metais 1

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Metais – Parte I 
Toxicologia II 
Departamento de Farmácia 
FFOE 
UFC 
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Metais 
 Metais  alguns benéficos e outros danosos aos 
sistemas biológicos  dose e forma química. 
 
 Importância toxicológica  Toxicologia Ambiental 
(contaminantes do ar, do solo e da água), 
Toxicologia Ocupacional e Toxicologia Alimentar. 
 
 Metais em alimentos  depende da localização 
geográfica e das condições de solo e água. 
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Metais 
 Presença em alimentos controlada por: 
 
 Limitação do uso de produtos agrícolas contendo metais. 
 Proibição do uso de água contaminadas. 
 Proibição da produção de alimentos em águas e solos 
contaminados. 
 
 Dos 50 elementos químicos mais conhecidos 
mensuráveis nos sistemas biológicos  11 são 
elementos de traço  e também elementos 
essenciais ao organismo. 
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Metais 
 Elementos de traço essenciais  componentes essenciais de 
estruturas biológicas  tóxicos em concentrações superiores às 
necessárias. 
 
 Elementos de traço essenciais: 
 
1. Vanádio (V) 
2. Cromo (Cr) 
3. Manganês (Mn) 
4. Ferro (Fe) 
5. Cobalto (Co) 
6. Cobre (Cu) 
7. Zinco (Zn) 
8. Molibdênio (Mo) 
9. Selênio (Se) 
10. Flúor (F) 
11. Iodo (I) 
Não metais 
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Metais 
 Alguns elementos não essenciais: características atômicas similares aos 
essenciais  imitação da reatividade dos essenciais  causar interações 
indesejáveis ao sistema biológico. 
 
 Grupos fundamentais de elementos (Luckey e Venugopal, 1977): 
 
 Classificação Característica Exemplos 
Essenciais 
Macroelementos 
Ordem de g em 
necessidade 
Na, K, Mg e Ca 
Elementos em 
traço 
Ordem de mg em 
necessidade 
Fe, Zn, Cu e Mn 
Elementos em 
ultratraço 
Ordem de g-ng em 
necessidade 
V, Cr, Mo, Co, Ni, 
Si, As, Se e B 
Microcontaminantes 
ambientais 
Origem natural e/ou 
de atividade humana 
Pb, Cd, Hg, Be, Tl, 
Sb, W, Al, Sn e Ti 
Essenciais e contaminantes simultaneamente 
Cr, Mn, Ni, Fe, Zn, 
As, Mo e Co 
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Metais 
 Considerações: 
 
 Componentes minerais em equilíbrio dinâmico nos tecidos: ~ 4% 
presentes. 
 Trocas biológicas  fornecimento constante para o organismo  
alimentos  ~ 30g/dia de ingestão para manter o balanço mineral. 
 Deficiência de um elemento  síndrome característica. 
 Absorção excessiva  intoxicação. 
 Comportamentos específicos de metais  formação de compostos de 
coordenação e quelação. 
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Metais 
 Complexos de coordenação envolvidos: 
 
 Na biossíntese e degradação de macromoléculas: peptidases, 
descarboxilases e fosforilases e Mn, Mg, Zn ou metaloenzimas 
 metal coordenado ao N amínico e peptídico e a grupos 
carboxílicos. 
 
 Na manutenção de estruturas de macromoléculas. Ex.: Zn na 
insulina, Mn no RNA, Fe nos complexos porfirínicos. 
 
 Nas reações de oxi-redução na respiração celular. Ex.: Fe nos 
citocromos, catalases, peroxidases e fenoloxidases. 
 
 No transporte, acumulação e transferência de metais 
essenciais necessários aos processos metabólicos. Ex.: 
ferritina, hemossiderina e metalotioneínas. 
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Metais 
 Complexos por quelação: 
 
 Estáveis: moléculas do ligante com 2 ou mais 
átomos doadores de elétrons (N, O ou S). 
 
 Com função de regulação da concentração de 
metais em vários compartimentos do organismo. 
 
 Ligados a lipídios, ácidos nucléicos e carboidratos 
 ações deletérias por reações de oxidação 
(função bioquímica?). 
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Metais 
 Metais pesados (classificação descritiva): 
 
 Hg, Pb e Cd; 
 Tóxicos; 
 Com  gravidade específica; 
 Forte atração por estruturas de tecidos biológicos; 
 Eliminação lenta. 
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Metais 
 Considerações: 
 
  faixa de concentração de metais em alimentos  reflete a 
distribuição no ambiente e as condições de produção e 
processamento. 
 
 Atividades agrícolas e industriais   elementos de traço. 
 
 Atividades agrícolas: 
 Práticas comuns de correção de solo. 
 Uso de fungicidas e herbicidas (contendo Zn, Cu, Fe, Mn e As). 
 Fertilizantes (contendo Cd e Pb). 
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Metais 
 Considerações: 
 
 Atividades industriais e outras ações que contribuem para a presença 
de metais em alimentos: 
 
 Esgoto emitido por indústrias e residências: contaminam solos 
cultiváveis (Hg, Zn, Pb, Cd, B e Mn). 
 Uso de recipientes, utensílios e equipamentos no preparo ou guarda 
 lixiviação de metais tóxicos, liberação de metais de tintas e 
pigmentos usados nas colorações ou decorações. 
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Metais 
 Considerações: 
 
  da resistência do alumínio à corrosão e melhorar a forma de latas e 
embalagens: adição de Fe, Cu, Zn, Mn e Cr. 
 Camada interna de resinas nas latas de Al  melhora a qualidade, 
mas pode ainda haver dissolução de metais. 
 Os metais encontrados no organismo humano   reatividade química 
e atividade biológica (como íons, radicais ou complexos orgânicos). 
 Podem ser potencialmente de alto risco, dependendo da quantidade 
ingerida e das outras condições associadas à exposição (tempo e 
frequência da exposição e suscetibilidade do organismo exposto). 
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Metais 
 Considerações: 
 
 Pessoas idosas e crianças são mais susceptíveis, em dados níveis de 
exposição a metais, do que o adulto. 
 
 Fatores relacionados à dieta  interferir na absorção gastrintestinal. 
 
 Relação inversa do teor de proteínas e a toxicidade do Cd e Pb. 
 Vitamina C   absorção de Pb e Cd (talvez por  absorção de íons 
ferrosos). 
 Relação entre Pb, Ca e vitamina D: afeta a mineralização dos ossos e 
 da síntese renal do 1,25-diidróxi-vitamina D. 
 
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Metais 
 Considerações: 
 
 Solubilidade dos metais  absorção gastrintestinal dos metais: 
 
 Nitratos, acetatos, cloretos, brometos e iodetos: solúveis (exceção Ag, 
Hg e Pb); 
 Sulfatos são solúveis (exceção Ba, Sr e Pb); 
 Hidróxidos são insolúveis (exceção os de metais alcalinos e Ba); 
 Carbonatos e fosfatos são insolúveis (exceção os de metais alcalinos); 
 Sulfetos são insolúveis (exceção dos alcalinos e alcalinos terrosos). 
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Metais 
 Considerações: 
 
 Alguns metais em alimentos: 
 
 Alimentos de origem marinha: 5 a 1.000 mg de Zn / kg; 
 Carne bovina: 0 a 4,5mg de Ni /kg; 
 Arroz não-beneficiado: pode apresentar 0,16 mg de Cr /kg; 
 Arroz beneficiado: os teores não ultrapassam 0,04 mg de Cr /kg; 
 Concentração de metais nas raízes dos vegetais. 
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Metais 
 Considerações: 
 
 Metais de importância toxicológica (EPA): 
 Pb, Al, Cd, Hg, Be, Cr, Cu, Ni, Se, 
Sb; 
 Ag, Ba, Co, Mn, Mo, Na, Tl, V, Zn; 
 As (não metal); 
 
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Metais 
Chumbo 
 Considerações: 
 
 Uso milenar: características físicas de ductilidade, maleabilidade e 
baixo ponto de fusão. 
 Uso atual principal: produção de baterias e em alguns tipos de soldas. 
 Uso recente: sais usados na produção de pigmentos para tintas. 
 Oferece risco de intoxicação: forma elementar ou como compostos 
inorgânicos (na dieta) ou orgânicos (nãoobservados na dieta). 
 Chumbo tetraetila: centenas de vezes mais tóxico que os chumbos 
inorgânicos. 
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Metais 
Chumbo 
 Fontes de exposição: 
 
 Nas culturas agrícolas  Pb presente como resultado 
da contaminação do meio ambiente  entrada na 
cadeia alimentar de forma generalizada. 
 O uso de fertilizantes e calcáreo, como corretivo de solo 
 contaminação por Pb; 
 Fertilizantes fosfatados: ~7 a 225 ppm de Pb; 
 Calcáreo: 20 a 1.250 ppm de Pb; 
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Metais 
Chumbo 
 Fontes de exposição: 
 
 Apesar da baixa hidrossolubilidade: transferência do solo 
para a planta. 
 Ordem crescente na planta: sementes e frutos < caules 
folhas < raízes; 
  da absorção de Pb pela planta: 
  da acidez do solo; 
  da quantidade de húmus. 
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Metais 
Chumbo 
 Fontes de exposição: 
 
 Vegetais folhosos: contaminação pelo Pb atmosférico depositado como 
material particulado. 
 
 Processamento industrial do alimento  contaminação pelo Pb: 
 
 Embalagem de alimento: Pb em vidro < Pb em latas. 
 Produtos prontos para o consumo (nível médio de chumbo): 2,54 ng/g para 
embalagens de vidro até 37,3 ng/g para as de lata. 
 Embalagem de cerâmica e pinturas decorativas: Pb para o alimento 
(também o Cd). 
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Metais 
Chumbo 
 Fontes de exposição: 
 
 Bebidas alcoólicas  contaminação por Pb pode ocorrer de 
diversas maneiras: durante a produção, armazenamento e/ou 
consumo das mesmas. 
 Bebidas fermentadas e destiladas: mais ácidas   dissolução de 
compostos de Pb. 
 Vinhos de uvas cultivadas em solos com arsenato de Pb 
(praguicida):  teores do metal. 
 Teores de Pb: 90% das cerveja enlatadas e 86% das engarrafadas 
 Pb < 10 mg/L. 
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Metais 
Chumbo 
 Fontes de exposição: 
 
 A partir de 1970:  quantidade de Pb presente nos 
componentes da dieta. 
 Segundo a Organização Mundial de Saúde: 
 Ingestão diária média de Pb para um adulto: 95 mg/dia em 
1978; 
 Pôde ser reduzida a 9mg/dia no período de 1986-1988; 
 Voltando a se elevar na década de 90. 
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Metais 
Chumbo 
 Toxicocinética: 
 
 A absorção gastrintestinal do Pb na exposição através de alimentos sofre 
influência de fatores: 
 
 Relacionados à dieta; 
 Estado nutricional do organismo exposto; 
 Forma química na qual o metal se encontra; 
 Padrões de ingestão dos alimentos (muito mais eficiente em períodos de 
jejum prolongado): 40-50% do chumbo presente na água (Pb2O3) é 
absorvido nos indivíduos com o estômago pleno. 
 ~ 10% é absorvido. 
 A parte não absorvida é eliminada com as fezes. 
 A absorção em crianças: entre 42 a 53% para alimentos com concentrações 
maiores do que 5 mg/kg. 
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Metais 
Chumbo 
 Toxicocinética: 
 
 Alguns outros fatores da dieta podem influenciar a absorção do 
Pb: a presença de pectina, vitamina D, proteínas e gorduras. 
 A vitamina C reduz a absorção de Pb. 
 Teores diminuídos de Ca e P:  absorção do Pb. 
 Distribuição: independentemente da via de introdução no 
organismo. 
 Sem retorno para o sangue: excreção pela urina e, em menor 
quantidade, secreção na bile, suor, ou ainda, armazenamento 
em pêlos, unhas e dentes (linhas de Burton). 
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Metais 
Chumbo 
 Toxicocinética: 
 
 A quantidade que permanece disponível no organismo: 
 Tecido ósseo; 
 Compartimento formado pelos rins, SNC e pelo fígado; 
 Próprio sangue circulante. 
 Acúmulo nos ossos: fosfato insolúvel é da ordem de 90% ou 
mais do total disponível no organismo (t ½ = 20 anos). 
 O Pb segue movimento do cálcio no organismo: sob condições 
apropriadas (descalcificação de ossos)  ossos como fonte 
endógena de Pb. Tb em idosos há este acúmulo (60 anos ou +). 
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Metais 
Chumbo 
 Toxicocinética: 
 
 Mobilização durante a gravidez e amamentação: 
leite humano entre 5 a 12 mg/L. 
 Presença no SNC e rins: não é acumulativa (t ½ 
= 40 dias). 
 Compartimento sanguíneo (t ½ = 36 dias): 
 Pb na forma não difusível, ligada aos eritrócitos. 
 Pb na forma difusível, no plasma (16 x menos conc.): fração mais 
ativa. 
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Metais 
Chumbo 
 Ação tóxica: 
 
 Desencadeando efeitos no SNC e periférico e no sistema renal. 
 Interferência na biossíntese do HEME (p/ compostos orgânicos de 
Pb): 
 Ação sobre várias reações enzimáticas nos eritoblastos da medula óssea 
durante o processo de formação da hemoglobina. 
 Aparecimento de concentrações anormais dos precursores do heme: no 
sangue a na urina. 
 Anemia devido também ao aumento da velocidade de destruição das 
hemácias. 
 Cólicas abdominais associadas. 
 Cefaléias e dores musculares generalizadas (em adultos). 
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Esquema da biossíntese do heme 
Glicina Succinil CoA 
Ác. Delta-aminolevulínico (ALA-D) 
Porfobilinogênio 
Uroporfirinogênio III 
Coproporfirinogênio III 
Protoporfirinogênio III 
Protoporfirina III 
Heme 
 ALA sintetase 
 ALA desidratase 
 (ALA D) 
Uroporfirina III 
Coproporfirinogênio 
descarboxilase 
Protoporfirinogênio 
oxidase 
Heme sintase 
Uroporfirinogênio 
descarboxilase 
Coproporfirina III 
Pb 
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Metais 
Chumbo 
 Ação tóxica: 
 
 Encefalopatia satúrnica: associada à ingestão de água, bebidas e 
alimentos contaminados com altas concentrações de Pb. Sintomas: dores 
abdominais, constipação e paralisia. 
 Concentrações inferiores aos limites de tolerância estabelecidos para 
exposições ocupacionais  alterações leves das funções nervosas 
centrais (?). 
 Efeitos nefrotóxicos: : lesão tubular e nefropatia inespecífica. 
 O túbulo contornado proximal pode ser lesado produzindo aminoacidúria, 
glicosúria e fosfatúria. 
 A nefropatia satúrnica é progressiva, caracterizando-se por fibrose 
intersticial, atrofia glomerular e degeneração dos vasos, evoluindo para 
uma insuficiência renal. 
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Metais 
Chumbo 
 Crianças e o chumbo: 
 
 Mais vulneráveis quando comparadas com o adulto: 
atividades lúdicas e melhor absorção e acúmulo. 
 
 A Organização Mundial da Saúde recomenda a substituição 
dos valores da Ingestão Total de Chumbo Tolerável de 100 
mg/dia (para crianças acima de 6 meses de idade) e 150 
mg/dia (para as de 6 meses a 2 anos de idade) para 6-18 
mg/dia para uma criança de 10 quilos.