toxicologia dos metais

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Mecanismo Tóxicos de Cinco Metais Pesados: Mercúrio, Chumbo, Cromo, Cádmio e Arsênico 
Henrique Souza, Hugo Vítor, Laerte José e Mariana Candeias
Publicação: Revista Frontiers in Pharmacology 
Data da Publicação: 13 de abril, 2021 Fator de Impacto: 5988 Qualis: A1 (05/2021)
Introdução
01
Métodos
02
Efeitos Tóxicos de Metais Pesados
03
SUMÁRIO
Visão Geral da Toxicidade de Metais Pesados
04
Conclusão
05
INTRODUÇÃO
01
INTRODUÇÃO
Efeito nocivo à saúde humana;
Aumento à exposição;
A exposição humana é inevitável;
Diversas reações que desencadeiam os efeitos tóxicos;
Altas Doses vs baixas doses;
Efeito carcinogênico → interrompem a síntese e reparo do DNA;
Toxicidade e carcinogenicidade são dose-dependentes.
MÉTODOS
02
MÉTODOS
Artigo de Revisão;
Objetivo: revisar os efeitos tóxicos e os mecanismos dos cinco principais metais pesados, de forma, a avaliar as exposições agudas e crônicas causadas e quaisquer efeitos adversos prejudiciais aos órgãos humanos.
Efeitos Tóxicos de Metais Pesados
03
Efeitos Tóxicos de Metais Pesados
Lesões no Sistema Nervoso Central; (Hg0)
Disfunção Renal; (Hg+, Hg2+)
Ulceração Gastrointestinal. (+ EtHg e MetHg)
Hepatotoxicidade.
Mercúrio
Efeitos Tóxicos de Metais Pesados
Perturbação no sistema oxidante-antioxidante;
Efeitos deletérios neurológicos, cognitivos e biológicos;
Indução de respostas inflamatórias;
Anemia.
Chumbo
Efeitos Tóxicos de Metais Pesados
Cromo:
Possui múltiplos níveis de oxidação - variação de 2- a 6+, além disso, (IARC, 2018) - o cromo (VI) está relacionado com o maior potencial carcinogênico e o cromo (III) como cofator;
Fonte de exposição: 
Doenças gástricas e dérmicas, nefrotoxicidade, neurotoxicidade e, principalmente, câncer: pulmão, laringe, bexiga, testículos;
Tratamento - antioxidantes.
Efeitos Tóxicos de Metais Pesados
Cromo:
Possui múltiplos níveis de oxidação - variação de 2- a 6+, além disso, (IARC, 2018) - o cromo (VI) está relacionado com o maior potencial carcinogênico e o cromo (III) como cofator;
Fonte de exposição: 
Doenças gástricas e dérmicas, nefrotoxicidade, neurotoxicidade e, principalmente, câncer: pulmão, laringe, bexiga, testículos;
Tratamento - antioxidantes.
Ensaios in vivo e ecológico:
Wang et al. (2012)
ROS
Patlolla et al. (2009)
Doses de 2,5, 5,0, 7,5 e 10 mg/kg de peso corporal por dia
(Linos et al., 2011)
41–156 microgramas/L
na água potável da Grécia; aumenta a incidência de câncer.
Efeitos Tóxicos de Metais Pesados
Cádmio:
(IARC) - classifica o cádmio como carcinogênico;
Fonte de exposição: 
Doenças de Itai-itai, hepatotoxicidade (1–5 micromol/L) e nefrotoxicidade;
NF x F - 0,4 contra 1,3 microgramas/L - plantas de tabaco acumulam mais Cd em seus tecidos (folhas);
Tratamento - selênio e/ou substituição de dieta mista para uma dieta vegetariana.
Efeitos Tóxicos de Metais Pesados
Cádmio:
(IARC) - classifica o cádmio como carcinogênico;
Fonte de exposição: 
Doenças de Itai-itai, hepatotoxicidade (1–5 micromol/L) e nefrotoxicidade;
NF x F - 0,4 contra 1,3 microgramas/L - plantas de tabaco acumulam mais Cd em seus tecidos (folhas);
Tratamento - selênio e/ou substituição de dieta mista para uma dieta vegetariana.
Ensaios in vivo ::
Borowska et al. (2017) 
 Zn e Cu
Borowska et al. (2017) 
Metalotioneínas - a ligação desloca Fe e Cu - menor absorção
(Fay et al. (2018)
0,6 mg/kg) por 12 semanas capaz de causar poliúria e proteinúria.
Efeitos Tóxicos de Metais Pesados
Arsênico:
(Gupta et al., 2017) - conhecido com rei dos venenos;
4 formas encontradas: orgânico, metalóide (As0), inorgânicos (As3+ e As5+), e arsina (AsH3), em ordem crescente de toxicidade (Shah et al., 2010; Sattar et al., 2016; Kuivenhoven e Mason, 2019);
Vias de absorção: TGI, dérmica e inalatória;
Fonte de exposição: 
As inibe a piruvato desidrogenase o que leva prejuízos no ciclo de Krebs e fosforilação oxidativa - (Shen et al., 2013);
Efeito gastrointestinal, hematológico, hepático, neurológico e dérmico;
ETANOL exacerba o efeito do arsênio.
Tratamento: selênio.
Efeitos Tóxicos de Metais Pesados
Arsênico:
(Gupta et al., 2017) - conhecido com rei dos venenos;
4 formas encontradas: orgânico, metalóide (As0), inorgânicos (As3+ e As5+), e arsina (AsH3), em ordem crescente de toxicidade (Shah et al., 2010; Sattar et al., 2016; Kuivenhoven e Mason, 2019);
Vias de absorção: TGI, dérmica e inalatória;
Fonte de exposição: 
As inibe a piruvato desidrogenase o que leva prejuízos no ciclo de Krebs e fosforilação oxidativa - (Shen et al., 2013);
Efeito gastrointestinal, hematológico, hepático, neurológico e dérmico;
ETANOL exacerba o efeito do arsênio.
Tratamento: selênio.
Ensaios in vivo e clínicos:
 (Luo et al., 2012)
 NMDA
 (BodaghiNamileh et al., 2018).
Caspase-9, ROS e inchaço mitocondrial.
(Hopenhayn et al., 2003; Rahman et al., 2010)
Aborto espontâneo, natimorto, parto prematuro e baixo peso ao nascer 
Visão Geral da Toxicidade de Metais Pesados
04
Visão Geral da Toxicidade dos Metais Pesados
Exposição a metais pesados e poluição ambiental
Sistemas biológicos através da ligação a grupos sulfidrila e geração de ROS (Figura 2). Isso causa a inativação de macromoléculas vitais e a ocorrência de estresse oxidativo e depleção de glutationa
Anormalidades metabólicas, hormônios alterados, disfunção do sistema imune
Nos estudos de avaliação de risco, verifica-se a presença de metais pesados nos alimentos e na água.
Visão Geral da Toxicidade dos Metais Pesados
Exposição a metais pesados e poluição ambiental
A
B
C
D
E
F
G
Níveis máximos de dose permitidos para produtos químicos que causam toxicidade reprodutiva
American National Standards Institute (ANSI)
Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (EPA)
Comitê Conjunto de Especialistas da Organização para Agricultura e Alimentação
Europa/OMS
Associação Americana de Produtos Herbáceos (AHPA)
 Autoridade Europeia para a Segurança Alimentar (EFSA).
Visão Geral da Toxicidade dos Metais Pesados
Exposição a metais pesados e poluição ambiental
FIGURA 3 | Apresentação esquemática simplificada da reação do íon metálico Cd com o grupo funcional tiol; os dois grupos sulfidrila são mostrados na cor creme.
Consequentemente, uma defesa antioxidante desequilibrada contribui para o desenvolvimento de lesões hepáticas
Uma defesa antioxidante desequilibrada contribui para o desenvolvimento de lesões hepáticas
Visão Geral da Toxicidade dos Metais Pesados
Geração de ROS por metais
Radicais superóxidos (O2 ÿ. ), oxigênio (O2 . ), óxido nítrico (NO. ), peróxido de hidrogênio (H2O2) e peroxil (ROO.) 
Arsênio
Esgota o poder antioxidante celular que resulta em estresse oxidativo e, consequentemente, na toxicidade do DNA, lipídios e proteínas
Cromo
Reduz significativamente os parâmetros antioxidantes GPx, CAT, SOD, GST e GSH
Chumbo
Pode gerar indiretamente O2 ÿ. , hidroxila (OH) e NO. radicais que poderiam sobrecarregar a defesa antioxidante das células.
Cádmio
Visão Geral da Toxicidade dos Metais Pesados
Geração de ROS por metais
Alta afinidade do Hg pelos grupos–SH pode levar à diminuição da atividade da glutationa peroxidase e também à interferência na sinalização intracelular de muitos receptores.
Visão Geral da Toxicidade dos Metais Pesados
A carcinogenisidade de metais pesados
Carcinogenicidade- Se deva à ligação a proteínas reguladoras envolvidas na regulação do ciclo celular, síntese e reparo do DNA e apoptose
Proteína Ras- Mutações na Ras, mostraram superexpressão de Ras em células epiteliais da próstata humana após exposição ao As
Cr- Jun e fos intensificados ou ERK 1/2 ativado continuam repetidamente a expressão gênica. Assim, uma via de sinalização permanentemente ativada resulta em proliferação continuamente ativada.
Visão Geral da Toxicidade dos Metais Pesados
Mecanismo epigenéticos dos metais pesados
*Exceto o Cádmio
Todos causam metilação no DNA e modificação de histonas*
Visão Geralda Toxicidade dos Metais Pesados
Comparação de ação mecanística de metais pesados
Mecanismos gerais associados à: produção de ROS, toxicidade de múltiplos órgãos, inativação de enzimas reparadoras, diminuição da atividade antioxidante
Anemia induzida por Pb - ALAD e ferroquelatase;
Cd2+ é inibidor seletivo de enzimas fosfatases como relata (Pan et al., 2013);
Cd, Pb e Cr - conhecido por causar tireotoxicose
Toxicidade renal induzida por Pb pode levar a necrose;
Arsênico tem sido associado à disfunção cognitiva e problemas neurológicos.
CONCLUSÃO
05
Conclusão
Os metais pesados entram no corpo por diferentes vias;
A bioacumulação leva a uma série de efeitos tóxicos.
Referências
BALALI-MOOD, M. et al. Mecanismos tóxicos de cinco metais pesados: mercúrio, chumbo, cromo, cádmio e arsênico. Fronteiras em Farmacologia , v. 12, p. 643972, 13 abr. 2021.
OBRIGADA!