Hidrocarbonetos aromáticos policíclicos
Os Hidrocarbonetos Aromáticos Policíclicos (HAPs) constituem uma família de compostos caracterizada por possuírem 2 ou mais anéis aromáticos condensados. Estas substâncias, bem como os seus derivados nitrados e oxigenados, têm ampla distribuição e são encontrados como constituintes de misturas complexas em todos os compartimentos ambientais.
Existem muitos HAPs, mas o mais estudado é o benzo[a]pireno (BaP). Tanto estes, como os seus derivados são formados pela combustão incompleta de material orgânico. De maneira geral, tanto os HAPs como os seus derivados estão associados ao aumento da incidência de diversos tipos de cancro em animais, mas ainda não é claro se causam cancro no homem. São poluentes orgânicos de grande persistência ambiental, e muitos deles são capazes de reagir, após transformações metabólicas (bioactivação prévia das enzimas do citocromo P450), com o ADN, tornando-se carcinogénicos e potenciais mutagénicos. As propriedades físico-químicas dos HAPs são, em grande parte, determinadas por seus sistemas de duplas conjugadas, que variam com o número de anéis e portanto, com suas massas moleculares. A complexidade e composição de misturas de HAPs depende das suas fontes emissoras. Em geral essas misturas são muito complexas, contendo uma grande variedade de HAPs em diferentes níveis de concentração.
Benzo
O benzo(a)antraceno é um contaminante derivado da combustão incompleta do material orgânico. Esse composto é hidrocarboneto poliaromático (HPA) que apresenta quatro anéis aromáticos. As propriedades físicas e químicas do benzo(a)antraceno, assim como de todos os HPAs são bastante influenciadas pelo sistema de duplas ligações conjugadas presentes nas estruturas desta classe de compostos e são fundamentais para descrever a dinâmica e as reações desse composto no meio ambiente. A partir das propriedades deste composto é possível determinar que o benzo(a)antraceno apresenta altas temperaturas de fusão e de ebulição, é sólido à temperatura ambiente e apresenta baixas pressão de vapor e constante de Henry, o que faz com que tal composto tenda a se distribuir entre as fases do ar. Este composto é pouco solúvel em água, porém, é solúvel em solventes orgânicos e é altamente lipofílico. Por isso, tende a se acumular em tecidos lipídicos de plantas e animais; com relação às plantas, este composto concentra-se mais na superfície (peles e folhas) do que nos tecidos internos.
A fonte predominante dos HAPs é a combustão incompleta da matéria orgânica. Os HAPs são emitidos por fontes naturais e antropogénicas (resultantes da actividade humana). A contribuição das fontes naturais é muito limitada restringindo-se, praticamente, à queima espontânea de florestas e emissões vulcânicas. As fontes antropológicas representam o principal processo de produção de HAPs e dizem respeito a:
Ar
A inalação de partículas presente no ar com HAPs é uma importante via de exposição a estes compostos. O fumo do tabaco é a principal fonte de contaminação do ar com HAPs carcinogénicos. Um indivíduo que fume 1 maço de tabaco sem filtro por dia, vai estar exposto ao dobro de HAPs carcinogénicos em relação a quem usa filtro.
Alimentos
Excluindo as vias de exposição ocupacional, a dieta é, normalmente, a principal fonte de exposição em pessoas que não estão expostas diariamente ao fumo do tabaco, ou seja, os não fumadores. HAPs já foram detectados em alimentos brutos e processados. O grau de contaminação depende do modo como os alimentos são processados, preservados e armazenados. HAPs são principalmente detectados quando o músculo (incluindo bife, porco, peixe ou frango) é cozinhado em altas temperaturas, como em frigideiras ou em contato direto com o fogo, como em churrasqueiras. A presença de HAPs em alimentos brutos de origem vegetal, pode ser atribuída principalmente à deposição atmosférica. Animais aquáticos, como mexilhões e ostras que tendem a acumular HAPs podem, eventualmente, representar outra forma de aporte destes compostos aos seres humanos e a outros animais. Em alimentos processados, a presença de HAPs está associada ao alimento ou ainda a alguma etapa de processamento, como é o caso da defumação, fritura ou assadura dos alimentos.
Água
De acordo com a Agência Internacional para Pesquisas do Cancro (IARC) os HAPs com poder carcinogénico que podem aparecer na água são os benzofluorantenos, benzo[a]pireno, benzo[a]antraceno, dibenzo[a,h]antraceno e indeno[1,2,3-cd]pireno. Destes, o benzo[a]pireno (BaP), é considerado o mais cancerígeno. Segundo a U.S. Environmental Protection Agency (U.S. EPA), o BaP em quantidades superiores a 0,2 ppb na água potável causa problemas à saúde. A exposição prolongada a concentrações superiores a 2 ppb causa um efeito potencial no desenvolvimento de cancro. Na maioria das águas e sedimentos, o BaP resiste ao ataque por microorganismos ou substâncias químicas reactivas, podendo, contudo, evaporar ou ser degradado por exposição à luz solar. O BaP bioconcentra-se em organismos aquáticos que não o metaboliza, incluindo o plâncton, as ostras e alguns peixes (IARC) Devido à baixa solubilidade e elevada afinidade para a matéria particular, os HAPs não são, normalmente, encontrados na água em elevadas concentrações. A maior fonte de contaminação dos HAPs em água potável é devido ao coaltar que é usado para proteger os canos da água potável da corrosão. Esta situação faz com que os valores de HAPs na nossa água aumentem, e deste modo vemos também os valores aumentados na nossa comida, devido à água que usamos para a confeccionar, assim como o uso de utensílios contaminados com coaltar ou até a própria comida pode estar contaminada.
Solo
HAPs cancerígenos são também encontrados à superfície dos solos. Estes compostos são absorvidos para as folhas das plantas e depois são transferidos para o solo das florestas. Tanto em florestas como solos rurais, os valores encontrados são idênticos, mas nas áreas metropolitanas estas valores já são muito mais elevados, devido à queima de combustíveis fósseis. Os valores em áreas industriais são mais elevados. A maioria dos HAPs encontrados nas águas e solos são resultado da deposição atmosférica.
Absorção
Os HAPs são compostos altamente lipofílicos, por isso, são rapidamente absorvidos por todas as vias de exposição (inalação, exposição oral e dérmica). A quantidade absorvida por inalação varia de acordo com o grau de contaminação atmosférica, que está directamente relacionado com a urbanização, o tráfego de veículos automóveis (principalmente veículos com motor a diesel) e com o tipo e a industrialização da área. Em ambientes fechados, o fumo de cigarro e as fontes de aquecimento podem contribuir para o aumento dos níveis ambientais de HAPs. Absorção de HAPs inalados ocorre principalmente através da parede interior dos brônquios e em menor quantidade através dos alvéolos pulmonares. A absorção dérmica é bastante importante em algumas actividades industriais, podendo ser a responsável por até 90% da quantidade absorvida pelo organismo. A absorção percutânea dá-se por difusão passiva e é rápida mas a extensão de absorção é variável entre os compostos e pode ser afectada pelo veículo usado para administração.
Distribuição
Ao HAPs distribuem-se em quase todos os tecidos. Pico de concentração nos tecidos ocorre mais cedo com doses mais elevadas. O tecido mamário e outros tecidos gordos são depósitos de armazenagem importantes mas devido ao rápido metabolismo não há acumulação significativa. O armazenamento ocorre principalmente nos rins, fígado e tecido adiposo, com pequenas quantidades no baço, glândulas adrenais e ovários. O tracto gastrointestinal contém níveis relativamente elevados de metabolitos, independentemente da via de administração, como resultado da excreção hepatobiliar. Distribuem-se amplamente nos tecidos maternos e são detectados no feto demonstrando que eles atravessam a placenta. No entanto, a transferência placentária é limitada e, deste modo, os níveis fetais não são tão elevados como na mãe. Estão presentes no cordão umbilical e leite materno.
Metabolização
Os HAP tornam-se capazes de danificar o ADN após serem metabolizados por enzimas específicas no corpo. A lipofília dos HAPs torna-os capazes de penetrar as membranas celulares e de permanecerem indefinidamente no organismo. No entanto, o metabolismo dos HAPs torna-os mais hidrosolúveis e assim mais rapidamente excretáveis. O metabolismo dos HAPs é complexo. HAPs são convertidos em todos os tecidos do corpo que contém gordura e envolve várias vias possíveis. Os produtos do metabolismo incluem epóxidos intermediários, dihidrodiois, fenóis, quinonas. Estes podem ser conjugados com glucoronideos e ésteres de sulfato; as quinonas também formam conjugados com a glutationa.
Excreção
Quando absorvidos directamente da fase gasosa, os HAPs são rapidamente metabolizados e eliminados pelo organismo (o Benzo[a]pireno, por exemplo, é eliminado em cerca de 1 hora). HAPs não têm tempo de semi-vida longo. Entretanto, quando estão associados a partículas respiráveis, esta eliminação é bem mais demorada podendo levar semanas. Por serem rapidamente metabolizados nos tecidos corpóreos, a bio-acumulação não é observada, mesmo nos tecidos ricos em gorduras. As maiores rotas de eliminação destas substâncias após metabolismo hepático (metabolitos dos HAPs e seus conjugados) são as predominantemente as fezes e em níveis muito baixos, a urina.
Carcinogenecidade
Câncer é o efeito tóxico dos HAPs mais significativo em animais, mas ainda existem dúvidas sobre seu efeito em humanos. Muitos dos HAPs só se tornam tóxicos após metabolismo. Exposição crônica aumenta a probabilidade de iniciação de cancro. Aumento da incidência de cancros na pele e na bexiga, pulmões e trato gastrintestinal em trabalhadores expostos. Em geral, HAPs são convertidos a óxidos e dihidrodióis, que são oxidados a diol epóxidos. Tanto os óxidos como os diol epóxidos são metabólitos que reagem com o ADN. Óxidos dos HAPs podem formar adutos estáveis com o ADN e os diol epóxidos podem formar adutos estáveis e depurinadores com o ADN através de carbânions eletrofílicos. A reatividade dos óxidos e dos diol epóxidos é dependente da topologia (ex região bay, região fjord, tipos de anel), e a reatividade dos diol epóxidos é dependente de fatores tais como estereoquímica e grau de planaridade. Tanto os adutos estáveis como os depurinativos são formados primeiro com adeninas e guaninas e induzem mutações que estão fortemente associadas com o processo tumorigênico. Os HAPs têm de ser ativados metabolicamente para induzir tumores. No entanto, há uma grande variabilidade individual na capacidade de metabolização dos HAPs: pessoas deficientes em enzimas que activam HAPs a metabólitos reativos deverão ter menos risco de desenvolver câncer, pessoas com deficiência em enzimas que destoxificam metabólitos reativos poderão ter este risco aumentado. Muitos fatores incluindo raça, idade, sexo, tabaco, álcool, fatores genéticos podem induzir ou inibir o metabolismo o que indica que existem interações complexas.
Processo Inflamatório
Alguns HAPs podem, após metabolismo, induzir processos inflamatórios. Outro efeito dos HAPs é a sua atividade inibitória na comunicação intercelular gap juncional.
Alguns dos efeitos biológicos dos HAPs, tais como indução enzimática de enzimas metabolizadoras de xenobióticos, imunosupressão, teratogenicidade e carcinogenicidade pensa-se que sejam mediados pela activação do aryl hydrocarbon receptor (AhR) e posterior perturbação da homeostase celular. Este receptor está amplamente distribuído e tem sido detectado na maioria das células e tecidos. O AhR é um regulador da transcrição (dependente de ligando) de muitos genes incluindo genes codificadores de enzimas envolvidas no metabolismo de xenobióticos tal como de genes codificadores factores envolvidos no crescimento celular e diferenciação. O AhR está localizado no citoplasma e depois de se ligar ao ligando (ex. HAP) o complexo AhR-ligando entra no núcleo onde se liga a sequências especificas do ADN flanqueando os genes regulados pelo AhR. Há também evidência que o AhR actua por entre uma variedade de vias e mais recentemente, que ocorre cross-talk com outros receptores nucleares capazes de controlo tecido-específica e tipo de célula- especifica de expressão de genes. A translocação do AhR activado para o núcleo deve requerer concentrações limiar do ligando. Vários metabolitos oxidativos e elctrofílicos dos HAPs também são conhecidos por induzirem sistemas enzimáticos via elementos receptores antioxidantes. Efeitos biológicos da sinalização do AhR e elemento receptor antioxidante envolve uma variedade de respostas celulares, incluindo regulação das fases I e II do metabolismo, peroxidação lipídica, produção de metabolitos reactivos do ácido araquidônico, diminuição dos níveis séricos de tiroxina e vitamina A e activação persistente do receptor da hormona tiróide. Sinalização AhR poderá resultar em respostas tóxicas e adaptativas ou perturbação das vias endógenas. Além disso, a activação metabólica dos HAPs produz stress celular. Por sua vez isto activa as vias MAPK (mitogen-mediated protein kinase), nomeadamente as Nrf2. As proteínas Nrf2 dimerizam com as oncoproteínas Maf tornamdo-se capazes de ligar a um elemento de resposta antioxidante/ electrofilico, que tem sido identificado em muitas enzimas de fase I e II entre outras enzimas de defesa e controla a sua expressão. Por esta razão, o stress celular pode ser regulado independentemente das enzimas metabolizadoras de xenobióticos mediadas por AhR.
A exposição aguda a dose elevadas pode originar intoxicação. Nesses casos os sintomas apresentados podem ser taquipneia, cianose, dispneia, depressão do SNC, taquicardia ou febre. Nestes casos deve-se monitorizar os gases arteriais, fazer um raio-X e ECG. O uso de simpaticomiméticos pode ser ponderado no caso de arritmias. Não existe antídoto específico mas podem ser tomadas uma série de medidas capazes de melhorar o estado da pessoa:
O espaço não é um vácuo total e apesar de o espaço interestelar ser mais desprovido de matéria do que qualquer vácuo criado artificialmente na terra, existe matéria no espaço. A maior parte da matéria são gases como o hidrogénio e o Hélio, mas outras moléculas tem sido identificadas no espaço. A irradiação ultravioleta, os raios cósmicos e alguns processos térmicos como a formação de estrelas ou colisões podem originar a formação de moléculas orgânicas complexas como os HAPs. Estes HAPs, tal como a restante matéria interestelar, podem ser incorporados em meteoritos, cometas e poeiras cósmicas. Os HAPs são detectados através do espaço devido à capacidade absorverem fotões e re-emitirem em energias mais baixas (fluorescência) sendo depois detectados em comprimentos de onda que correspondem ao espectro do infravermelho.
Findings of the EFSA Data Collection on Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Food; A Report from the Unit of Data Collection and Exposure on a Request from the European Commission; EFSA/DATEX/002 Issued on 29 June 2007 Curtis D. K LAASSEN; Casarett & Doull's Toxicology - The Basic Science of Poisons. New York: McGraw-Hill. (2001) Air Quality Guidelines - Second Edition; Chapter 5.9 – PAHs; WHO Regional Office for Europe, Copenhague, Denmark, (2000) Guidelines for Drinking-water Quality; Polynuclear aromatic hydrocarbons in Drinking-water; World Health Organization, Geneva, (2003) Carl-Elis Boström, Per Gerde, Annika Hanberg, Bengt Jernström, Christer Johansson, Titus Kyrklund, Agneta Rannug, Margareta Törnqvist, Katarina Victorin, and Roger Westerholm: Cancer Risk Assessment, Indicators, and Guidelines for Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in the Ambient Air; Environmental Health Perspectives; 110: 3 (2002) 451-488
