Ecotoxicologia - Resumo

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ECOTOXICOLOGIA – RESUMO
· Estudar os efeitos adversos causados sobre os organismos vivos pelas substâncias químicas, naturais ou sintéticas, e agentes físicos liberadas no ambiente.
· Estudar como os ecossistemas metabolizam, transformam, degradam, eliminam, acumulam e sofrem ação da toxicidade dos produtos químicos e agentes físicos que nele penetram.
· Propor medidas preventivas, como monitoramento e controle de fontes emissoras de poluição.
· Quantificação dos efeitos adversos:
· Nº de organismos mortos ou vivos;
· Taxa de reprodução;
· Comprimento e massa corpórea;
· Nº de anomalias ou incidência de tumores;
· Alterações fisiológicas;
· Densidade e diversidade de espécies dentro de uma comunidade.
Estudo dos agentes químicos: Processos de geração, fontes ou origens, transporte e transformação, efeitos e destinos finais
· Fontes de poluição: Atividades humanas potencial de contaminantes.
· Fontes pontuais: aquelas capazes de serem identificadas no espaço e no tempo. Ex: efluentes domésticos e industriais.
· Fontes não pontuais ou difusas: aquelas não identificáveis espacial e temporalmente. Ex: contaminação aquática por agroquímicos.
· Transporte de agentes tóxicos:
· Ecossistemas; 
Fatores abióticos: atmosfera, hidrosfera, litosfera. Fatores bióticos: biota 
· Dentro dos compartimentos; propriedades físico-químicas determinam o transporte das substâncias entre os diferentes componentes do meio ambiente 
· Fatores relacionados à movimentação dos contaminantes dentro dos ecossistemas:
· Polaridade e hidrossolubilidade;
↑ polaridade ↑ hidrossolubilidade ↑ capacidade de distribuição pela água.
· Coeficiente de partição octanol-água (Kow); 
Utilizado para predizer a distribuição ambiental e a bioconcentração dos contaminantes (razão entre a partição na fração lipídica e a partição na fração aquosa). Kow: concentração da substância no ectanol/concentração da substância na água. ↓ polaridade ↑ coeficiente de partição.
· Partição entre diferentes compartimentos do meio ambiente; diferentes coeficientes de partição podem descrever a distribuição de diferentes substâncias.
· Pressão de vapor; tendência de substâncias líquidas ou sólidas em volatilizar-se com o aumento da temperatura. 
· Estabilidade da molécula; tempo de residência e distância percorrida, estrutura e fatores ambientais (temperatura, pH, nível de radiação).
· Principais poluentes presentes na água
· Poluentes orgânicos biodegradáveis facilmente biodegradados: carboidratos, proteínas e gorduras;
· Poluentes orgânicos recalcitrantes ou refratários; não são biodegradáveis ou de biodegradação lenta (defensivos agrícolas transportados por longas distâncias, detergentes sintéticos poluem principalmente águas interiores, petróleo).
· Metais de grande solubilidade em água; arsênico, chumbo, mercúrio, cromo, bário e cádmio.
· Nutrientes provocam o crescimento excessivo de alguns organismos aquáticos; Erosão do solo, fertilizantes e matéria orgânica em decomposição.
· Organismos patogênicos; esgotos domésticos, bactérias, protozoários e helmintos.
· Sólidos em suspensão: aumento da turbidez da água; 
· Calor afeta características químicas, físicas e biológicas da água.
· Principais poluentes presentes no ar:
· Primários: lançados diretamente no ar. Ex: SO3, CO, materiais particulados.
· Secundários: formam-se na atmosfera a partir de reações que ocorrem em razão de outras substâncias químicas presentes sob determinadas condições físicas. Ex: SO3 + vapor de água = H2SO4 (chuva ácida). 
CO/CO2: proveniente de combustíveis fósseis. SO2, SO3: provenientes de combustíveis que contém enxofre, processos biogênicos naturais. NO: provenientes de processos de combustão. Hidrocarbonetos: proveniente da queima incompleta de combustíveis e da evaporação de materiais como solventes orgânicos. Material particulado: partículas sólidas e líquidas suspensas na atmosfera provenientes da combustão ou em decorrência de fenômenos naturais. Gás fluorídrico (HF): proveniente de processos de produção de alumínio e fertilizantes. Gás sulfídrico (H2S): proveniente de indústrias petroquímicas e de celulose e papel ou de processos biogênicos naturais.
· Principais poluentes presentes do solo
· Fertilizantes sintéticos; presença de impurezas, inclusive metais pesados.
· Defensivos agrícolas; inseticidas, fungicidas e herbicidas com elevada resistência à degradação ambiental.
· Resíduos sólidos urbanos; lixo residencial, comercial, industrial e médico – hospitalar, lodos de tratamento de água e esgoto.
· Resíduos radioativos; provenientes da produção de armas nucleares, combustíveis de usinas núcleo-elétricas, atividades de pesquisa e aplicações médicas, etc.
ECOTOXICOCINÉTICA: Vias de introdução, bioacumulação, biomagnificação e biorremediação.
Estudo do comportamento e destino das substâncias químicas no ambiente e nos organismos e dos mecanismos de ação tóxica
· Substância química x efeito biológico
- Parâmetros do organismo: Tipo, espécie, sexo, idade e via de exposição.
- Parâmetros moleculares e do mecanismo de ação:
· Quantidade do agente toxicante;
· Identidade do agente;
· Dose;
· Período de exposição;
· Propriedades toxicocinéticas. ingresso, distribuição, biotransformação e excreção.
O tipo de composto e a concentração que está disponível para o contato com o organismo dependem (grande parte) do que acontece com o composto no ambiente antes do contato com o organismo.
A quantidade e a dose de um toxicante que estão disponíveis no ambiente para um organismo em um subcompartimento ambiental dependem da quantidade liberada no ambiente, da que desapareceu nos depósitos e de fatores como dispersão, transporte e bioacumulação.
Influenciado por: temperatura, vento, direção e velocidade do fluxo de água, radiação solar incidente, pressão atmosférica e umidade.
Bioconcentração: processo pelo qual uma substância química é absorvida do ambiente pelo organismo por meio das superfícies respiratórias e dérmicas (forma direta) ou pela exposição ao contaminante por meio da dieta alimentar (forma indireta). A bioconcentração de um contaminante é a concentração resultante que causará efeito tóxico no organismo, após os processos de assimilação e eliminação do mesmo. 
Bioacumulação: quando o organismo retém as várias doses com as quais tem contato, apresentando concentrações maiores do que aquelas presentes no ambiente (contaminação direta ou indireta). 
Biomagnificação: o aumento da concentração de contaminantes nos tecidos acontece à medida que se avança nos níveis tróficos, resultante principalmente da acumulação ocasionada pela dieta alimentar.
· Persistência de uma substância: tempo de permanência no ambiente.
· Não-degradáveis: permanecem tóxicas em qualquer situação (Ar, Cd, Cr e Hg). 
· Semidegradáveis: em condições normais se degradam muito vagarosamente em compostos menos perigosos (hidrocarbonetos aromáticos policíclicos e compostos clorados).
· Degradáveis: se transformam rapidamente em composto volátil ou menos perigoso na presença de oxigênio, luz solar ou bactéria (biodegradação) (substâncias a base de S, N e P).
· Vias de introdução nos organismos
· Enteral: via oral, sublingual, retal.
· Parenteral: Intramuscular, endovenosa, subcutânea.
· Outras: Cutânea, respiratória, ocular, intratecal.
· Distribuição: Sangue fração globular (lipídica) ou fração plasmática (aquosa).
· Fatores que influenciam na distribuição e armazenamento
- Em relação à molécula: lipossolubilidade, grau de ionização, afinidade química do agente, grau de oxidação.
- Em relação ao organismo: irrigação do órgão, conteúdo de água ou lipídio nos órgãos e tecidos, capacidade de biotransformação, integridade do órgão.
Armazenamento extracelular: proteínas plasmáticas, tecido conjuntivo, tecido ósseo e tecido adiposo. 
- Vias de introdução na célula: Poros na membrana plasmática;
· Difusão simples;
· Difusão facilitada;
· Pinocitose;
· Transporte ativo.
Placenta e leite materno: Pode ser transportado da mãe para o embrião/feto por difusão através da placenta (principalmente metais pesados) etambém passados através do leite na amamentação. 
ECOTOXICODINÂMICA: Desenvolvimento da toxicidade, mecanismos de ação tóxica, interações entre agentes tóxicos.
Estuda as ações dos agentes químicos sobre os organismos e seus órgãos.
Primeiros passos: absorção, distribuição, metabolismo e excreção Determinam a biodisponibilidade, ou seja, a concentração disponível nos líquidos circulantes em condições de atingir o órgão-alvo e que, portanto, reflete a concentração que exercerá o efeito tóxico.
Biodisponibilidade: dose que reflete a quantidade absorvida pelo organismo, considerando-se as diferentes vias de introdução e que atinge o sítio de ação, determinada pela velocidade e pela quantidade da substância que alcança intacta os líquidos circulantes.
· Importância da toxicodinâmica
· Fornece uma base racional para interpretação descritiva dos dados toxicológicos;
· Estima a probabilidade de um agente químico causar efeito nocivo;
· Estabelece procedimentos para prevenir e antagonizar os efeitos tóxicos;
· Auxilia no desenvolvimento de medicamentos e agentes químicos industriais com menor chance de causar danos.
Toxicante: espécie química que reage com moléculas endógenas alvo (receptores, enzimas, DNA, proteína, lipídio) ou altera criticamente o ambiente celular, iniciando alteração estrutural ou funcional que resulta na toxicidade.
Mecanismos de ação tóxica: inibição enzimática. base na inibição de diferentes enzimas nos organismos. Exs: Organofosforados inativam irreversivelmente a acetilcolinesterase;
· Carbamatos inativam reversivelmente a colinesterase;
· Chumbo age nas enzimas dos eritroblastos, diminuindo a produção de hemoglobina;
· Mercúrio: inibe a monoaminooxidase (MAO) levando a distúrbios psíquicos.
Mecanismos de ação tóxica: mecanismos de transdução de sinais receptores desencadeiam muitos tipos diferentes de efeitos celulares (muito rápidos ou lentos), levando várias horas para manifestação do efeito. Em função da estrutura molecular e da natureza do mecanismo de transdução, pode-se dividi-lo em quatro grupos:
1. Ação sobre receptores ligados a canais (receptores ionotrópicos);
2. Ação sobre receptores acoplados a proteína G (receptores metabotrópicos);
3. Ação sobre receptores ligados à quinase (receptores de insulina e de vários fatores de crescimento);
4. Ação sobre os reguladores da expressão gênica (dioxinas e furanos).
Mecanismos de ação tóxica: fosforilação oxidativa um dos eventos mais importantes na produção de energia nas células e ocorre nas mitocôndrias para a formação de ATP.
Compensatórias: aumento do nº de lisossomos e presença de autofagossomos (ou vacúolos autofágicos iniciais) com dupla membrana (proveniente do retículo ou do Golgi). Não compensatórias: aumento do nº e tamanho dos vacúolos autofágicos de degradação (autofagossomos + lisossomos) geralmente com membrana única, também chamados de autolisossomos (quando ainda contém as 2 membranas). A macroautofagia, em insetos, geralmente está associada a morte celular.
Compensatória: cisternas vesiculadas e/ou com dilatação; degranulação, alteração na quantidade de cisternas (aumento ou diminuição)
Não compensatória: maioria das cisternas vesiculadas/dilatadas e degranuladas; disrupção de membranas das cisternas e formação de figuras de mielina.
Interações entre agentes tóxicos: na exposição a mais de dois toxicantes, deve-se considerar a possibilidade de um composto interferir na ação do outro, levando a um efeito:
· Aditivo: efeito toxico final é igual a soma dos efeitos produzidos separadamente;
· Sinérgico: efeito tóxico final é maior do que a soma dos efeitos individuais;
· Potenciação: o efeito de um agente é aumentado por interagir com outro toxicante que, originalmente, não produziria tal efeito tóxico;
· Antagonismo: quando um toxicante reduz o efeito toxico do outro.