Agentes Tóxicos Contaminantes Diretos de Alimentos Metais

1. Agentes Tóxicos Contaminantes Diretos de AlimentosMetais Toxicologia de Alimentos Curso de pós-graduação em Segurança Alimentar e Qualidade Nutricional CEFET QUÍMICA DE NILÓPOLIS-RJ Lourdes Masson

2. Contaminantes Químicos Diretos de Alimentos São considerados toda substância que: • não seja um dos seus componentes naturais; • possa se tornar parte do alimento durante sua produção, processamento e/ou armazenamento e • apresente risco de provocar dano à saúde de quem o consome. Miller, 1991 Lourdes Masson

3. Metais tóxicos “A maior parte dos metais encontrados no organismo humano (essenciais ou não essenciais) apresentam alta reatividade química e atividade biológica, na forma de íons, radicais ou complexos. Assim, podem ser potencialmente de alto risco, dependendo da quantidade ingerida e das outras condições associadas à exposição (tempo e freqüência da exposição e susceptibilidade do organismo exposto).” Midio & Martins, 2000. Lourdes Masson

4. Metais tóxicos “Metal tóxico é todo aquele que pertence a um grupo de elementos que não possui características benéficas e nem essenciais para o organismo, produzindo efeitos danosos para as funções metabólicas normais, mesmo quando presentes em quantidades traços.” Pargmiagiani & Midio, 1995 “Metais essenciais, por sua vez, podem tornar-se nocivos ao organismo quando ingeridos em quantidades muito acima das nutricionalmente desejáveis, ou quando a exposição ocorra por outras vias que não a oral.” Midio & Martins, 2000. Lourdes Masson

5. Metais tóxicos Os metais não essenciais e tóxicos, com configuração eletrônica e propriedades similares aos essenciais, são facilmente absorvidos, distribuídos e eliminados. Assim, os metais tóxicos competem com os essenciais, possibilitando a ocorrência de inibição de suas funções. Lourdes Masson

6. Alguns metais essenciais e não essenciais presentes no organismo humano. Fonte: Midio & Martins,2000 Lourdes Masson

7. Metais veiculados pela dieta As quantidades absorvidas e retidas pelo animal dependem: • das características físico-químicas da substância; • da composição dos alimentos; • do estado nutricional e • de fatores genéticos do organismo exposto. Lourdes Masson

8. Concentrações de alguns metais em alguns alimentos Fonte: Midio & Martins, 2000 Lourdes Masson

9. Acúmulo de metais em tecidos vegetais e animais produtores de alimentos Depende de: • natureza do vegetal (concentram-se 1o nas raízes das plantas, sistema solo-planta de proteção da cadeia alimentar, ex.: grãos de milho e soja s/ metais tóxicos); • fatores relacionados ao solo (pH e [matéria orgânica] do solo); • fatores externos (temperatura, luz e umidade, além de fertilizantes) e • rações, água e pastagens contaminadas. Lourdes Masson

10. Chumbo- Pb Conhecido desde os tempos remotos, sendo obtido por vários métodos a partir do mineral GALENA, PbS Principais usos industriais • fabricação de baterias; • indústria extrativa, petrolífera, cerâmica, gráfica e bélica; • chumbo tetraetila (C2H5)4Pb (aditivo antidetonante da gasolina); • tintas (zarcão); • pigmento corante em pinturas (alvaiade de chumbo). Lourdes Masson

11. Fontes de exposição ao Chumbo – PB1 • A contaminação dos alimentos produzidos próximos às regiões industrializadas é afetada pelas características das indústrias. • Os organismos que vivem no ambiente aquático captam e acumulam o Pb existente na água e no sedimento (maiores teores). Exemplos: • Peixes acumulam Pb nas brânquias, fígado, rins e ossos. • Mariscos apresentam concentrações mais elevadas de Pb na carapaça do que nos tecidos moles. Lourdes Masson

12. Fontes de exposição ao Chumbo – PB2 • Nos vegetais a captação do metal se dá pelas raízes e pela deposição de matéria finamente particulada. Exemplos: • Gramíneas, espinafre e cenoura podem contribuir na ordem de 73-95% dos teores de Pb encontrados. • Chumbo tetraetila (aditivo da gasolina) provoca aumento dos níveis de Pb no ar e, conseqüentemente, nos alimentos. Lourdes Masson

13. Fontes de exposição ao Chumbo – PB3 • Nos animais de corte há uma correlação positiva entre [Pb] nos tecidos e nos alimentos. Exemplo: • Níveis variáveis de Pb- nos ossos observa-se as maiores [Pb] ~ 350μg/kg. • Processos de industrialização ou preparo doméstico podem incorporar Pb aos alimentos quando usados utensílios de cerâmica, chumbo-cristal ou metálicos. Lourdes Masson

14. Fontes de exposição ao Chumbo – PB4 • os elevados níveis de Pb no sangue estão associados a ingestão de bebidas alcoólicas desde a Idade Média. Exemplos: • Cervejas produzidas em latas, garrafas e em barris contêm níveis de Pb que variam de 10 a 100μg/L. • Além da contaminação das uvas durante o cultivo, os vinhos engarrafados podem receber uma proteção de chumbo que cobre as rolhas, e que liberam o metal durante a transferência da bebida. Lourdes Masson

15. Teores de Pb encontrados em suínos e bovinosentre 1984-1988 por pesquisadores suecos Fonte: Oga, 2003. Lourdes Masson

16. Toxicocinética Gêneros alimentícios que mais contribuem para o total de Pb ingerido • Água potável, • Bebidas, • Cereais, • Frutas e • Vegetais. Lourdes Masson

17. Toxicocinética ABSORÇÃO DE Pb Influenciada pela(s): • solubilidade de seus sais e complexos; • condições de plenitude gástrica; • presença de proteínas, Ca, Fe, Mg e P; • condições de pH ácido do estômago; • passagem para o intestino delgado; • secreções gastrintestinais e enzimas digestivas (convertem o metal a sua forma disponível para absorção). Lourdes Masson

18. Toxicocinética Diferenças na absorção de Pb entre crianças e adultos Fonte: Oga, 2003 Lourdes Masson

19. Toxicocinética A quantidade de Pb que permanece disponível no organismo pode estar contida em 3 compartimentos diferentes: • tecido ósseo – 90% do total, • tecidos moles (rins, sistema nervoso e fígado) – 0,3 a 0,9 mg, • sangue – 2mg (ñ expos. ocup). Lourdes Masson

20. Toxicocinética DISTRIBUIÇÃO Depende da velocidade de sua liberação do sangue para os vários órgãos, independente da via de introdução no organismo. Plumbemia é função da absorção, armazenamento e excreção do metal no organismo. [Pb-sangue] = [Pb absorvido – (Pb armazenado + Pb excretado)] Lourdes Masson

21. Toxicocinética No tecido ósseo • acúmulo como fosfatode chumbo insolúvel em torno de 90% do total disponível no organismo. • ½ vida do Pb 2-10 anos. • segue o movimento do Ca podendo ser liberado dos ossos p/ o sangue durante a descalcificação de ossos, gravidez e amamentação. Obs.: Estima-se que oleite humano contenha [Pb] variando de 5-12mg/L. Lourdes Masson

22. Toxicocinética Tecidos moles: rins, sistema nervoso e fígado • Pb não tem caráter cumulativo, mas apresenta ação tóxica importante como agente neurotóxico e nefrotóxico. • ½ vidado Pb de 40 dias. • [Pb] elevadas nos rins e fígado podem estar relacionadas à função excretora desses órgãos. Lourdes Masson

23. Toxicocinética No sangue: • ½ vida de36 dias. • Pb apresenta-se: • em uma forma não difusível, ligada aos eritrócitos e, (>16 x) • em outra forma difusível no plasma, ligado à albumina (ação + ativa do metal = aparecimento de efeitos tóxicos nos ≠s órgãos e sistemas). Lourdes Masson

24. Toxicocinética (Baloh, 1974 IN: Cezard & Maguenoer, Toxicologie du plomb chez l'homme,1992.) Lourdes Masson

25. Toxicocinética Excreção ocorre em 3 fases: rápida, lenta e muito lenta. urina, fezes, suor, leite, saliva, cabelos e unhas. Fonte: Leite, 2003 Lourdes Masson

26. Ingestão Diária de Pb • NoBrasil, foi estimada a ingestão diária de Pb, considerando-se níveis do metal em alguns alimentos consumidos: frutas, vegetais, carnes, peixes e pescados e leite. • Os cálculos indicaram 12,6 μg Pb/kg de peso corpóreo/dia Segundo o GEMS/Food (Global Environmental Monitoring Programme, UNEP/FAO/WHO) a estimativa de introdução de Pb, considerando uma dieta hipotética global, é de 29 μg/kg de peso corpóreo/semana Lourdes Masson

27. Níveis de exposição e relação dose-efeito Fatores de conversão e níveis de ingestão de Pb, que proporcionam níveis de LOAEL Fonte: Oga, 2003 Lourdes Masson

28. Níveis de exposição e relação dose-efeito • Crianças com idade acima de 7 anos necessitam de ingestão maior (150-200 μg/dia) para produzir plumbemia da ordem de 10 μg/dL. • Como o NOAELnão pode ser estabelecido, estima-se o LOAEL. • Nos adultos, 30 μg de Pb/dL de sangue é considerado LOAEL e está associado com disfunções nervosasperiféricas, elevação dosníveis de protoporfirina e pressão sangüínea. Lourdes Masson

29. Níveis de exposição e relação dose-efeito Ingestão Total Diária Tolerável (TTDI, tolerable total dietary intake) TTDI = nível de efeito derivado (μg Pb/dia) FS (10) Assim, Crianças (0-6 anos) – 6 μg Pb/dia Crianças (>7 anos) – 15 μg Pb/dia Mulheres grávidas - 25 μg Pb/dia Adultos – 75 μg Pb/dia Lourdes Masson

30. Mecanismo de ação tóxica do Pb • Na forma difusível plasmática - pode ocorrer simultaneamente em vários órgãos e sistemas, levando ao aparecimento de efeitos mais notáveis nos sistemas renal e nervosos central e periférico. • Encefalopatia satúrnica – associada à ingestão de água, bebidas e alimentos contaminados com altas [Pb]. Sintomas: edema cerebral, problemas de memória e psíquicos. • Efeitos nefrotóxicos – lesão tubular e nefropatia inespecífica e satúrnica podendo evoluir para insuficiência renal. Lourdes Masson

31. Mecanismo de ação tóxica do Pb Efeitos hematológicos Interferência na biossíntese do heme Pb atua em várias reações enzimáticas nos eritoblastos da medula óssea durante a formação da hemoglobina [precursores do heme] na urina e no sangue ANEMIA conseqüência do aumento de velocidade de destruição das hemáceas Lourdes Masson

32. Esquema da ação do Pb sobre a biossíntese do HEME na medula óssea Fonte: Leite, 2003 Lourdes Masson

33. Interações entre Pb e nutrientes Principais interações observadas em experimentos com animais • [Proteínas na dieta][Pb] nos tecidos • [Ca] absorção, deposição e excreção urinária de Pb • [P] absorção e retenção de Pb agindo de forma aditiva à deficiência de Ca. • [Fe] deposição de Pb em todo o organismo. • [Zn][Pb] nos tecidos • Ausência de Mg na dieta absorção de Pb • Deficiência de vitamina E agrava efeitos provocados pelo Pb Lourdes Masson

34. Prevenção • A Ingestão Diária Tolerável provisória (pTDI) é de 3,6 μg de Pb/kg de peso corpóreo (FAO/WHO, 1988). • A Ingestão Semanal Tolerável provisória (PTWI) é de 25 μg Pb/kg de peso corpóreo (FAO/WHO, 1987). Lourdes Masson

35. Cádmio- Cd • Sua identificação data de 1817 e sua toxicidade foi logo reconhecida e os sintomas descritos. • Sais de Cd foram usados como anti-helmínticos, anti-sépticos, acaricidas e nematicidas, tendo sido citados em várias farmacopéias do início do século XX. • É um elemento altamente tóxico e um dos mais perigosos de todos os metais contaminantes presentes nos alimentos e no ambiente, não apenas pelos altos níveis de toxicidade, mas também devido a sua ampla distribuição e aplicações industriais. Lourdes Masson

36. Cádmio- Cd • As principais vias de exposição podem ser identificadas como: • exposição envolvendo principalmente inalação de poeira e fumaça; • exposição incluindo a entrada oral ou a exposição a este elemento; • exposição crônica observada através dos alimentos, ar e água. Lourdes Masson

37. A produção industrial de cádmio • 34%- revestimentos metálicos para as indústrias automobilística, espacial e de telecomunicação. • 23%- produção de pigmentos para tintas, vernizes e plásticos. • 15%- empregado como estabilizador (inibe a degradação do PVC). • Outros usos: componente de acumuladores alcalinos, constituintes de soldas e ligas de baixa fusão, produção de cabos de alta condutividade, como endurecedor para o cobre, na cura da borracha, na indústria do vidro, na fotografia, na litografia e, em processos de gravura. • E ainda, como constituinte de amálgama e como anti-helmíntico para aves e suínos. Lourdes Masson

38. Fontes de exposição ao Cádmio • produção de aço • incineração de lixo • deposição e precipitação no solo agrícola • elevados níveis próximos às fundições (>>100mgCd/kg de solo) • resíduo de fabricação de cimento • cinzas da queima de combustíveis fósseis • utilização de fertilizantes fosfatados ([Cd] varia amplamente e depende da origem das rochas de fosfato) • processos de galvanoplastia • fabricação de baterias Ni–Cd • fabricação de pigmentos • fumo de tabaco (1 cigarro ~ 1,4 mg de cádmio) Lourdes Masson

39. Cádmio- Cd Do ponto de vista alimentar, os casos de contaminação por Cd estão diretamente relacionados com a capacidade cumulativa do metal no organismo. Os principais alimentos que contribuem como veículo deste metal para o homem são: • vegetais, • cereais, • peixes e pescados. Lourdes Masson

40. Cádmio- Cd Níveis de Cd encontrados em alguns alimentos vegetais: • Cereais e raízes cultivados no Japão – 25 µg/kg de peso fresco. • Cebola, batata, feijão e milho cultivados em solo vulcânico no Chile - 0,2 a 40 µg/ g de peso fresco. Lourdes Masson

41. Cádmio - Cd • Pode ocorrer a redução do nível de Cd presente durante o preparo de alimentos. Exemplos: • Moagem do trigo resulta em farinha com redução de ~ 50% de Cd. • Procedimentos de lavagem, descascamento e cozimento. • Pode ocorrer a elevação do nível de Cd devido a contaminação durante o preparo do alimento. Exemplos: • Utilização de recipientes de cerâmica para armazenar alimentos líquidos ácidos. • A água pode ser uma fonte de contaminação devido ao seu uso no preparo de alimentos e fabricação de bebidas. Lourdes Masson

42. Cádmio - Cd • Cd2+ é aforma mais comum para os organismos aquáticos, os complexos inorgânicos parecem não ser absorvidos pelos peixes. • Os xantatos e ditiocarbamatos atravessam com facilidade as membranas biológicas. • A absorção de Cd pelos organismos aquáticos é influenciada pela dureza (Ca2+ e Mg2+) da água. O aumento da [Ca] na água reduz a captação de Cd pelos peixes. • Ostras são conhecidas acumuladoras de Cd e níveis de 8 mg/kg de peso úmido foram observados na Nova Zelândia. • Caranguejos e lagostas contêm elevadas [Cd], principalmente, na “carne escura”. Lourdes Masson

43. Cádmio - Cd Fonte: Oga, 2003 Lourdes Masson

44. Teores de Cd encontrados em suínos e bovinosentre 1984-1988 por pesquisadores suecos Lourdes Masson

45. Cádmio- Cd • A absorção ocorre por via respiratória (25-50%) e por via digestiva (<10%). • Acumula nos rins, fígado, sistema nervoso, intestinos, ossos, pulmões, pele, e testículos. • A excreção é lenta por via renal e intestinal. • Possui t½ de30 anos nos rins e de 10 a 14 anos em outros compartimentos. • Efeitos causados por intoxicação crônica: • a descalcificação óssea, • lesão renal, hepática, • enfisema pulmonar, • teratogênicos e carcinogênicos. Lourdes Masson

46. Ingestão e Absorção de cádmio • Fatores que interferem na absorção do Cd pelo TGI. • Espécie de animal estudado. • Tipo de composto. • Dose. • Freqüência de administração. • Idade do animal. • Gravidez e lactação. • Uso ou não de drogas. • Interações com vários nutrientes. A absorção gastrintestinal de Cd pelo homem é, em média, 5% do total ingerido (valores variam de 1-20%). Lourdes Masson

47. Ingestão e Absorção de cádmio • A absorção no organismo humano ocorre inicialmente, com o cádmio atravessando as células da mucosa intestinal. • A seguir, o metal passa à circulação sangüínea através dos enterócitos, • Sendo transportado pelo sangue até o fígado onde induz a síntese da metalotioneína (proteína quelante de metais pesados, seqüestra o cádmio nas células hepáticas, proporcionando pequena liberação do complexo cádmio-metalotioneína no sangue). • Cd-metalotioneína é filtrado pelos glomérulos e reabsorvido pelos túbulos proximais, podendo ser degradado por enzimas lisossomais das células tubulares renais. Lourdes Masson

48. Metalotioneína • A MT apresenta propriedades antioxidantes em uma diversidade de condições tais como exposição à radiação, drogas e metais tóxicos. • A MT inibe reações de propagação de radicais livres através da ligação seletiva de íons de metais pró-oxidantes como ferro e cobre, e dos potencialmente tóxicos como cádmio e mercúrio. Lourdes Masson

49. Cádmio-Cd Ingestão máxima semanal tolerável PTWI 7 µg de Cd/Kg de peso corpóreo Obs.: Instituições participantes do GEMS/Food estimaram que o total de cádmio ingerido pelas populações estudadas era inferior ao PTWI, ou seja, em torno de 3µg Cd/kg de peso corpóreo. Lourdes Masson

50. Síndrome tóxica provocada pela ingestão de alimentos contaminados pelo Cd • Doença de Itai-itai – doença óssea endêmica observada no Japão. Até 1966 ocorreram + de 100 mortes. Em 1989, 150 casos da doença foram oficialmente reconhecidos como doença associada à poluição. • Síndrome renal – observou-se a glicosúria e a proteinúria (30-80% ) nos indivíduos expostos, em comparação com habitantes de áreas não contaminadas no Japão. Lourdes Masson