Os humanos se familiarizaram com os efeitos nocivos de

venenos de plantas e animais peçonhentos há milhares de anos.

• a.C.• Na Idade Média• Início do século XIX• Atualmente • Toxicologia é o estudo dos efeitos de substâncias

químicas em seres vivos

• O QUE SIGNIFICA SER TÓXICO?Uma substância é considerada tóxico se provocar danos a um

sistemabiológico.• Veneno: termo geral para qualquer substância tóxica.• Toxina: refere-se a venenos de origem biológica.

TIPOS E VIA DE EXPOSIÇÃO• A determinação da toxicidade de uma substância

específica requer conhecimento das condições de exposição.

• Aguda: uma exposição em que a dose administrada em um único evento e a absorção é rápida.

• Crônica: se o indivíduo é exposto a uma substância química especifica sobre certa frequência

• VIA DE ADMINISTRAÇÃO• Percutânea • Inalação • Oral

VIA DE ADMINISTRAÇÃO• Percutânea• A exposição mais comum de todos os seres humanos às substâncias químicas é o contato com a pele.

• Inalação • Ocorre através da exposição a substâncias químicas

presentes na atmosfera.• No Brasil, o Decreto-Lei n° 5.452, de 1 de maio de 43,

aprovou a consolidação das Leis de Trabalho (CLT)• O limite de exposição de curto prazo (LCCP) é a

concentração mais elevada à qual os trabalhadores podem ser expostos por curtos períodos de tempo.

VIA DE ADMINISTRAÇÃO• Oral • O trato gastrointestinal é a

terceira via mais comum pela qual uma substância química entra no corpo.

• A absorção de substância tóxicas pode ocorrer ao longo de toda a extensão do trato gastrointestinal, ou seja, da boca até o reto.

• A equação de Henderson-Hasselbalch pode ser usada para determinar qual fração do agente tóxico está na forma não ionizada, solúvel em lipídios e disponível para a absorção.

• Equação de Henderson-Hasselbalch

• Parental: Uma injeção de substâncias químicas para dentro do corpo por meio de uma seringa com uma agulha oca é um procedimento comum usado na administração de remédio.

Para ácidos: pKa – pH = log [não ionizado] [ionizado]

Para bases pKa – pH = log [ionizado] [não ionizado]

• DOSE: • É a quantidade de substância química com a qual o ser vivo é exposto.• RESPOSTA: • É o efeito que se manifesta no ser vivo, como resultado da exposição.

• ENSAIOS DE TOXICIDADE: O TESTE DL50• DL50: é a dose calculada de um agente

num meio que causa mortalidade em 50% da população animal em condições bem definidas, por qualquer via de administração, exceto por inalação.

VALORES DE DL50 DE SUBSTÂNCIAS QUÍMICAS SELECIONADAS

Substância DL50 (mg/kg)*

AçúcarÁlcool etílicoVinagreCloreto de sódioMalationa (inseticida)AspiraCafeínaDDT (inseticida)Arsênio EstricninaNicotinaAflatoxina-BDioxina (TCDD)Toxina botulínica

29.70014.00033103000120010001301004821

0,0090.001

0,00001

* Para ratos ou camundongos

EXCREÇÃO DE SUBSTÂNCIAS QUÍMICAS PELO CORPO

• Desintoxicação de Substâncias Químicas pelo Fígado

• Como o fígado tem a capacidade de desintoxicar muitos produtos químicos, os seres humanos podem tolerar quantidades moderadas de alguns venenos.

• Reações de Oxidação-Redução• As enzimas do citopromo P-450 desempenham no fígado um

importante papel na desintoxicação de venenos

• Reações de Acoplamento

• Agentes Teratogênicos • Substâncias químicas que causam defeitos congênitos por danificar as células embrionárias.• Agentes Mutagênicos• Produtos químicos que são capazes de alterar e causar mutações em genes e cromossomos de forma suficiente para causar anormalidades hereditárias nos filhos.

Teratogênicos Mutagênicos

Arsênio (As)Cádmio (Cd)Cobalto (Co)Mercúrio (Ag)DietilestilbestrolBifenilas policloradasÁcido retinoicoTalidomida

AflatoxinaBenzo(a)pirenoDietilamida de ácido lisérgicoÁcido nitroso (HNO2)

Ozônio (O3) Tris(2,3-dipromopropil)fosfato

• Agentes Cancerígenos• Agentes químicos cancerígenos são compostos que fazem

com que as células de um organismo reproduzam e cresçam anormalmente para produzir um tumor maligno.

• Substâncias Químicos que Causam Câncer• Os produtos químicos que são conhecidos por causar câncer

variam muito em suas estruturas, e os cientistas ainda não sabem quais estruturas químicas são suscetíveis de produzir um composto cancerígeno.

• Desenvolvimento de Câncer • Como ocorre o desenvolvimento do câncer ainda não

compreendido. As vias que conduzem ao crescimento de um tumor são complexas, e há evidências de que diferentes carcinógenos produzem câncer de diferentes maneiras.

• Carcinogênese é um processo dividido em duas etapas:• Iniciação: tem como resultado uma célula anormal

formada.• Promoção: ocorre em resposta à exposição a um agente

tóxico.

Substâncias Conhecidas como Cancerígenos Humanos

AflatoxinasConsumo de Bebidas Alcoólicas Misturasde Analgésicos Contendo FenacetinaCompostos Inorgânicos de ArsênioAmiantoBenzenoBenzidinaBerílio e Compostos de Berílio1,3- Butadieno1,4-Butanodiol DimetanossulfonatoCádmio e Compostos de CádmioClorambucilResinas de Alcatrão de CarvãoCiclofosfamidaCiclosporina AEstrogênios , ErionitesVírus da Hepatite B e C

Vírus do Papiloma Humano: Alguns tipos Associados a Mucosas GenitaisMelfalanoÓleos MineraisGás MostardaNeutronsCompostos de NíquelRadônioSílica CristalinaTabacoRadiação SolarFuligemExposição a Lâmpadas Solares ou Câmaras de Bronzeamento ArtificialCloreto de VinilaRadiação Ultravioleta , Radiação UVPó de MadeiraRaios X e Radiação Gama

Fonte: National Institute of Environmental Health Sciences

Compostos Orgânicos no Meio Ambiente

• Interferentes endócrinos (ou também desreguladores, emitadores ou perturbadores endócrinos) são substancias químicas sintéticas que bloqueiam, imitam ou interferem nos hormônios produzidos naturalmente, que são os mensageiros químicos do corpo que controlam como um organismo se desenvolve e funciona.

• Os animais selvagens e os seres humanos estão expostos diariamente a essas substâncias químicas penetrantes que já causaram inúmeros efeitos adversos nos animais e estão, muito provavelmente, afetando as pessoas também.

• Os poluentes orgânicos persistentes (POP) até hoje identificados, pertencem a três categorias de substâncias:

• 1° - os inseticidas deliberadamente dispersos em terras agriculturáveis

• 2° - produtos industriais cuja dispersão ambiental foi não intencional e,

• 3°- subprodutos de vários tipos de manufaturas ou processos de combustão.

• As primeiras evidências do perigo potencial destes compostos surgiram há mais do que 50 anos atrás quando foram descobertos resíduos de DDT em tecido adiposo humano e no leite materno. Poucos anos mais tarde naturalistas relacionaram a diminuição da espessura das cascas de ovos com a diminuição da população de pássaros.

• Em 1985 a EPA, agencia de proteção ambiental americana, classificou as dioxinas, (POP) gerados pela combustão de materiais clorados, como os mais potentes carcinogênicos jamais testados em laboratório.

• Um número substancial de (POP) possui a capacidade de interferir no sistema endocrinológico, humano e animal, causando uma série de consequências desastrosas para a saúde humana e para a vida selvagem.

• Os POP são moléculas muito estáveis e persistem por longos períodos no ambiente, podendo se acumular e passar de uma espécie para a seguinte através da cadeia alimentar. Para resolver esse problema, foi realizado uma conferência em Estocolmo, Suécia, em maio de 2001. Um tratado, conhecido como a convenção de Estocolmo, foi assinado por mais de 90 países que prometeram reduzir ou eliminar a produção, utilização e liberação de 12 principais POP, que são conhecidos como “a dúzia suja”.

Os 12 principais POP – a Dúzia suja

POP Uso

AldrinaClordanoDDTDieldrinaEndrinaHeptacloroXexaclobenzenoMirexToxafenoPCB

DioxinasFuranos

Inseticida de plantações (milho, algodão)Inseticida de plantações (vegetais, frutas cítricas, algodão, batata)Inseticida de plantações (algodão)Inseticida de plantações (algodão, milho)Inseticida de plantações (algodão, grãos)Inseticida (cupins e insetos de solo)Fungicida para o tratamento de sementesInseticida (cupins, formigas lava pés)Inseticida (gado e plantações)Química industrial (fluido de trocas de calor para transformadores elétricos, aditivo para tintas e plásticos)Involuntariamente produzido durante a combustãoInvoluntariamente produzido durante a combustão

www.epa.gov/international/toxics/pop.htm

• Hidrocarbonetos Policlorados• Todos os integrantes da “dúzia suja” são compostos organoclorados chamados

de hidrocarbonetos policlorados. Esses compostos são uma ameaça à vida aquática porque são estáveis e não quebram facilmente em formas mais simples e menos tóxicas. Os hidrocarbonetos policlorados são insolúveis em agua, porem são solúveis em gordura. Assim, eles se tornam concentrados nos tecidos adiposo dos peixes e das aves e dos seres humanos que comem esses peixes.

• DDT• Quando o DDT foi introduzido no final da década de 1940, ele parecia ser um

inseticida ideal. Ele era barato de ser produzido e, aparentemente, não era tóxico para os seres humanos e outros mamíferos. Mais tarde, porém, descobriu-se que a água contaminada com DDT oriunda da pulverização aérea e do escoamento superficial do solo estava tendo um efeito devastador sobre aves que se alimentavam de peixes. Nas décadas de 1950 e 1960, as populações de águias-americanas, falcões-peregrinos e pelicanos-marrons tinham diminuído para níveis preocupantemente baixos nos EUA.

• Pesquisas demonstram que o DDT interfere com o metabolismo do cálcio em aves e, como resultado, cascas de ovo (que são constituídas principalmente de compostos de cálcio) tornaram-se finas e quebram quando as aves adultas tentam incubar os ovos. Em 1973, o uso do DDT foi proibido nos EUA, e desde aquela época, águias e outros piscívoras têm apresentado uma recuperação impressionante.

• DIOXINA • A dioxina é uma família de hidrocarbonetos clorados que tem sido

associado a um composto particular, 2, 3, 7, 8- tetraclorodibenzeno-p-dioxina, normalmente abreviado como TCDD. Assim como o DDT, o TCDD persiste no meio ambiente por muito tempo e se bioacumula na cadeia alimentar. O TCDD também é formado como um subproduto da fabricação de triclorofenol, um produto químico que é usado na produção de uma variedade de herbicidas, incluindo 2,4-D (Silvex). O Silvex é amplamente utilizado em gramados agrícolas e suburbanos para controlar ervas daninhas de folhas largas.

• Durante a Guerra do Vietnã, o 2,4-D foi misturado em quantidades iguais com o herbicida relacionado, 2,4,5-T, para produzir o desfolhante Agente Laranja - no qual o TCDD estava presente como uma impureza.

• No período de 1961 a 1971, as tropas americanas aspergiram 80 milhões de litros de herbicidas, que continham 400 quilogramas de dioxina sobre o território vietnamita, de acordo com estatísticas oficiais.• Esse desfolhantes destruíram o habitat natural, deixaram 4,8 milhões de pessoas expostas ao agente laranja e provocaram enfermidades irreversíveis, sobretudo malformações congênitas, câncer e síndromes neurológicas em crianças, mulheres e homens do país.

Inseticidas, Herbicidas e Controle de Insetos

• As três classes principais de inseticidas orgânicos sintéticos em uso atualmente são:

1) HIDROCABONETOS CLORADOS;2) ORGANOFOSFORADOS; e3) CARBAMATOS.

• Hidrocarbonetos clorados matam uma vasta gama de tipos de insetos – incluindo muitos benéficos. São denominados inseticidas de amplo espectro.

• Organofosforados e Carbamatos são inseticidas de espectro estreito, o que significa que eles são tóxicos apenas para alguns tipos de insetos, são considerados não persistentes, pois se degradam rapidamente no meio ambiente.

Organofosforados• São substâncias químicas que contém carbono e

fósforo, sendo geralmente obtidas através do uso de sais orgânicos proveniente do acido fosfórico.

• Sua produção é barata e muito eficaz contra muitos insetos diferente.

• A ingestão por seres humanos pode resultar em arritmia cardíaca, convulsões e até a morte.

• São biodegradáveis, sendo, portanto sua persistência curta no solo: 1 a 3 meses.

Organofosforados• Existem três subclasses de organofosforados que sãocategorizados pelas características estruturais das

moléculas:

Carbamatos

•São derivados do ácido carbâmico, incluem o seguinte grupo funcional em suas estruturas:

•A maioria dos carbamatos age como inseticidas de espectro estreito, significa que eles são tóxicos para apenas alguns tipos de insetos. Infezmente, um dos insetos que eles matam é a abelha.•São rapidamente quebrados nos tecidos animais e no meio ambiente•São menos tóxicos para seres humanos e outros mamíferos do que os organofosforados.

Herbicidas

• São agentes biológicos ou substâncias químicas que agem matando ou suprimindo o desenvolvimento de plantas daninhas.

• As vantagens da utilização deste produto é a rapidez de ação, custo reduzido, efeito residual e não revolvimento do solo. Os problemas decorrentes da utilização de herbicidas são a contaminação ambiental e o surgimento de ervas resistentes.

• Aproximadamente 50% dos pesticidas utilizados hoje são herbicidas.

• Herbicidas seletivos matam apenas um grupo particular de plantas daninhas.

Herbicidas

• Herbicidas Sistêmicos: São ditos sistêmicos aqueles herbicidas que atuam por toda a planta e não somente no local de contato. Esses produtos são absorvidos pelas raízes ou pelas folhas, são translocados para outras partes da planta até alcançarem o local-alvo.

Problemas com Pesticidas Sintéticos

• Os pesticidas sintéticos permitiram o controle de doenças transmitidas por insetos e foram responsáveis por grandes aumentos na produtividade na agricultura.

• Todavia, seu uso também tem causado muitos problemas:

• Pragas resistentes; e• Meio ambiente e saúde humana ameaçadas por

causa dos agrotóxicos

• O Círculo Vicioso dos Pesticidas:• Quando um pesticida é usado pela primeira

vez, ele mata a maioria dos insetos-alvo. Com o uso repetido, ocorre o aumento do número de insetos resistentes ao pesticida, e , consequentemente, um pesticida mais potente deve ser aplicado.

• Problemas de Saúde• As pessoas com maior risco de contaminação

são os trabalhadores rurais e os trabalhadores de fábricas de pesticidas.

• Há uma grande preocupação de que resíduos de pesticidas nos alimentos possam causar efeitos adversos à saúde.

• Métodos Alternativos de Controle de Insetos

- Substâncias Químicas de Comunicação

• FeromôniosSão substancias químicas que são liberadas por insetos e outros animais como meio de comunicação. Usados para atrair parceiros para o acasalamento.Diversos desses feromônios são extraídos ou sintetizados em laboratórios e usados para atrair pragas de insetos do sexo masculino para armadilhas, impedindo o acasalamento.