Aula Toxinas Envenenamento 2023 QVS Ernani Pintoa

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Toxinas como agentes de 
envenenamento
Prof. Dr. Ernani Pinto
ernani@usp.br
0110360 - Qualidade de Vida e Saúde
Prof. Dr. Ernani Pinto - ernani@usp.br
Gabriel Moreira - gabluismoreira@usp.br
Introdução
Resumo: Tipos de Toxinas
Plantas
Microorganismos e Algas
Insetos
Animais: cobras e lagartos
Atropa belladonna
Aspergillus fumigatus
Alexandrium tamarense
Apis melliferaCrotalus durissus
Introdução
Tentativa de se classificar toxicidade
Introdução
Toxinas utilizadas como arma química
Guerra Fria
Atualmente:
Rússia
Ex-repúblicas
Presidente da Ucrânia
Toxicologista holandês Bram Brouwer encontrou dioxina no sangue do 
presidente Yushchenko: 6.000 vezes acima do normal – diagnóstico cloracne
Introdução
Alexander Litvinenko who happened to be
poisoned by radioactive substance.
http://news.bbc.co.uk/2/hi/uk_news/6179074.
stm
Introdução
former Russian spy Sergei Skripal and his daughter, Yulia.
https://www.bbc.com/news/uk-43643025
Examples of structures claimed as Novichok agents
Introdução
Nações participantes da “Chemical Weapons Convention” - CWC
Países que declaram possuir estoques de armas químicas.
Introdução
http://www.time.com/time/magazine/article/0,9171,917864,00.html
Quando um avião espião da CIA Lockheed U-2 foi abatido sobre a Rússia em 1 de maio de 
1960, o piloto, Francis Gary Powers, carregava um dólar de prata com um buraco contendo 
uma agulha revestida com uma saxitoxina. Powers não usou a agulha e avisou seus 
captores para terem cuidado ao lidar com o dólar de prata. Os russos picaram um cachorro 
com a agulha e o cachorro morreu em dez segundos. A CIA também desenvolveu uma 
pistola de dardos elétrica que poderia disparar um dardo envenenado até cerca de 100 
metros. O dardo era tão pequeno que a vítima nem percebia que ele havia sido atingido 
por ele e morreria rápida e misteriosamente.
Introdução
saxitoxina
https://sites.google.com/site/saxitoxinbiounm/historical-uses
http://www.globalsecurity.org/wmd/intro/bio_saxitoxin.htm
http://www.time.com/time/magazine/article/0,9171,917864,00.html
https://sites.google.com/site/saxitoxinbiounm/historical-uses
http://www.globalsecurity.org/wmd/intro/bio_saxitoxin.htm
Introdução
A morte de Sócrates, de Jacques-Louis David (1787)
Conium - Cicuta
Conium maculatum (Hemlock or Poison Hemlock)
Introdução
Conium - Cicuta
Conium maculatum (Hemlock or Poison Hemlock)
Conina tem uma ação semelhante à nicotina, primeiro estimulando e depois deprimindo os gânglios 
autônomos, e um efeito semelhante ao curare ao paralisar as terminações nervosas motoras dos músculos 
esqueléticos. [CLARKE, M. L., D. G. HARVEY AND D. J. HUMPHREYS. Veterinary Toxicology. 2nd ed. London: 
Bailliere Tindall, 1981., p. 258]
Introdução
Poderoso agonista nicotínico
D-Tubocurarina se liga a receptores colinérgicos nicotínicos na 
junção neuromuscular e por competição bloqueia a ação da 
acetilcolina
[Hardman, J.G., L.E. Limbird, P.B. Molinoff, R.W. Ruddon, A.G. Goodman (eds.). 
Goodman and Gilman's The Pharmacological Basis of Therapeutics. 9th ed. New
York, NY: McGraw-Hill, 1996., p. 183]
D-tubocurarina
Curare
Chondrodendron tomentosum
Introdução
Curare - Histórico
Chondrodendron tomentosum
Os estudos decorrentes da compreensão da relação entre as propriedades químicas de um
corante e sua estrutura química levaram Claude Bernard (1856) a deduzir que o curare agia
como bloqueador neuromuscular. Devido à complexidade estrutural dos alcalóides do curare,
somente 12 anos após a caracterização da tubocurarina, apareceram os primeiros sais de
amônio quaternários como bloqueadores ganglionares. O curare foi também responsável pelo
início dos estudos sobre a relação entre estrutura química e atividade biológica (SAR), tendo
sido, nesta área, o primeiro trabalho publicado sobre SAR em Química Farmacêutica, datado
de 1869.
Cláudio Viegas Jr; Vanderlan da Silva Bolzani; Eliezer J. Barreiro. The natural products and the modern medicinal 
chemistry. Quím. Nova vol.29 no.2 São Paulo Mar./Apr. 2006
Claude Bernard (1856) 
Elucidação Estrutural e experiências de uso 
como anestésico
Toxinas de Plantas
Comigo-ninguém-pode
Dieffenbachia picta (comigo-ninguém-pode)
Histórico
Toxinas de Plantas
Comigo-ninguém-pode
Dieffenbachia picta (comigo-ninguém-pode)
Nome científico: Dieffenbachia picta Schott.
Família botânica: Araceae
Outros nomes populares: aninga-pará
Sinonímia botânica: Caladium pictum Lodd.
irritação é agravada pela entrada simultânea 
de uma enzima proteolítica, análoga à tripsina, 
que desencadeia um processo inflamatório
Cristais de oxalato de cálcio
Ca2
+O
O-
O
-O
Toxinas de Plantas
Comigo-ninguém-pode
Dieffenbachia picta (comigo-ninguém-pode)
Idioblastos contendo ráfides
Toxinas de Plantas
A ricina pode ser fatal para humanos em doses 
de 5 mg.Kg-1 via oral. 
Somente 500 microgramas da substância 
poderiam matar um adulto se injetada
Mamona
Nome científico: Ricinus communis L.
Família botânica: Euphorbiaceae
Outros nomes populares: carrapateira, rícino,
palma-de-cristo
A ricina é uma proteína inibidora de 
ribossomos - ela danifica irreversivelmente os 
ribossomos que realizam a síntese das 
proteínas nas células.
https://www.youtube.com/watch?v=uceiJP4oAWo
https://www.youtube.com/watch?v=uceiJP4oAWo
Toxinas de Plantas
Mamona - Ricina
60-65 KDa
Toxinas de Plantas
Mamona - Ricina
http://www.cnn.com/2003/WORLD/europe/01/07/terror.poison.bulgarian/
http://www.youtube.com/watch?v=bHWuj5WPvtU
http://www.youtube.com/watch?v=YvZfyauSk8A
http://www.cnn.com/2003/WORLD/europe/01/07/terror.poison.bulgarian/
http://www.youtube.com/watch?v=bHWuj5WPvtU
http://www.youtube.com/watch?v=YvZfyauSk8A
Toxinas de Plantas
Mandioca Brava
Família: Euphorbiaceae.
Nome científico: Manihot utilissima 
Pohl. (Manihot esculenta ranz).
Nome popular: mandioca, maniva.
Parte tóxica: raiz e folhas.
Sintomas: a ingestão causa cansaço, 
falta de ar, fraqueza, taquicardia, 
taquipnéia, acidose metabólica, 
agitação, confusão mental, 
convulsão, coma e morte.
Princípio ativo: glicosídeos 
cianogênicos.
Toxinas de Plantas
Mandioca Brava – Alimento – Tucupi e Tacacá 
Toxinas de Plantas
Mandioca Brava mecanismo ação HCN
Toxinas de Plantas
Mandioca Brava mecanismo ação HCN
Hisakazu Yamane, ... Hideaki Oikawa, in Comprehensive
Natural Products II, 2010
https://www.sciencedirect.com/referencework/9780080453828/comprehensive-natural-products-ii
https://www.sciencedirect.com/referencework/9780080453828/comprehensive-natural-products-ii
Toxinas de Plantas
Mandioca Brava - mecanismo ação HCN - sintomas
Sinais de intoxicação por ácido cianídrico: náuseas, 
vômitos, distensão abdominal e dificuldade respiratória. 
A ingestão crônica de mandioca pode causar neuropatia 
atáxica (pessoa com incoordenação e desequilíbrio), com 
atrofia óptica primária bilateral, surdez perceptiva 
bilateral, mielopatia e neuropatia periférica.97 Relatos 
anteriores de bócio e pancreatite como efeitos crônicos 
não foram confirmados.
Toxinas de Microorganismos
Toxinas de Microorganismos
Toxinas de Bactérias
A maioria das toxinas bacterianas são proteínas, que não são 
termicamente estáveis. 
Algumas toxinas bacterianas bem conhecidas são a botulínica, a 
enterotoxina de Staphylococcus aureus e a enterotoxina de 
Bacillus cereus.
Podem ser classificadas como exotoxinas ou endotoxinas. 
Exotoxinas são produzidas e a secreção é ativa; endotoxinas 
permanecem no interior das bactérias. 
http://www.nlm.nih.gov/cgi/mesh/2011/MB_cgi?mode=&term=Exotoxins
http://www.nlm.nih.gov/cgi/mesh/2011/MB_cgi?mode=&term=Exotoxins
Toxinas de Microorganismos
Antrax
Nome científico: Bacillus anthracis
Toxinas de Microorganismos
Botulismo
Nome científico: Clostridium botulinum
Toxina Botulínica
149 KDa
A toxina botulínica liga-se à membrana 
neuronal, na terminação nervosa ao nível da 
junção neuromuscular, e desloca-se para o 
citoplasma do terminal axônico, onde bloqueia 
a transmissão sináptica excitatória, provocandoparalisia flácida.
Toxinas de Fungos
Aflatoxina
fungos Aspergillus flavus e A. parasiticus. 
Toxinas produzidas por fungos:
A maioria tem relativamente pequeno peso molecular, e são normalmente
termicamente estáveis. Micotoxinas que são significativos em termos de
toxicidade e ocorrência incluem as aflatoxinas, ocratoxinas,
tricotecenos, patulina, fumonisinas e zearalenona.
Toxinas de Fungos
Toxinas produzidas por fungos:
aflatoxinas, ocratoxinas, tricotecenos, patulina, fumonisinas e zearalenona.
Toxinas de Algas
http://www.youtube.com/watch?v=VHM2nTUFuEw&feature=related
Mares Vermelhas e HAB (harmful algal blooms)
http://www.youtube.com/watch?v=VHM2nTUFuEw&feature=related
Martin, John - The Seventh Plague - 1823
Marés Vermelhas e as Pragas do Egito
1. Águas em sangue
2. Rãs
3. Piolhos
4. Praga nos Animais 
5. Sarna levando a úlceras
6. Saraiva
7. Gafanhotos 
8. Trevas
9. Morte dos Primogênitos
http://www.nasa.gov/centers/goddard/mpg/97442main_a002420.mpg
Água Salgada
N
N
H
N
H
NH 2
H 2N
ONH 2
O
H
N
OH
OH
+
+
saxitoxina
Maré Vermelha e Aqüicultura
Maré Vermelha e Aqüicultura
Importância da água
Consumo
Recreação
2 Água Salgada
Principais toxinas de algas marinhas
Amnesic Shellfish Poisoning (ASP)
Ácido domóico
✓Desordens gastrintestinais e neurológicas, incluindo perda de 
memória.
✓Intoxicação em humanos ocorrem em várias partes do mundo.
✓Principal espécie envolvida: a diatomácea Pseudo-nitzschia.
2 Água Salgada
Principais toxinas de algas marinhas
Paralytic shellfish poisoning – PSP
✓Cerca de 2000 casos são reportados por ano, com 15% de 
mortalidade.
✓Intoxicação em humanos ocorrem em várias partes do mundo.
✓Principal espécie envolvida: dinoflagelados.
Saxitoxina
2 Água Salgada
Principais toxinas de algas marinhas
Diarrhetic shellfish poisoning - DSP
✓Principais sintomas são: diarréia, vômito e câimbras abdominais .
✓Intoxicação em humanos ocorrem em várias partes do mundo e 
não é fatal. Exposição prolongada promove formação de tumor no 
aparelho digestivo
✓Principal espécie envolvida: dinoflagelados.
Ácido Ocadáico
2 Água Salgada
Maré Vermelha e Aqüicultura
Se liga a bomba de sódio-potássio bloqueando o transporte passivo dos dois íons, destruindo o gradiente iônico, 
que é essencial para a homeostase celular.
Sintomas típicos: dores no peito do tipo angina, dificuldades para respirar, taquicardia, pressão sanguínea instável, 
hemólise, Pode levar a morte em poucos minutos.
LD 50 → 0,1 mg/Kg (i.v. ratos)
Palitoxina - produzida por um dinoflagelado do gênero Ostreopsis
Água Doce
Já são bem conhecidos os problemas causados 
pela eutrofização dos corpos d’água e a formação 
de florações de algas tóxicas ou HAB (harmful algal
blooms)
Introdução
Ocorrência de floração de cianobactérias e cianotoxinas
também é relativamente freqüente.
Uma das mais comuns é a cianotoxina MICROCISTINA - MC
Introdução
JOCHIMSEN, E.M. et al. Liver failure and death after exposure to microcystins at a hemodialysis center in Brazil. New Engl. J.
Med..v. 338, n. 13, p. 873-878, 1998.
Estudos 
Toxicológicos
“Síndrome de Caruaru” – Mortes causadas por exposição a MC
MC-LR, MC-AR e MC-YR 
(0.03 – 0.60 mg/Kg de tecido de fígado)
Estudos 
Patológicos
necrose, apoptose, vacuolização 
citoplasmática, hepatócitos multinucleados 
e infiltração de leucócitos
Para as Microcistinas – MC, o principal 
problema é a alta variabilidade, mais de 
70 variantes são conhecidas...
Cianotoxinas
MC - Main variants found (MC-LR, -YR, -RR, -LA)
NH
O
1-Ala
Position – 1
D-Ala, A
in 66 of 67 
reported MCs
O
HN
2-Leu
Position – 2
Leucine, L
in 29 of 67 
reported MCs
13 other aa also 
reported
H
N
O
OHO
3-Me-b-Asp
Position – 3
iso-linked 3-methyl-D-aspartic acid (MeAsp) in 46 
of 67 reported MCs, and iso-linked D-aspartic acid 
(D-Asp) in 21 MCs
O
H
N
HN
H2N NH
4-Arg
Position – 4
Arginine, R
in 46 of 67 
reported MCs.
9 other aa also 
reported
NH
OO
Position – 5
3-amino-9-methoxy-2,6,8-
trimethyl-10-phenyldeca-4,6-
dienoic acid (Adda) in nearly 
all MCs
5-Adda
HN
OHO
O
6-Glu
Position – 6
iso-linked-D-glutamic 
acid (Glu, E) in all MCs
N
O
7-MeDhAla
Position – 7
N-methyl-dehydroalanine 
(Mdha) in 35 of 67 MCs, 7 
other aa reported
Mecanismos de ação das toxinas peptídicas
Envolvem hepatotoxicidade aguda
As toxinas são liberadas das células das cianobactérias no 
estomago, causando danos às células do epitélio intestinal
As toxinas se acumulam nos hepatócitos via ácidos da bile
Induzem modificações na forma das células com perda de 
adesão celular
Ocorre hemorragia intrahepática letal (minutos a horas) ou 
insuficiência hepática
Animais submetidos a necrópsia mostraram fígado aumentado e 
hemorragia intrahepática. (Carmichael & Falconer, 1993)
1 Água Doce
Cianopeptídeos e 
possível presença em 
reservatórios do Brasil
Exemplos de florações e toxinas frequentemente encontradas
www-cyanosite.bio.purdue.edu/images/images.html
X 2500
O
NH
O
HN
O
N
OHO
O
O
NH
R3
H
N
H
N
R1
O
R2
OHO
O
HN
O
1 - Microcystis aeruginosa 
Cianotoxinas em reservatórios no Brasil
Billings - São Paulo
2 – Nodularia sp.
www-cyanosite.bio.purdue.edu/images/images.html
X 1250
Água Salobra
O
NH
HN N
H
N NH
O
O
O
O
OHO
O OH
O
HN
H2N NH
Nodularins
Cianotoxinas em reservatórios no Brasil
Outras Cianotoxinas e 
presença em 
reservatórios do Brasil
3 – Outras Toxinas
Exemplos de outras toxinas produzidas por cianobactérias
H
NH NH NH
O
O
OH
HO3SO
N
NH
H
H
N
H
O
cilindrospermopsina
N
N
H
N
H
NH2
H2N
ONH2
O
H
N
OH
OH
+
+
saxitoxina
NH
N
N
NH
O
P
O
OOH
anatoxina-a(s)
anatoxina-a
Cianotoxinas em reservatórios no Brasil
Mais recente toxina de água doce e marinha
H
NHO
O O
HO
O
OH
NH2
O
HO
O
NH2
NH2
Asp AsnBMAA
NH2
?
Exemplos de outras toxinas produzidas por cianobactérias
Cianotoxinas em reservatórios no Brasil
3. BMAA: is it a common cyanotoxin?
61
Cycas circinalis
Cyanobacteria
Cycads form symbioses with 
nitrogen-fixing cyanobacteria
Vega & Bell (1967): Phytochemistry 6: 759–762.
Cox PA, Banack SA, Murch SJ (2003) PNAS 100(23): 13380-13383. 
NH2
O
OH
H
N
b-N-methylamino-L-alanine
Isolated from seeds
62
Cox PA, Banack SA, Murch SJ (2003): PNAS 100(23): 13380-13383.
Cycas circinalis
Seeds containing BMAA
BMAA content
37 mg/g in the seed
BMAA content
0.3 mg/g
Cyanobacteria
BMAA content
3500 mg/g in the flying foxes
Chamorro people
4. BMAA: is it a common cyanotoxin?
63
NH2
O
OH
H
N
b-N-methylamino-L-alanine
NH2
O
HO
O
OH
glutamate
http://wwwchem.csustan.edu/chem4400/SJBR/Olson01.htm
An uncommon, non-essential amino acid
It has a similar structure to the essential 
amino acid – glutamate which is the 
neurotransmitter in the brain responsible 
for most excitatory pathways
4. BMAA: is it a common cyanotoxin?
Introduction
64
NH2
O
OH
H
N
b-N-methylamino-L-alanine
NH2
O
HO
O
OH
glutamate
HN
O
HO
O
O
OH
NH2
b-N-oxalylamino-L-alanine (BOAA)
BMAA - also similar to b-N-oxalylamino-L-
alanine (BOAA), which may cause Lathyrism or 
Neurolathyrism: a neurological disease of 
humans and domestic animals (plants of 
the genus Lathyrus). 
4. BMAA: is it a common cyanotoxin?
Toxinas precisam ser monitoradas
JustificativaLegislação Específica
Resumo – Toxinas de água doce
1 Água Doce
Resumo – Toxinas de água doce
1 Água Doce
	Slide 1: Toxinas como agentes de envenenamento
	Slide 2
	Slide 3
	Slide 4
	Slide 5: Presidente da Ucrânia
	Slide 6: Alexander Litvinenko who happened to be poisoned by radioactive substance. http://news.bbc.co.uk/2/hi/uk_news/6179074.stm
	Slide 7
	Slide 8
	Slide 9
	Slide 10
	Slide 11
	Slide 12
	Slide 13
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	Slide 15
	Slide 16
	Slide 17
	Slide 18
	Slide 19
	Slide 20
	Slide 21
	Slide 22
	Slide 23
	Slide 24
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	Slide 26
	Slide 27
	Slide 28
	Slide 29
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	Slide 31
	Slide 32Slide 33
	Slide 34
	Slide 35
	Slide 36
	Slide 37
	Slide 38
	Slide 39
	Slide 40
	Slide 41
	Slide 42
	Slide 43
	Slide 44
	Slide 45
	Slide 46
	Slide 47
	Slide 48
	Slide 49
	Slide 50
	Slide 51
	Slide 52
	Slide 53
	Slide 54
	Slide 55
	Slide 56
	Slide 57
	Slide 58
	Slide 59
	Slide 60
	Slide 61: 3. BMAA: is it a common cyanotoxin?
	Slide 62: 4. BMAA: is it a common cyanotoxin?
	Slide 63: 4. BMAA: is it a common cyanotoxin?
	Slide 64: Introduction
	Slide 65
	Slide 66
	Slide 67