substancias_mutagenicas_carcinogenicas_e_teratogenicas

Prévia do material em texto

Brasília-DF. 
SubStânciaS MutagênicaS, 
carcinogênicaS e 
teratogênicaS
Elaboração
Danilo Cardim
Produção
Equipe Técnica de Avaliação, Revisão Linguística e Editoração
Sumário
APRESENTAÇÃO ................................................................................................................................. 4
ORGANIZAÇÃO DO CADERNO DE ESTUDOS E PESQUISA .................................................................... 5
INTRODUÇÃO.................................................................................................................................... 7
UNIDADE I
AVALIAÇÃO TOXICOLÓGICA ................................................................................................................. 9
CAPÍTULO 1
AVALIAÇÃO DO RISCO ............................................................................................................ 9
CAPÍTULO 2
TESTES PRÉ-CLÍNICOS DE SEGURANÇA E TOXICIDADE .......................................................... 13
CAPÍTULO 3
AVALIAÇÃO DA RELAÇÃO DOSE/RESPOSTA ............................................................................. 19
CAPÍTULO 4
AVALIAÇÃO DA EXPOSIÇÃO HUMANA ................................................................................... 22
UNIDADE II
SUBSTÂNCIAS MUTAGÊNICAS ............................................................................................................... 25
CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA MUTAGÊNESE ........................................................................... 25
CAPÍTULO 2
TESTES DE MUTAGENICIDADE .................................................................................................. 27
CAPÍTULO 3
MECANISMOS DE MUTAGÊNESE QUÍMICA E FÍSICA ................................................................ 29
CAPÍTULO 4
CLASSIFICAÇÃO E MODO DE AÇÃO DE AGENTES GENOTÓXICOS ......................................... 32
UNIDADE III
SUBSTÂNCIAS CARCINOGÊNICAS ........................................................................................................ 41
CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA CARCINOGÊNESE.................................................................... 41
CAPÍTULO 2
BASES MOLECULARES DA CARCINOGÊNESE ........................................................................... 44
CAPÍTULO 3
PRINCIPAIS ETAPAS DA CARCINOGÊNESE INDUZIDA POR AGENTES QUÍMICOS GENOTÓXICOS 46
CAPÍTULO 4
POTENCIAL CARCINOGÊNICO DE COMPOSTOS 
QUÍMICOS E SUBSTÂNCIAS CARCINOGÊNICAS ....................................................................... 48
CAPÍTULO 5
TABAGISMO ........................................................................................................................... 49
UNIDADE IV
SUBSTÂNCIAS TERATOGÊNICAS ............................................................................................................ 51
CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO À TOXICOLOGIA DA REPRODUÇÃO .................................................................. 51
CAPÍTULO 2
EXPOSIÇÃO A AGENTES QUÍMICOS TERATOGÊNICOS ............................................................. 52
CAPÍTULO 3
TOXICIDADE PRÉ-NATAL ......................................................................................................... 56
CAPÍTULO 4
TESTES DE TOXICIDADE PRÉ-NATAL ......................................................................................... 57
CAPÍTULO 5
CLASSIFICAÇÃO E MECANISMOS DE AÇÃO DE SUBSTÂNCIAS TERATOGÊNICAS ...................... 60
CAPÍTULO 6
UTILIZAÇÃO DE MEDICAMENTOS NA GRAVIDEZ ...................................................................... 63
REFERÊNCIAS .................................................................................................................................. 68
5
Apresentação
Caro aluno
A proposta editorial deste Caderno de Estudos e Pesquisa reúne elementos que se 
entendem necessários para o desenvolvimento do estudo com segurança e qualidade. 
Caracteriza-se pela atualidade, dinâmica e pertinência de seu conteúdo, bem como pela 
interatividade e modernidade de sua estrutura formal, adequadas à metodologia da 
Educação a Distância – EaD.
Pretende-se, com este material, levá-lo à reflexão e à compreensão da pluralidade 
dos conhecimentos a serem oferecidos, possibilitando-lhe ampliar conceitos 
específicos da área e atuar de forma competente e conscienciosa, como convém ao 
profissional que busca a formação continuada para vencer os desafios que a evolução 
científico-tecnológica impõe ao mundo contemporâneo.
Elaborou-se a presente publicação com a intenção de torná-la subsídio valioso, de modo 
a facilitar sua caminhada na trajetória a ser percorrida tanto na vida pessoal quanto na 
profissional. Utilize-a como instrumento para seu sucesso na carreira.
Conselho Editorial
6
Organização do Caderno
de Estudos e Pesquisa
Para facilitar seu estudo, os conteúdos são organizados em unidades, subdivididas em 
capítulos, de forma didática, objetiva e coerente. Eles serão abordados por meio de textos 
básicos, com questões para refl exão, entre outros recursos editoriais que visam a tornar 
sua leitura mais agradável. Ao fi nal, serão indicadas, também, fontes de consulta, para 
aprofundar os estudos com leituras e pesquisas complementares.
A seguir, uma breve descrição dos ícones utilizados na organização dos Cadernos de 
Estudos e Pesquisa.
Provocação
Textos que buscam instigar o aluno a refletir sobre determinado assunto antes 
mesmo de iniciar sua leitura ou após algum trecho pertinente para o autor 
conteudista.
Para refletir
Questões inseridas no decorrer do estudo a fi m de que o aluno faça uma pausa e refl ita 
sobre o conteúdo estudado ou temas que o ajudem em seu raciocínio. É importante 
que ele verifi que seus conhecimentos, suas experiências e seus sentimentos. As 
refl exões são o ponto de partida para a construção de suas conclusões.
Sugestão de estudo complementar
Sugestões de leituras adicionais, fi lmes e sites para aprofundamento do estudo, 
discussões em fóruns ou encontros presenciais quando for o caso.
Praticando
Sugestão de atividades, no decorrer das leituras, com o objetivo didático de fortalecer 
o processo de aprendizagem do aluno.
7
Atenção
Chamadas para alertar detalhes/tópicos importantes que contribuam para a 
síntese/conclusão do assunto abordado.
Saiba mais
Informações complementares para elucidar a construção das sínteses/conclusões 
sobre o assunto abordado.
Sintetizando
Trecho que busca resumir informações relevantes do conteúdo, facilitando o 
entendimento pelo aluno sobre trechos mais complexos.
Exercício de � xação
Atividades que buscam reforçar a assimilação e fi xação dos períodos que o autor/
conteudista achar mais relevante em relação a aprendizagem de seu módulo (não 
há registro de menção).
Avaliação Final
Questionário com 10 questões objetivas, baseadas nos objetivos do curso, 
que visam verifi car a aprendizagem do curso (há registro de menção). É a única 
atividade do curso que vale nota, ou seja, é a atividade que o aluno fará para saber 
se pode ou não receber a certifi cação.
Para (não) � nalizar
Texto integrador, ao fi nal do módulo, que motiva o aluno a continuar a aprendizagem 
ou estimula ponderações complementares sobre o módulo estudado.
8
Introdução
A Toxicologia é a ciência que estuda os efeitos nocivos das substâncias químicas nos 
organismos vivos. Trata-se de uma ciência multidisciplinar que envolve conhecimentos 
de Farmacologia, Bioquímica, Química, Fisiologia, Genética, Patologia entre outros. 
De forma mais detalhada, estuda a interação entre os agentes químicos e os sistemas 
biológicos com o objetivo de determinar quantitativamente o potencial dessas substâncias 
em induzir danos que resultem em efeitos adversos para os diferentes organismos. 
Dessa forma, esse material tem como objetivo promover o conhecimento da Toxicologia 
de forma geral, visando à investigação e compreensão da natureza dosefeitos adversos 
dos agentes químicos, a sua incidência, o seu mecanismo de produção, os fatores que 
influenciem o seu desenvolvimento e a sua reversibilidade.
Objetivos
 »
9
UNIDADE IAVALIAÇÃO 
TOXICOLÓGICA
CAPÍTULO 1
Avaliação do risco
O risco associado a uma substância química se define como a probabilidade 
de que uma substância produza um efeito adverso, um dano, sob condições 
específicas de uso. Nem sempre a substância de maior toxicidade é a de maior 
risco, ou seja, de maior “perigo” para o homem. Dependendo das condições de 
uso, uma substância classificada como muito tóxica pode ser menos “perigosa” do 
que uma pouco tóxica. Existindo um risco associado ao uso de uma substância 
química, há a necessidade de estabelecer condições de segurança. Portanto 
define-se como segurança, a certeza prática de que não resultará efeitos adversos 
para um indivíduo exposto a uma determinada substância em quantidade e forma 
recomendada de uso. Ou seja, quando fala-se em risco e segurança, significa a 
possibilidade ou não da ocorrência de uma situação adversa.
Um problema sério, no entanto, é estabelecer o que é um risco aceitável no uso 
de substância química. Esta decisão é bastante complexa e envolve a relação 
risco/benefício, em que, por exemplo, altos riscos podem ser aceitáveis no uso de 
fármacos indispensáveis e não serem aceitáveis no uso de aditivos de alimentos.
Na Toxicologia, perigo é caracterizado como a capacidade de uma substância causar um 
efeito adverso e risco a probabilidade de um evento nocivo ocorrer, devido à exposição 
a um agente químico e/ou biológico.
A avaliação do risco é um processo sistemático por meio do qual o perigo, a exposição 
e o risco são identificados e quantificados. É definido também como a caracterização 
sistemática e científica dos efeitos adversos resultantes da exposição humana aos 
agentes químicos. Considerando-se os resultados dessa avaliação e outros fatores como, 
por exemplo, os benefícios para a sociedade, um processo de tomada de decisão deve 
ser estabelecido no sentido de reduzir ao mínimo o risco que determinada substância 
possa exercer para a saúde da população. Avaliação de risco não é um processo definido, 
10
UNIDADE I │ AVALIAÇÃO TOXICOLÓGICA
mas sim um delineamento analítico, que define o tipo de dados e a metodologia que são 
empregados para avaliar o risco, no qual também devem ser detalhadas as incertezas 
e os problemas associados com determinada avaliação. Assim, a avaliação do risco 
depende tanto da toxicidade do agente químico, quanto da intensidade de exposição.
Na fase de identificação do perigo, verifica-se a capacidade do agente químico pesquisado de 
causar um efeito adverso e estabelece-se a natureza dos efeitos presentes numa população 
ou ecossistema. Nesse estágio, são utilizados, principalmente, dados provenientes de 
estudos com animais de experimentação e/ou de estudos clínicos ou epidemiológicos 
em populações expostas. Nas experimentações em animais, determina-se o limiar de 
toxicidade pelo estabelecimento do nível de dose, no qual não são observados efeitos 
adversos e da menor dose na qual são observados efeitos adversos. Adicionalmente, dados 
gerados a partir de estudos celulares e bioquímicos podem auxiliar a esclarecer possíveis 
respostas para o homem. A toxicidade também pode ser predita pela similaridade da 
estrutura química de uma substância com a outra, cuja toxicidade já é conhecida.
A base da relação quantitativa entre a exposição a um agente e a incidência de uma 
resposta adversa é chamada de caracterização do perigo, cujo objetivo é quantificar o 
perigo e embasar a escolha dos níveis de dose, onde não são observados efeitos adversos, 
que, por sua vez, deverão ser utilizados no processo de caracterização do risco à saúde 
da população.
Nessa fase, quando os dados da exposição do homem a um agente tóxico não são 
suficientes para predizer uma resposta, é necessário utilizar dados obtidos com 
animais para obter a relação dose/resposta. Dois tipos de extrapolação são necessários: 
quantitativa, que envolve a extrapolação das altas doses utilizadas nos experimentos para 
aquelas presentes na exposição ambiental, e a qualitativa, que envolve a extrapolação 
dos resultados em animais para o homem. Dessa forma, propõe-se utilizar fatores de 
incerteza e/ou variabilidade, quando é necessário 
 » realizar extrapolação interespécie; 
 » considerar a variação intraespécie; 
 » utilizar dados de estudo subcrônico ao invés de crônico, quando se 
considera a exposição ao longo prazo; e 
 » considerar se o banco de dados está incompleto.
A caracterização do perigo para substâncias que apresentam limiar de resposta envolve 
o cálculo de Doses de Referência, conhecidas como as doses às quais a população pode 
estar exposta sem apresentar risco de aparecimentos de efeitos nocivos à saúde. Um 
11
AVALIAÇÃO TOXICOLÓGICA │ UNIDADE I
conceito semelhante é utilizado para calcular os níveis de exposição crônica permissíveis 
para o homem a resíduos de praguicidas e aditivos alimentares, conhecido como Ingestão 
Diária Aceitável (IDA), que baseia-se nos efeitos não carcinogênicos de agentes químicos. 
Para determinar os valores das doses de referência e da IDA, o nível no qual não são 
observados efeitos adversos é dividido por fatores de segurança ou incerteza para fornecer 
uma margem de segurança permissível para a exposição humana.
A caracterização do risco é a etapa final da avaliação e envolve a predição da frequência 
e da severidade dos efeitos adversos numa população exposta. A caracterização do risco 
integra os dados obtidos com identificação do perigo, caracterização do perigo e exposição 
a um agente químico. Com base na severidade dos efeitos adversos e de sua probabilidade 
de ocorrência, verifica-se se o risco estimado é negligenciável, tolerável ou intolerável. 
Além da avaliação científica, a interpretação do risco também é vinculada à percepção 
pessoal. Dessa forma, a caracterização do risco representa um importante elo entre os 
dados científicos obtidos nos diferentes estudos e as decisões governamentais e de ordem 
política quanto à regulamentação, ao gerenciamento e à comunicação do risco. 
Durante o processo de registro de comercialização de substâncias químicas, por exemplo, 
é que informações adicionais para refinar a avaliação do risco, que subsidiem decisões 
quanto à medidas mitigadoras, são geralmente requeridas. Os processos de avaliação 
do risco e do manejo do risco estão intimamente relacionados e visam o emprego de 
técnicas de controle adequadas e o estabelecimento de níveis de risco aceitáveis.
No processo de manejo do risco, aspectos como a importância social do risco; qual 
será o risco mínimo ou aceitável; necessidade de se buscar alternativas para redução 
do risco; austeridade da redução do risco e das medidas mitigadoras; estudo dos 
fatores econômicos envolvidos; prioridades de preocupações e ações; necessidade de 
ferramentas legais e a análise da percepção do risco são considerados fundamentais no 
processo de avaliação. Esse, por sua vez, vem sendo empregado internacionalmente, 
seguindo as diretrizes de segurança química, com o propósito de prevenir os danos à 
saúde e ao meio ambiente, proporcionados pelo contato, pelo uso e/ou pelo manuseio 
de substâncias químicas.
Considerando-se os tópicos abordados acima é importante ressaltar que na 
utilização das substâncias químicas para diversas finalidades, alguns fatores 
devem ser considerados na determinação de um risco aceitável, são eles:
 » necessidade do uso da substância;
 » disponibilidade e adequação de outras substâncias alternativas para o 
uso correspondente;
12
UNIDADE I │ AVALIAÇÃO TOXICOLÓGICA
 » efeitos sobre a qualidade do ambiente e conservação dos recursos 
naturais;
 » avaliação antecipada sobre o que ela poderá causar sobre a população 
em geral;
 » considerações econômicas.
13
CAPÍTULO 2
Testes pré-clínicos de segurança 
e toxicidadePara se estudar o potencial tóxico de uma substância química é necessário, 
além de se estabelecer uma relação dose/resposta, realizar uma série de outros 
estudos toxicológicos ou testes de toxicidade. Uma das finalidades desses testes 
é fornecer dados que possam ser utilizados para avaliação do risco do uso de 
substâncias químicas para o homem e estabelecer limites de segurança para a 
exposição aos agentes químicos.
Após o episódio da talidomida (epidemia de má formação congênita, entre 
1959 e 1961, em crianças cujas respectivas mães haviam feito uso da talidomida 
no início da gravidez), governos de diversos países exigiram um maior rigor na 
realização dos testes toxicológicos com o objetivo de erradicar ou diminuir a 
ocorrência das chamadas reações adversas aos medicamentos quanto a seus 
efeitos colaterais e tóxicos.
Tipos de testes de toxicidade
Não se tratando de medicamento, esses testes devem ser realizados para cada substância 
química a ser utilizada ou produzida em larga escala, geralmente acima de 1 tonelada/
ano. Os tipos de testes a serem realizados podem variar regionalmente, porém devem 
considerar os principais critérios de avaliação de toxicidade:
 » exame anatopatológico (aspectos macro e microscópico);
 » massa dos órgãos;
 » crescimento do animal;
 » exames fisiológicos;
 » exames bioquímicos;
 » estudos do comportamento;
 » efeito sobre a fertilidade e feto;
 » DE50 e DL50;
 » CE50 e CL50.
14
UNIDADE I │ AVALIAÇÃO TOXICOLÓGICA
No Brasil, a Resolução no 1/78 (Diário Oficial de 17/10/78) do Conselho Nacional 
de Saúde, estabelece 5 tipos de ensaios de toxicidade: aguda, subaguda, crônica, 
teratogenicidade, embriotoxicidade e estudos especiais, como de comportamento, 
carcinogenicidade etc.
Teste de toxicidade aguda
Este estudo é caracterizado pela administração ou exposição da substância química 
em dose única (ou múltipla em um período de 24 horas), utilizando pelo menos duas 
espécies. A DL50 (e CL50) é a prova mais comum de toxicidade aguda. 
Os principais objetivos deste estudo são:
 » avaliar a toxicidade intrínseca do agente tóxico ou substância química;
 » avaliar a suscetibilidade das espécies;
 » identificar órgãos-alvo;
 » promover informações para o delineamento e seleção dos níveis de dose 
para estudo mais prolongados (toxicidade crônica).
Testes de toxicidade subcrônica 
O tempo de exposição desse estudo varia de um a três meses. São utilizadas três doses 
experimentais (mínima, intermediária e máxima), sendo que a dose máxima não 
deve produzir um índice de letalidade acima de 10% de forma que não inviabilize as 
avaliações histopatológicas e bioquímicas.
Os principais objetivos deste estudo são:
 » determinar a dose de nenhum efeito observado – DNEO (que significa a 
dose máxima na qual não se observa efeito);
 » estudar mais efetivamente órgãos alvos e determinar aqueles com mais 
suscetibilidade;
 » prover dados sobre dosagens seletivas para estudo de toxicidade crônica.
Teste de Toxicidade Crônica
O estudo é semelhante ao subcrônico, porém o período de exposição é de dois anos 
ou quase toda a vida do animal. Como no teste anterior, esse também não procura 
15
AVALIAÇÃO TOXICOLÓGICA │ UNIDADE I
letalidade e utiliza três níveis de dose pela via de administração, segundo a via de 
uso prescrita.
O protocolo experimental compreende as observações e alterações especificadas no 
estudo de toxicidade subcrônica e outros parâmetros bioquímicos que permitem uma 
melhor avaliação de todos os órgãos e funções, principalmente função renal e hepática.
Os principais objetivos desse estudo são:
 » verificar níveis máximos de dose das substâncias que não produzem 
efeitos discerníveis de doença quando administrados durante a maior 
parte da vida do animal;
 » verificar os efeitos tóxicos que não são resultados dos estudos de toxicidade 
subcrônica;
 » procurar determinar o mecanismo de ação tóxica das substâncias químicas.
Teste de carcinogenicidade
As evidências primárias que podem apontar o potencial carcinogênico das substâncias 
químicas são de origem epidemiológica ou experimental em roedores. Esses efeitos 
devem ser observados em pelo menos duas espécies de animais de laboratório, com 
uma duração máxima de 130 semanas em ratos, 120 semanas em camundongos e 130 
semanas em hamsters. São utilizadas, no mínimo, duas doses da substância. A maior 
dose é a dose máxima tolerada (DMT), definida como sendo aquela que não provoca no 
animal uma perda de peso superior a 10% e não induz mortalidade ou sinais clínicos 
de toxicidade. A menor dose corresponde à metade da DMT. Cada grupo experimental 
é constituído por pelo menos 50 animais. Todos os animais utilizados no experimento 
são submetidos à necropsia completa. 
A avaliação final do risco de carcinogenicidade para o homem, além das evidências 
primárias, é obtida pela execução de testes de curta duração (evidências secundárias). 
Os testes podem ser agrupados em três categorias gerais:
1. Testes que detectam lesão do DNA, incluindo o estudo da formação de 
ligações entre o DNA e os produtos ativos formados na biotransformação 
do agente tóxico, quebra de fitas, indução de prófagos e reparo do DNA.
2. Testes que evidenciam alterações dos produtos gênicos ou das funções 
celulares.
3. Testes que avaliam alterações cromossômicas.
16
UNIDADE I │ AVALIAÇÃO TOXICOLÓGICA
A evidência de carcinogenicidade é considerada limitada nas seguintes situações:
 » números reduzidos de experimentos;
 » impropriedade de dose e vias de administração;
 » emprego de uma única espécie animal;
 » duração imprópria do experimento;
 » número reduzido de animais; e
 » dificuldade em diferenciar as neoplasias malignas e benignas.
A evidência inadequada é indicada nas seguintes situações:
 » a não exclusão do acaso nos estudos realizados;
 » a existência de vícios no delineamento experimental;
 » a existência de outros estudos que demonstrem a ausência de 
carcinogenicidade.
Teste de mutagenicidade
Os efeitos mutagênicos das substâncias químicas podem ser avaliados por ensaios 
em microrganismos e em organismos superiores, inclusive o homem. Os ensaios com 
microrganismos, realizados in vitro, são indicados na triagem rotineira dos agentes 
tóxicos. Os ensaios com microrganismos avaliam basicamente o dano provocado ao 
DNA pela substância química estudada ou seu produto de biotransformação. No estudo 
do potencial mutagênico de um composto, os ensaios com animais de laboratório 
oferecem grandes vantagens, especialmente a de reproduzir as condições de exposição 
do homem. Nesses ensaios, as alterações cromossômicas são identificadas na medula 
óssea do fêmur de ratos e camundongos expostos experimentalmente ao agente tóxico.
Teste de teratogenicidade
A avaliação do efeito teratogênico de um composto químico, por meio de métodos 
experimentais, em animais de laboratório é executada num complexo protocolo 
envolvendo três fases distintas. A primeira fase tem por objetivo avaliar o potencial tóxico 
do composto químico sobre a fertilidade e o desempenho reprodutivo. Compreende 
o tratamento dos animais, machos e fêmeas, durante um período de no mínimo 60 
dias antes do acasalamento e, depois, para as fêmeas durante a gestação e lactação. 
Ao meio termo da gravidez procede-se o sacrifício da metade dos animais do grupo 
17
AVALIAÇÃO TOXICOLÓGICA │ UNIDADE I
experimental para a constatação de anormalidades uterinas. Ao final, são observados 
o número, sexo, peso corpóreo e anormalidades externas em todos os filhotes. Na 
segunda fase, as informações são obtidas a partir da administração de doses diárias da 
substância química na dieta de animais fêmeas grávidas no período da organogênese. 
Nesse estudo é feita uma avaliação minuciosa e detalhada da mãe e filhotes. Os estudos 
da terceira fase avaliam os efeitos das substâncias sobre o desenvolvimento peri e pós 
natal. A administração da substância química é feita durante o período que compreende 
o último terçoda gestação até o desmame. Neste estudo é avaliado o desenvolvimento 
somático, neuromotor, sensorial e comportamento da prole.
Testes comportamentais
Devido a uma maior preocupação da população relacionada aos efeitos 
neurocomportamentais e aos poluentes ambientais, o desenvolvimento de testes 
comportamentais em animais de laboratórios têm alcançado maior relevância. Temos 
o exemplo do chumbo, que foi proibida sua adição na gasolina, não pela incidência de 
encefalopatias e sim pelos estudos no comportamento. Atualmente, 25% dos limites de 
segurança para substâncias químicas derivam de estudos no comportamento.
Estudos observados no homem
São estudos que se realizam com o devido respeito pelos direitos da dignidade humana 
e submetidos a códigos de ética específicos estabelecidos por organizações nacionais 
e internacionais. Por exemplo, o instrumento internacional relativo a essa questão é a 
Declaração de Helsinki e o artigo VII do Pacto Internacional de Direitos Civis e Políticos 
adotados pela Assembleia Geral da ONU em 1966. Esses estudos geralmente estão 
relacionados à uma simulação de exposição ocupacional à agentes químicos, ou mesmo 
a um estudo clínico desta exposição.
O alcance das provas de toxicidade necessárias (ou requeridas) dependerá 
de algumas considerações. Como primeiro passo poderá ser útil realizar uma 
estimativa aproximada de toxicidade com base na estrutura química e nas 
propriedades físico-químicas das substâncias e as correlações conhecidas destas 
variáveis com a atividade biológica. Essas considerações serão úteis para adotar 
decisões a respeito das medidas de segurança durante os trabalhos de laboratório.
A avaliação preliminar de toxicidade deverá começar quando sintetizadas as 
substâncias químicas na fase de Laboratório de Desenvolvimento de um processo 
industrial. A avaliação completa das substâncias químicas em questão, tanto a 
respeito da exposição profissional como da exposição da população geral, e a 
18
UNIDADE I │ AVALIAÇÃO TOXICOLÓGICA
avaliação de possível contaminação de água, ou dos alimentos, deverão iniciar 
mais tarde, quando já têm-se resolvido levar adiante a produção. Ou seja, no 
caso de medicamento, os testes toxicológicos são realizados após as triagens 
farmacológicas, uma vez comprovados seus efeitos terapêuticos.
Os dados de toxicidade obtidos durante as etapas de desenvolvimento de um 
processo tecnológico podem ser fontes de dados a respeito dos perigos sobre 
a saúde, não somente das matérias primas, mas também de outras substâncias 
utilizadas ou produzidas, como produtos intermediários, no processo 
tecnológico. Além disso, a avaliação toxicológica pode facilitar a seleção de um 
processo tecnológico substituto que seja menos nocivo para a saúde.
Na definição de normas ambientais e sanitárias e necessário dar preferência 
às substâncias químicas que manifestem um grau significativo de toxicidade 
e constituem um perigo de saúde, as quais serão utilizadas amplamente na 
indústria, na agricultura e nos produtos de consumo. É importante considerar 
que as mudanças e a evolução dos processos industriais, a formulação de novas 
substâncias químicas e as modificações no emprego das substâncias químicas 
conhecidas podem propor novos e maiores perigos. E isso requer uma constante 
reavaliação das prioridades.
19
CAPÍTULO 3
Avaliação da relação dose/resposta
De acordo com a Toxicologia, qualquer substância pode ser considerada 
um agente tóxico, estando sujeita a certas condições de exposição, como 
dose administrada ou absorvida, tempo e frequência de exposição e via de 
administração. Com isto, torna-se essencial conhecer as condições para uso 
seguro de substâncias químicas tanto para a saúde humana quanto ambiental. 
Se por um lado todas as substâncias possuem um potencial tóxico, por outro, elas 
podem ser utilizadas de forma segura, uma vez que as condições de exposição 
sejam mantidas abaixo dos níveis de tolerância.
A toxicidade de uma substância a um organismo define-se como a sua capacidade 
de causar-lhe dano grave ou morte, sendo que a relação entre a intensidade do 
efeito tóxico, concentração e tempo de exposição é dependente da faixa etária e das 
condições de saúde do indivíduo. Adicionalmente, tais efeitos tóxicos em sistemas 
biológicos só se manifestam se o agente tóxico (substância) ou determinado 
produto de sua biotransformação atingir sítios específicos do organismo em 
concentração e tempo suficientes para causar o efeito. Dessa forma, é necessário 
se conhecer não somente o tipo de efeito produzido e a dose necessária para que 
ele ocorra, mas também as informações sobre o agente, exposição e sua cinética 
no organismo. 
Nesse sentido, a avaliação toxicológica se constitui na análise de dados toxicológicos 
de determinada substância química com o objetivo de classificá-la em categorias 
toxicológicas, e ao mesmo tempo, fornecer informações a respeito da forma 
correta e segura de seu uso, bem como medidas de prevenção e profilaxia.
Efeitos tóxicos são definidos como alterações anormais, indesejáveis ou nocivas 
após exposição a substâncias potencialmente tóxicas, sendo a morte o efeito 
mais drástico da interação com estas substâncias. Sistemas biológicos apresentam 
a característica de homeostasia, ou seja, a capacidade de responder a variações 
externas de forma a manter seu funcionamento normal. Tal fenômeno, por meio de 
alterações bioquímicas, morfológicas e de mecanismos fisiológicos, permite que 
os organismos se adaptem às condições adversas de exposição sem manifestação 
de efeitos tóxicos ou adversos. No entanto, devido à homeostasia ser limitada a 
certos limiares de adaptação, uma vez que esses são excedidos a toxicidade se 
manifesta. Com isto, a distinção entre efeito patológico (adverso) e alteração 
fisiológica (adaptação) na maioria das vezes se torna muito confusa e requer um 
estudo aprofundado.
20
UNIDADE I │ AVALIAÇÃO TOXICOLÓGICA
Relação dose/resposta e concentração/resposta
O conceito de dose é utilizado para determinar a quantidade da substância a ser 
administrada a um indivíduo, e de forma geral é expressa por unidade de massa corporal. 
De acordo com a via de administração, a dose efetiva absorvida pode não ser a mesma da 
administrada e para se conhecer a dose efetiva que causa um efeito adverso tem-se que 
conhecer a sua toxicocinética, levando-se em consideração as diferentes vias de exposição 
à substância. Por sua vez, o conceito de concentração de determinada substância indica 
as quantidades a que os indivíduos estão expostos em seu meio ambiente.
As relações dose/resposta e concentração/resposta descrevem a relação entre 
as características da exposição e o espectro de efeitos adversos (tóxicos), e são 
representadas por uma curva gaussiana teórica, dificilmente encontrada na prática. Tal 
curva é obtida por cálculos estatísticos de observações de mortalidade após exposição de 
uma população a doses e concentrações de uma determinada substância e é vastamente 
utilizada para se determinar a dose letal 50% (DL50) ou a concentração letal 50% (CL50).
Os índices DL50 e CL50 indicam, respectivamente, a dose e a concentração de uma 
substância que podem causar a morte de 50% de uma população teste em condições 
experimentais. Outro índice relevante que pode ser derivado dessas relações é a dose 
ou concentração limite, isto é, a dose mínima necessária para produzir uma resposta 
detectável na população testada. De acordo com a Comunidade Europeia, foram 
adotados os seguintes critérios para classificação da toxicidade de substâncias:
Tabela 1. Critérios para classificação de toxicidade segundo a Comunidade Europeia.
Categoria DL50 para ratos (mg/kg massa corporal)
Muito tóxico Menor que 25
Tóxico De 25 a 200
Nocivo 200 a 2000
Os valores de DL50 devem ser sempre referidos e acompanhados da via de exposição 
e excipiente empregados, dado que estes parâmetros modificam a toxicocinética das 
substânciase podem modificar a expressão do efeito nocivo. Além disso, quando 
apresentados, tais valores devem discriminar a espécie animal a partir da qual 
foram obtidos.
Algumas premissas devem ser consideradas para a elaboração da curva dose/resposta 
de determinada substância. Primeiramente, a resposta da substância não deve ser 
atribuída à sua administração e sim à sua dose, e a avaliação da resposta deve ser feita por 
métodos quantificáveis e expressar precisamente a toxicidade. Os valores de DL50/CL50 
não fornecem o tipo de curva dose/concentração/resposta na qual se baseiam, além da 
21
AVALIAÇÃO TOXICOLÓGICA │ UNIDADE I
necessidade de um grande número de cobaias para se obter dados estatísticos confiáveis. 
São expressos geralmente em quantidade da substância por quilo de massa corporal ou 
expressos em quantidade da substância por cm2, sendo esta última importante nos casos 
de extrapolação de dados entre animais de diferentes tamanhos e espécies com o homem. 
Os dados resultantes da curva dose/resposta são muito úteis para a seleção de doses em 
testes de exposição a médio e longo prazos, pois a partir dela, além do cálculo do DL50 e 
CL50, torna-se possível avaliar a dose ou concentração limite.
Os experimentos e cálculos de DL50/CL50 estão atualmente sendo substituídos 
pelo chamado teste de dose fixa. Nesse teste, a substância é administrada a uma 
espécie em uma certa dose, selecionada a partir de doses anteriormente fixadas, 
as quais seguem as classificações de instituições regulamentadoras. Após a 
administração da substância, delimita-se um tempo de 14 dias de observação, e 
a dose que apresenta sinais de toxicidade é utilizada para classificar o material 
em estudo.
Conforme estudos de valores de DL50, 80 a 90% dos compostos que produzem 
sinais de toxicidade, sem morte, nas doses de 5, 50 e 500 mg/kg de massa 
corporal, após administração por via oral, apresentavam valores de DL50 de 
respectivamente mais de 25, de 25 a 200 e de 200 a 2000 mg/kg de massa 
corporal segundo a classificação de toxicidade da Comunidade Europeia.
Dessa forma, recomenda-se que um grupo de 10 animais (5 machos e 5 fêmeas) 
seja tratado com uma dose oral de 500 mg/kg de massa corporal. Caso não 
ocorram sinais de toxicidade, a substância não será classificada em nenhuma 
das categorias mencionadas.
Se ocorrer manifestação de toxicidade sem morte, a substância será classificada 
como nociva. Se houver morte, efetua-se um novo teste agora com a dose de 50 
mg/kg de massa corporal. A substância será classificada como tóxica nos casos 
em que, com a menor dose, embora sejam detectados sinais de toxicidade, não 
se observe mortalidade. Se com esta dose houver mortalidade, a substância 
deve ser novamente avaliada na dose de 5 mg/kg de massa corporal. Nesse caso, 
se sinais de toxicidade e/ou mortalidade forem observados, a substância deve 
ser classificada como muito tóxica. Entretanto, se a dose de 500 mg/kg de massa 
corporal não mostrar sinais de toxicidade, é necessário que se teste a dose de 
2000 mg/kg de massa corporal, para a avaliação total de riscos.
A vantagem do teste de dose fixa consiste na diminuição do número de animais 
e na possibilidade de minimizar o seu sofrimento, visto que não há necessidade 
de ocorrência de morte.
22
CAPÍTULO 4
Avaliação da exposição humana 
Exposição é a medida do contato entre o agente tóxico e a superfície corpórea do 
organismo e o objetivo de sua avaliação é determinar a intensidade, a frequência 
e a duração da exposição humana a um agente químico, ou estimar exposições 
que podem surgir pelo uso de determinadas substâncias. De uma forma mais 
abrangente, a avaliação da exposição descreve a magnitude, a duração e via de 
exposição, o tamanho, a natureza e a classe da população exposta, e as incertezas 
do processo.
A avaliação da exposição constitui-se em uma etapa primordial do processo de 
avaliação do risco, pois se não houver contato, até mesmo substâncias altamente 
tóxicas não representariam ameaça. 
O conceito de exposição a um agente químico pode ser abordado sob diferentes aspectos: 
 » como vias de contato de uma substância química com as barreiras 
externas do indivíduo (pele, tratos digestivo e respiratório); 
 » como a estimativa qualitativa e quantitativa deste contato. 
Além disso, são estimadas as proporções da substância química que atravessam essas 
barreiras, predizendo assim a dose interna.
As vias de contato ganham maior ou menor importância, de acordo com a área da 
Toxicologia em estudo. As vias pulmonares e a cutânea (pele) são as mais relevantes 
na Toxicologia Ambiental e Ocupacional e a via gastrointestinal na Toxicologia de 
Alimentos e Medicamentos.
Geralmente, a substância química está dispersa no meio ambiente, em algum produto 
ou meio carreador e a concentração no ponto de contato corresponde à concentração 
de exposição, que pode ser tempo-dependente caso ocorra durante certo período 
de tempo. 
O estágio de avaliação da exposição inclui três fases: 
1. caracterização da fonte de exposição; 
2. identificação dos meios e vias de exposição; e 
3. quantificação da exposição. 
23
AVALIAÇÃO TOXICOLÓGICA │ UNIDADE I
As principais variáveis estudadas na avaliação da exposição são: 
 » populações expostas; 
 » tipo de substâncias; 
 » substâncias únicas ou misturadas; 
 » duração da exposição; 
 » meios e vias de exposição. 
O avaliador da exposição deverá, primeiramente, identificar o meio de contato e as 
populações potencialmente expostas, nas quais alguns grupos podem estar sob maior 
risco, devido à susceptibilidade a níveis mais altos de exposição. 
A duração de uma exposição é importante na determinação do efeito tóxico, assim como 
de sua intensidade. Geralmente a exposição pode ser classificada, quanto à duração em:
 » exposição aguda: exposição única ou múltipla que ocorre em um 
período máximo de 24 horas;
 » exposição subaguda: ocorre durante algumas semanas (1 mês ou mais);
 » exposição subcrônica: ocorre durante alguns meses (usualmente por 
3 meses);
 » exposição crônica: ocorre durante toda a vida.
Quanto à frequência da exposição verifica-se que doses ou concentrações fracionadas 
podem reduzir o efeito tóxico, caso a duração da exposição não seja aumentada. 
Assim, uma dose única de um agente que produz efeito imediato e severo, quando 
fracionada e administrada durante um longo período de tempo, poderá produzir 
menos do que a metade ou nenhum efeito. No entanto, é importante ressaltar que 
a redução do efeito provocado pelo aumento da frequência de administração só 
ocorrerá quando:
 » a velocidade de eliminação for maior do que a de absorção, de modo que 
os processos de biotransformação e/ou excreção ocorram no espaço entre 
duas exposições;
 » o efeito tóxico pela substância for parcial ou totalmente revertido antes 
da exposição seguinte.
Caso nenhuma dessas possibilidades ocorram, o aumento de frequência resultará em 
efeitos tóxicos crônicos.
24
UNIDADE I │ AVALIAÇÃO TOXICOLÓGICA
A concentração de contato pode ser quantificada por meio de medidas diretas ou 
indiretas, e as mais relevantes são:
 » Medição direta da dose potencial de contato: realizada enquanto 
houver exposição, mensurando e integrando essa dose com o tempo de 
exposição. Pode ser realizada por técnicas de monitoramento individual.
 » Medição da concentração do agente químico no meio de 
exposição: realizada por mensurações ambientais em função do tempo 
de exposição. Essas mensurações se dão nos cenários de exposição e são 
conhecidas como medidas indiretas da exposição.
 » Estimativa de dose potencial: determinada pelos indicadores 
internos após a exposição. Trata-se de uma medida indireta e pode ser 
obtida por meio de estudos de biomonitoramento.
Além dessas medidas, dados qualitativos obtidos por meio de questionários e de 
modelos de dispersão também são frequentemente utilizados. Nesses casos, a avaliação 
da exposição pode requerer a determinaçãodas emissões, dos meios, das vias de 
movimentação e da biodegradação da substância, de forma a estimar a concentração a 
qual podem estar expostos a população e o ambiente.
A estimativa da exposição pode resultar em uma frequência ou, então, em dados 
numéricos, que representam a intensidade, a taxa e a duração da exposição. A dose de 
contato obtida é expressa geralmente em mg/kg de massa corporal/dia, de forma a se 
comparar com os dados obtidos na caracterização do perigo.
25
UNIDADE IISUBSTÂNCIAS 
MUTAGÊNICAS
CAPÍTULO 1
Introdução ao estudo da mutagênese
O DNA (ácido desoxirribonucleico) é o material genético de todos os seres 
vivos e de muitos vírus, sendo a sequência de bases nitrogenadas a forma 
na qual a informação genética é armazenada (LEWIN, 2001). Por apresentar 
essa função essencial, o DNA é bastante protegido, sendo a única molécula 
biológica que apresenta um mecanismo próprio para prevenção e reparo de 
falhas em seu metabolismo. Entretanto, este mecanismo ainda está sujeito a 
falhas, denominadas mutações.
As mutações despertam grandes interesses por estarem diretamente relacionadas 
ao desenvolvimento de diversas doenças degenerativas tais como câncer (DE 
FLORA, 1998; SEO et al., 2000). Em nosso cotidiano estamos constantemente em 
contato com agentes mutagênicos como a radiação solar, poluentes presentes no 
ar e na água ou mesmo elementos presentes em nossa dieta, estando, portanto, 
sujeitos a mutações a todo instante.
A distribuição exata do material genético às células filhas durante a divisão mitótica 
envolve muitos eventos coordenados, que vão desde a replicação do DNA, até a 
segregação cromossômica. A manutenção da normalidade da célula somática, isto é, de 
seu estado diploide e perfeito equilíbrio gênico, depende da exatidão do processo em 
todos os níveis. Na linhagem germinativa ocorre também a meiose, que é responsável 
pela redução dos cromossomos ao seu estado haploide, e dela depende a integridade 
informacional dos gametas, essencial à sobrevivência da espécie a curto prazo. 
Entretanto, a longo prazo, a sobrevivência da espécie depende da variabilidade gênica 
que é decorrente de modificações no material genético. Todos os organismos sofrem 
certo número de mutações como resultado do funcionamento normal de suas células e 
de sua interação com o ambiente. A maioria das mutações é deletéria e normalmente 
eliminada, mas eventualmente, pode ocorrer alguma que confira vantagens adaptativas 
à espécie. Essa irá substituir o gene selvagem na população pelo processo de seleção 
26
UNIDADE II │ SUBSTÂNCIAS MUTAGÊNICAS
natural. Tais alterações, de acordo com Lewin (2001), podem ser resultados de processos 
celulares normais (mutações espontâneas) ou da exposição do organismo a agentes 
químicos ou físicos (mutações induzidas).
Mutação é, portanto, uma alteração súbita do material genético que é transmitido à 
descendência. Dependendo da linhagem celular em que ocorra, germinativa ou somática, 
a mutação passará, respectivamente, às novas gerações ou às células filhas.
O interesse na identificação de produtos naturais ou sintéticos que possam 
ter propriedades antimutagênicas ou anticarcinogênicas tem aumentado 
gradativamente, pois o conhecimento de tais produtos pode servir como medida 
preventiva para o ser humano no combate a diversas doenças. O descobrimento 
de produtos que reduzem a taxa de mutações fatalmente diminuiria a 
incidência de câncer e outras doenças degenerativas, de forma que a população 
poderia aumentar a exposição a determinados agentes mutagênicos efetivos, 
especialmente por meio da alimentação.
27
CAPÍTULO 2
Testes de mutagenicidade
Os efeitos mutagênicos de substâncias químicas podem ser avaliados por meio de ensaios 
com microrganismos e no homem. Agente mutagênico é todo agente físico, químico ou 
biológico que pode causar mutação em células do organismo. 
Os ensaios com microrganismos, realizados in vitro, são indicados na triagem rotineira 
dos agentes tóxicos, e avaliam basicamente o dano provocado ao DNA pela substância 
química estudada ou seu produto de biotransformação. Vários testes in vitro e in vivo 
foram desenvolvidos para determinação da capacidade mutagênica das substâncias 
químicas, devido à necessidade de se quantificar o perigo de indução ao material 
genético e por consequência a transmissão hereditária das mutações em potencial.
O teste de Ames tem sido amplamente utilizado para identificação de mutágenos entre 
substâncias puras, misturas complexas ou amostras ambientais. É caracterizado pela 
utilização de linhagens indicadoras de Salmonella typhimurium sensíveis a substâncias 
capazes de promover diferentes tipos de mutação. Na presença de agentes mutagênicos, 
essas linhagens revertem seu caráter de auxotrofia (incapacidade de sintetizar um 
composto essencial ao seu próprio crescimento) para síntese de histidina e passam a 
formar colônias em meio desprovido desse aminoácido. Desta forma, contando-se as 
colônias por placa torna-se possível estabelecer a ação mutagênica de certo composto 
em função de sua concentração. (ZEIGER, 2001) 
O teste do micronúcleo tem sido frequentemente usado para quantificar a exposição 
a agentes químicos ou à radiação (TUCKER; PRESTON, 1996; MAJER et al., 2001), 
sendo o primeiro procedimento desenvolvido para estudos de toxicidade. (KRISHNA; 
HAYASHI, 2000)
Os micronúcleos foram caracterizados como inclusões citoplasmáticas em células 
vermelhas do sangue de gatos anêmicos. Jolly, em 1901, observou essas mesmas estruturas 
em trabalhos com eritrócitos de embriões de ratos (SLESINKI; GUZZIE, 1988). Segundo 
Heddle et al. (1983), diferentes mecanismos podem estar envolvidos na formação dos 
micronúcleos, incluindo quebras cromossômicas (clastogênese) e rompimento das fibras 
do fuso mitótico (aneuploidiogênese). Isso ocasiona a formação de um pequeno núcleo 
(micronúcleo), isolado do núcleo principal por uma membrana, mas com coloração 
semelhante devido ao seu conteúdo de DNA. (SLESINKI; GUZZIE, 1988)
Embora os micronúcleos possam ser originados espontaneamente, a sua indução é 
comumente usada para detecção de danos genotóxicos resultantes de exposição a agentes 
28
UNIDADE II │ SUBSTÂNCIAS MUTAGÊNICAS
mutagênicos (HEDDLE, et al., 1983; MAJER et al., 2001). Embora o teste do micronúcleo 
seja considerado uma alternativa à análise de aberrações cromossômicas, somente 
poucos tipos de aberrações cromossômicas aparecem como micronúcleos (GRAWÉ et 
al., 1998). As principais vantagens deste teste constituem-se na velocidade e a facilidade 
de realização, especialmente quando é aplicado em roedores em estudos in vivo, além 
de permitir a inferência de processos de aneugênese e clastogênese. (SURRALLÉS; 
NATARAJAN, 1997)
Embora o potencial mutagênico das substâncias seja avaliado nesses testes, os resultados 
obtidos não são facilmente extrapolados para o homem. Frequentemente, os testes de 
mutagenicidade são utilizados para prever o desenvolvimento de câncer, tendo-se como 
fundamento uma das teorias de carcinogênese química que indica o desenvolvimento 
de uma mutação como seu evento inicial. Assim, tais testes fazem parte do processo 
de tiragem para prever o potencial carcinogênico das substâncias; no entanto, apenas 
avaliam as substâncias que produzem câncer por mecanismos genotóxicos, ou seja, 
aquelas que interagem diretamente com o DNA. (OGA et al., 2008)
29
CAPÍTULO 3
Mecanismos de mutagênese química 
e física
Agentes químicos
Os mutagênicos químicos podem são classificados em diferentes grupos:
 » Análogos de base: moléculas que mimetizam a estrutura das bases 
que ocorrem naturalmente no DNA e que, quando incorporadas durante 
um ciclo de replicação, levam ao pareamento errado no ciclo seguinte. A 
5-bromouracila (5BU) é semelhante à timina, podendo ser incorporada 
em seu lugar num par T-A, que passará a 5BU-A. A eletronegatividade 
do bromo ligado ao carbono 5 favorece a forma tautomérica que pareia 
com a guanina;no ciclo seguinte teremos 5BU-G e depois C-G. Como 
exemplo de outros análogos, temos a 5-bromodesoxiuridina, a timidina 
e a 2-aminopurina, da adenina. A 2-aminopurina dá origem a transições 
AT-CG e GC-AT.
 » Agentes de ação direta sobre as bases do DNA: o ácido nitroso 
(HNO2), por exemplo, causa desaminação oxidativa da adenina, citosina 
e guanina. Quando o oxigênio substitui o grupo amino no carbono 
6, modificações nas propriedades das pontes de hidrogênio levam a 
transições: G-C → A-T e A-T → G-C. A timina e a uracila não são afetadas 
pelo HNO2 porque não apresentam grupo amino na molécula. Outra 
substância de ação direta é a hidroxilamina, que também induz transições 
GC-AT, reagindo especificamente com a citosina, de modo que ela passa 
a parear com a adenina.
 » Agentes alquilantes: compostos muito reativos que adicionam grupos 
alquila (etila ou metila) em várias posições das bases do DNA. O etil 
etanosulfonato (EES) e o etil metano sulfonato (EMS) agem diretamente 
sobre a guanina, adicionando grupos etila ou metila, respectivamente, ao 
oxigênio ligado ao carbono 6, modificando seu pareamento normal. As 
bases alquiladas também podem ser perdidas por enfraquecimento de sua 
ligação com a desoxirribose e, deste modo, origina-se um sítio apurínico 
ou apirimidínico na cadeia de DNA. Dependendo de qual das quatro 
bases é envolvida no preenchimento desta falha, há uma transversão 
30
UNIDADE II │ SUBSTÂNCIAS MUTAGÊNICAS
ou transição. Esses agentes modificam o DNA independentemente 
da replicação, podendo inclusive alquilar as bases antes de serem 
incorporadas, mas seu efeito é dependente dela para se manifestar.
 » Agentes intercalantes: posicionam-se entre as bases nitrogenadas 
no interior da hélice de DNA, intercalando-se e distorcendo a molécula 
no lugar da inserção. A compensação dessa alteração é feita pela adição 
ou eliminação de bases que, por sua vez, podem acarretar modificação 
do quadro de leitura. Dentre eles, pode-se citar a acridina, o brometo de 
etídio e a proflavina. Um agente intercalante muito comum na fumaça 
de cigarros e de combustíveis fósseis é o benzopireno, cujo potencial 
mutagênico foi ligado diretamente às transformações malignas em 
diferentes tipos de câncer de pulmão. 
Agentes físicos
São representados pelos diferentes tipos de radiação a que os organismos estão expostos. 
Dois tipos se destacam, por apresentarem a capacidade de causar danos estruturais 
ao DNA: as radiações ionizantes (raios X, gama e partículas atômicas) e a radiação 
ultravioleta (UV).
As radiações ionizantes provocam o aparecimento de átomos, moléculas e radicais 
ionizados altamente reativos. O raio X foi um dos primeiros mutagênicos a ser 
descoberto, sendo responsável pela indução de quebras e rearranjos cromossômicos, 
além de mudanças pontuais. Estudos em diferentes condições, dentre os quais podem 
se destacar linfócitos humanos, camundongos e Drosophila, demonstram que existe 
uma relação diretamente proporcional entre a dose de raio X e o seu efeito em potencial. 
Em algumas espécies, como a Drosophila melanogaster, verifica-se o mesmo nível 
de indução de mutações letais ligadas ao cromossomo X para uma determinada dose 
de radiação, independentemente da exposição ter sido aguda ou crônica, mostrando 
o efeito cumulativo desse agente. Em outros animais, como o camundongo, devido à 
existência de sistemas de reparo do DNA, esta característica parece ser atenuada. 
A radiação UV de comprimento de onda adequado (entre 250 a 400 nm) pode causar 
transições eletrônicas em orbitais moleculares, levando a alterações químicas nas bases 
do DNA quando absorvida por elas. A modificação mais frequente é a produção de 
dímeros entre duas pirimidinas adjacentes numa mesma cadeia de DNA (C-C, C-T, 
T-T), os quais são removidos pelos sistemas de reparo. Em bactérias, foi demonstrada 
a existência de mutantes para os genes envolvidos no sistema de reparo do DNA, fato 
que as tornam muito vulneráveis ao efeito letal da radiação UV. As sobreviventes, no 
31
SUBSTÂNCIAS MUTAGÊNICAS │ UNIDADE II
entanto, não são mutantes. Os dímeros interferem tanto com a transcrição quanto com 
a replicação, porém o efeito mutacional da radiação UV é causado durante o processo 
de reparo, não sendo consequência direta da radiação. Aparentemente, o efeito letal 
da radiação UV é causado pela interferência de ligações cruzadas (crosslinks) que se 
formam após dimerização com a síntese de DNA.
32
CAPÍTULO 4
Classificação e modo de ação de 
agentes genotóxicos
Os agentes genotóxicos podem ser classificados em três tipos: químicos, físicos e 
biológicos. A sequência de um gene pode ser alterada de diversas maneiras. Mutações 
genéticas causam diversos efeitos no organismo, e dependendo de sua localização, 
alteram a função de proteínas essenciais. De forma estrutural, as mutações podem ser 
classificadas em:
Mutações de pequena escala (microlesões):
Mutação pontual: considerada a principal causa das doenças genéticas, é geralmente 
provocada por substâncias mutagênicas ou erros na replicação do DNA, e é caracterizada 
pela troca de um único nucleotídeo por outro (FREESE, 1959a). A mais comum, 
conhecida por transição, ocorre quando há a troca de uma purina por outra purina (A 
↔ G) ou uma pirimidina por outra pirimidina (C ↔ T). Transições podem ser causadas 
por Ácido Nítrico, erro de pareamento entre as bases, ou mutagênicos análogos, como 
5-bromo-2-desoxiuridina (BrdU). Um tipo de mutação pontual menos comum é a 
transversão, em que há a troca de uma purina por uma pirimidina, ou vice-versa (C/T 
↔ A/G). Uma mutação pontual pode ser revertida por outra mutação pontual em que 
o nucleotídeo é mudado de volta ao seu estado original (reversão verdadeira) ou por 
uma reversão a partir de outra mutação (uma mutação complementar em outro local 
que resulta no retorno do gene à função anterior) (FREESE, 1959b). A substituição de 
bases na região codificadora, pode determinar três tipos diferentes de mutação (OGA 
et al., 2008):
1. Mutação silenciosa (ou isso-semântica): o códon mutado codifica 
para o mesmo aminoácido.
2. Mutação “mis-sense” (com troca de sentido): codifica para um 
aminoácido diferente, pois a substituição de um par de bases altera o 
sentido de um códon.
3. Mutação sem sentido (non-sense): codifica para um códon de 
parada (sinalizador de finalização da transcrição), que interrompe a 
proteína antes de seu término.
33
SUBSTÂNCIAS MUTAGÊNICAS │ UNIDADE II
A adição (inserção) ou deleção de bases também constitui outra classe de alterações que 
podem resultar na modificação do quadro de leitura do DNA:
Inserção: ocorre pela adição de um ou mais nucleotídeos na sequência de DNA. 
Essa modalidade de mutação é geralmente causada por erros durante a replicação de 
elementos repetitivos. Inserções na região codificadora de um gene podem alterar o 
corte do RNA mensageiro, ou causar mudança no quadro de leitura dos códons, levando 
a alterações significativas do produto gênico.
Deleção: remoção de um ou mais nucleotídeos da sequência de DNA, modificando o 
quadro de leitura do gene. Ressalta-se que uma deleção não é o oposto de uma inserção, 
isto é, enquanto deleções são aleatórias, inserções consistem de uma sequência específica 
sendo inserida em locais que não são completamente aleatórios.
Mutações de grande escala 
(macrolesões do DNA)
Amplificação (duplicação gênica): multiplicação de um segmento de DNA, 
aumentando o seu número de genes. A duplicação ou a inversão de segmentos de DNA 
relativamente longos também podem ocorrer, causando alteração no genoma.
Deleção: como visto acima, consiste na remoção de regiões cromossômicas, de 
tamanhos variáveis, levando à perda dos genes presentes nessas regiões e alterações 
nos quadros de leitura do DNA.
Certas modalidades de mutações tem o potencial de unir partes do DNA anteriormente 
separadas, levando à união de genes de tal forma que surjam genes fundidos funcionalmente 
distintos. Esses tipos demutações incluem:
 » Translocação cromossômica: ocorre a troca de porções de cadeias 
de DNA entre cromossomos não homólogos e pode determinar o 
aparecimento de cromossomos aberrantes e genes anômalos
 » Inversão cromossômica: Ocorre a inversão da orientação de um 
segmento do cromossomo.
Mesmo sem exposição a agentes genotóxicos, as alterações da molécula de DNA 
são eventos frequentes, e devido a esse fenômeno, as células dispõem de diversos 
mecanismos de reparação capazes de restaurar a molécula à sua estrutura inicial. 
34
UNIDADE II │ SUBSTÂNCIAS MUTAGÊNICAS
O mecanismo de excisão de bases, excisão de nucleotídeos, reparação de quebras 
duplas e a reparação mismatch constituem os processos básicos de reparação do 
DNA. As fases fundamentais dos sistemas de reparação incluem o reconhecimento, 
excisão do dano, síntese de DNA e ligação. Em último caso, e se não for possível 
reparar o dano, as células podem iniciar o processo de apoptose. (PRESTON; 
HOFFMAN, 2001)
Mecanismos de reparo do DNA
As vias de reparo do DNA geralmente trabalham apenas para lesões em DNA de dupla 
fita, com a fita não lesada fornecendo a informação genética correta para restaurar a 
fita lesada ao seu estado original. Entretanto, certos tipos de lesão, como as quebras 
de fitas duplas, fitas duplas cruzadas, ou lesões em uma única fita de DNA, a fita 
complementar está, ela própria, lesada ou ausente. As quebras de duplas fitas e as 
lesões na fita única de DNA mais frequentemente surgem quando a forquilha de 
replicação encontra uma lesão de DNA não reparada. Tais lesões e o cruzamento 
no DNA podem também resultar da radiação ionizante e reações oxidativas. A 
indução de danos oxidativos nas bases do DNA ocorre a partir da sua reação com 
ROS (reactive oxygen species). Essas lesões podem ocorrer devido à oxidação 
direta dos ácidos nucléicos ou, muitas vezes, podem levar à formação de quebras 
em uma das cadeias do DNA (quebras simples – SSB, single strand break) ou 
quebras simples em posições aproximadamente simétricas nas duas cadeias do DNA 
(quebras duplas – DSB, double strand break). Além disso, quebras simples podem 
gerar quebras duplas durante a replicação celular. (NELSON; COX, 2002; BERRA; 
MENCK, 2006)
Em uma forquilha de replicação parada, há dois caminhos a reparar (figura 1). Na 
ausência de uma segunda fita, a informação requerida para o reparo acurado deve vir 
de um cromossomo homólogo, separado. O sistema de reparo, dessa forma, envolve a 
recombinação genética homóloga e é denominado reparo de recombinação do DNA. 
Sob algumas condições, uma segunda via de reparo, a síntese do DNA translesão sujeita 
a erros torna-se disponível. Quando essa via estiver ativa, o reparo do DNA torna-se 
significativamente menos acurado e podendo resultar em uma alta taxa de mutação. 
(NELSON; COX, 2002)
35
SUBSTÂNCIAS MUTAGÊNICAS │ UNIDADE II
Figura 1. Lesão do DNA e seu efeito na replicação do DNA. Se a forquilha de replicação encontra uma lesão não 
reparada ou uma quebra de fita, a replicação geralmente para e a forquilha pode colabar. A lesão é deixada 
para trás em um segmento de DNA de fita simples não replicada; a quebra de fita torna-se uma quebra de 
fita dupla. Há dois possíveis caminhos para o reparo: o reparo por recombinação do DNA ou, quando as lesões 
forem não usualmente numerosas, o reparo sujeito a erros. Tal mecanismo é referido como sujeito a erros porque 
frequentemente surgem mutações.
Fonte: Retirado de NELSON, D. L.; COX, M. M. Princípios de Bioquímica de Lehninger. 3ª ed. São Paulo: Editora Savier, 2002.
Nas bactérias, a recombinação genética homóloga é principalmente um processo de 
reparo do DNA e, nesse contexto, é referido como reparo de recombinação do DNA. Ele 
é usualmente direcionado à reconstrução das forquilhas de replicação paradas em sítios 
lesados no DNA. A recombinação genética homóloga pode também ocorrer durante a 
conjugação quando o DNA cromossômico é transferido de um doador para uma célula 
bacteriana recipiente. A recombinação durante a conjugação, embora rara em populações 
bacterianas selvagens, contribui para a diversidade genética. (NELSON; COX, 2002)
Nos eucariotos, a recombinação genética homóloga possui vários papéis na replicação e 
divisão celular, incluindo o reparo das forquilhas de replicação paradas. A recombinação 
ocorre com maior frequência durante a meiose, processo pelo qual células da linha 
germinativa diploide, com dois conjuntos de cromossomos, dividem-se para produzir 
gametas haploides – células espermatozoides ou óvulos nos eucariotos superiores – 
cada gameta possuindo apenas um membro de cada par de cromossomos. (NELSON; 
COX, 2002)
A recombinação homóloga serve a pelo menos três funções identificáveis (NELSON; 
COX, 2002): 
1. contribui para o reparo de vários tipos de lesão do DNA; 
36
UNIDADE II │ SUBSTÂNCIAS MUTAGÊNICAS
2. fornece, em células eucarióticas, uma ligação transitória física entre 
cromátides que promovem a segregação ordenada dos cromossomos na 
primeira divisão celular meiótica; e 
3. aumenta a diversidade genética em uma população.
Uma via de recombinação homóloga durante a meiose está esboçada na figura 2. O 
modelo apresenta quatro características chave. Primeiro, os cromossomos homólogos 
são alinhados. Segundo, uma quebra da fita dupla em uma molécula de DNA é 
aumentada por uma exonuclease, deixando uma fita simples extensa com um grupo 
3’ – hidroxila livre na extremidade quebrada. Terceiro, as extremidades 3’ expostas 
invadem o DNA duplex intacto, e isso é seguido pela migração da ramificação e/ou 
replicação para criar um par de estruturas de permutação, chamadas junções Holliday. 
Quarto, a clivagem das duas permutações cria dois produtos de recombinação 
completos. (NELSON; COX, 2002)
Nesse modelo de reparo da quebra da fita dupla para a recombinação, as extremidades 
3’ são usadas para iniciar a troca genética. Uma vez pareada com a fita complementar 
no homólogo intacto, uma região do DNA hibrido é criada, a qual contém fitas 
complementares dos dois DNAs parentais diferentes. Cada uma das extremidades 3’ 
pode então atuar como um iniciador para a replicação do DNA. As estruturas assim 
formadas, intermediários de Holliday, são a característica das vias da recombinação 
genética homologa em todos os organismos. A recombinação homóloga pode variar em 
muitos detalhes de uma espécie para outra, mas a maioria das etapas esboçadas está 
geralmente presente em alguma forma. (NELSON; COX, 2002)
Há duas maneiras para clivar o intermediário de Holliday, de forma que os dois 
produtos recombinantes carreguem genes na mesma ordem linear como nos substratos 
– os cromossomos não recombinados originais. Se clivado de uma maneira, o DNA 
flanqueando a região que contém o DNA híbrido não é recombinado; se clivada de 
outra maneira, o DNA flanqueado é recombinado. Ambos os resultados são observados 
in vivo nos eucariotos e nos procariotos. (NELSON; COX, 2002) 
A recombinação homóloga é um processo muito elaborado com consequências 
moleculares sutis para a geração da diversidade genética. Dois cromossomos homólogos 
que sofrem recombinação não são necessariamente idênticos. O arranjo linear de genes 
pode ser o mesmo, mas as sequências de bases em alguns deles pode diferir levemente. A 
diferença pode constituir de um ou mais pares de bases entre milhões. A recombinação 
homóloga não altera o arranjo linear dos genes, mas ela pode determinar que alelos se 
liguem a um cromossomo único. (NELSON; COX, 2002)
37
SUBSTÂNCIAS MUTAGÊNICAS │ UNIDADE II
Figura 2. Recombinação durante a meiose. Modelo de reparo da quebra de fita dupla para a recombinação 
genética homóloga. Os dois cromossomos envolvidos nesse evento recombinante possuem sequências similares. 
Cada um dos dois genes mostrados possui diferentes alelos nos dois cromossomos. 
Fonte: Retirado de NELSON, D. L.; COX, M. M. Princípios de Bioquímica de Lehninger. 3ª ed. São Paulo: Editora Savier, 2002. 
Comotodas as células, as bactérias carregam altos níveis de lesão do DNA, mesmo 
sob condições de crescimento normal. A maioria das lesões é reparada rapidamente 
por excisão de base, por excisão de nucleotídeo e por outras vias. Entretanto, quase 
38
UNIDADE II │ SUBSTÂNCIAS MUTAGÊNICAS
toda forquilha de replicação bacteriana encontra uma lesão do DNA não reparada ou 
quebra em algum ponto na sua jornada, que vai da origem ao término da replicação. O 
DNA polimerase III não conseguem passar por muitos tipos de lesão, e esses embates 
tendem a deixar a lesão com uma lacuna na fita simples. Um embate com uma fita de 
DNA quebrada cria uma quebra da fita dupla. Ambas as situações requerem reparo 
de recombinação do DNA. Sob condições normais de crescimento, as forquilhas de 
replicação paradas são reativadas por uma via de reparo elaborada, abarcando o reparo 
de recombinação do DNA, o reinício da replicação e o reparo de qualquer lesão deixada 
para trás. Todos os aspectos do metabolismo do DNA se reúnem nesse processo. 
(NELSON; COX, 2002)
Uma vez que a forquilha de replicação tenha sido parada, ela pode ser restaurada 
por, pelo menos, duas vias principais, ambas requerem a proteína RecA. A via de 
reparo para lesões, que contém lacunas de DNA, também requer proteínas RecF, 
RecO e RecR. O reparo de quebras de fita dupla requer a enzima RecBCD. Etapas 
de recombinação adicionais são seguidas por um processo chamado de reinício da 
replicação independente da origem, em que a forquilha de replicação é montada 
com a ajuda de um complexo de sete proteínas (PriA, B e C e DNAB, C, G e T). Esse 
complexo, originalmente descoberto como um componente para a replicação do 
DNA ФX174 in vitro, é agora chamado de iniciossoma de reinício da replicação. 
O restauro da forquilha de replicação também requer o DNA polimerase II, um 
papel ainda não definido, abrindo caminho ao DNA polimerase III para a replicação 
extensiva, geralmente requerida para completar o cromossomo. (NELSON; COX, 
2002)
O reparo das forquilhas de replicação paradas (figura 3) exige uma transição 
coordenada da replicação para a recombinação e de volta para a replicação. As etapas 
de recombinação funcionam para preencher a lacuna de DNA ou reunir o ramo de DNA 
quebrado para recriar a estrutura de DNA ramificada na forquilha de replicação. Lesões 
deixadas para trás, no que é agora um DNA dupla fita, são reparadas por vias de reparo 
como a excisão de base ou a excisão de nucleotídeo. Assim, uma grande variedade de 
enzimas, abarcando cada aspecto do metabolismo do DNA, participa no reparo de 
uma forquilha de replicação parada. Esse tipo de processo de reparo é claramente uma 
função principal do sistema de recombinação homólogo de toda célula, e defeitos no 
reparo de recombinação do DNA desempenham um importante papel em doenças 
humanas. (NELSON; COX, 2002)
39
SUBSTÂNCIAS MUTAGÊNICAS │ UNIDADE II
Figura 3. Modelo para o reparo de recombinação do DNA das forquilhas de replicação paradas. (a) A forquilha 
de replicação colaba ao encontrar uma lesão de DNA (à esquerda) ou uma quebra de fita (à direita). (b) 
Enzimas de recombinação promovem a transferência da fita de DNA necessária para reparar a estrutura do 
DNA ramificada na forquilha de replicação. Uma lesão em uma lacuna de fita simples é reparada em uma 
reação, requerendo as proteínas RecF, RecO e RecR. Quebras de fitas duplas de DNA são reparadas em uma 
via, requerendo a enzima RecBCD. Ambas as vias requerem RecA. (c) Intermediários de recombinação são 
processados por enzimas adicionais (RuvA, RuvB, RuvC, que processam intermediários Holliday). Lesões no DNA de 
fita dupla são reparadas pelo reparo de excisão de nucleotídeo ou de outras vias. (d) A forquilha de replicação é 
restabelecida com a ajuda de enzimas que catalisam o reinício da replicação, independentemente da origem, 
e a replicação do cromossomo é completada. 
Fonte: Retirado de NELSON, D. L.; COX, M. M. Princípios de Bioquímica de Lehninger. 3ª ed. São Paulo: Editora Savier, 2002.
40
UNIDADE II │ SUBSTÂNCIAS MUTAGÊNICAS
O câncer humano se desenvolve quando certos genes que regulam a divisão celular 
normal (oncogenes e genes supressores de tumores) falham ou estão alterados. As 
células podem crescer fora de controle e formar um tumor. Os genes que controlam 
a divisão celular podem ser lesados por mutação espontânea ou sobrepujados pela 
invasão de um tumor viral. Não surpreendentemente, alterações nos genes de reparo 
do DNA, que levam a um aumento na velocidade de mutação, podem aumentar muito 
a suscetibilidade ao câncer. Defeitos nos genes que codificam as proteínas envolvidas 
no reparo por excisão de nucleotídeos, no reparo de despareamento e no reparo de 
recombinação, todos eles tem sido ligados ao câncer humano. Claramente, o reparo do 
DNA pode ser uma questão de vida ou de morte. (NELSON; COX, 2002)
A maioria dos cânceres de mama humanos ocorre em mulheres com nenhuma 
predisposição. Entretanto, cerca de 10% dos casos são associados a defeitos herdados em 
dois genes, Brca1 e Brca2. As proteínas BRCA1 e BRCA2 interagem com uma proteína 
chamada Rad 51, a homóloga da proteína RecA. Isso sugere que BRCA1 e 2 estejam 
envolvidas no reparo de recombinação do DNA. Mulheres com defeitos em qualquer 
um dos genes Brca1 e Brca2 tem uma probabilidade maior que 80% de desenvolver o 
câncer de mama. (NELSON; COX, 2002)
O potencial genotóxico de uma substância é um relevante fator de risco para o 
aparecimento de efeitos a longo prazo, como câncer ou esterilidade. A probabilidade 
desse dano genético originar um efeito real na saúde do indivíduo depende da natureza do 
dano, da capacidade da célula para reparar ou amplificar esse dano, da oportunidade que 
a célula pode ter ou não de expressar essa alteração e ainda da capacidade do organismo 
de reconhecer e suprimir a multiplicação de células anormais. (SILBERGELD, 2001)
41
UNIDADE IIISUBSTÂNCIAS 
CARCINOGÊNICAS
CAPÍTULO 1
Introdução ao estudo da carcinogênese
O processo de carcinogênese envolve interações complexas com muitos 
fatores, tanto ambientais quanto genéticos, hormonais entre outros. Análises de 
incidência de tumores em função da idade do indivíduo demonstram que são 
necessárias 3 a 4 alterações genéticas (que causem mutação) para desencadear 
leucemias, e de 6 a 7 para carcinomas. 
As alterações celulares que ocorrem durante a carcinogênese envolvem mutações 
genéticas ou epigenéticas (quando o padrão de expressão gênica celular é alterado por 
outros fatores independentemente de mutações). Sendo a carcinogênese um processo 
que envolve várias alterações tipo mutação, tais alterações teriam efeito cumulativo no 
decorrer da vida do indivíduo até a expressão do fenótipo final. 
Os agentes carcinogênicos que promovem alterações no DNA são subdivididos em três 
categorias: 
1. carcinógenos químicos, 
2. energia radiante e 
3. vírus oncogênicos. 
Inicialmente, as células são expostas a carcinógenos que promovem mutações no DNA 
e então ocorre proliferação das células transformadas. 
Carcinogênese química 
Uma grande quantidade de substâncias químicas apresenta potencial carcinogênico. 
Algumas não necessitam de transformação química para promover carcinogênese e são 
chamadas de carcinógenos de ação direta. Outras requerem conversão metabólica in 
42
UNIDADE III │ SUBSTÂNCIAS CARCINOGÊNICAS
vivo para que os produtos finais sejam capazes de transformar as células, sendo nesse 
caso conhecidas como carcinógenos de ação indireta.
Os agentes químicos de atuação direta são da classe dos compostos eletrofílicos, ou 
seja, aqueles que reagem com regiões carregadas negativamente de outros compostos. 
Entretanto, a maioria dos compostos é de ação indireta e requerem metabolização 
para adquirir potencial carcinogênico, que ocorre pela indução de centros eletrolíticos 
na molécula inativa. Essa ativação ocorre devido ao sistema de desintoxicação 
do organismo, cuja finalidade é tornar oselementos nocivos solúveis em água 
para que sejam eliminados na urina. Primeiramente, ocorre uma série de reações 
oxidativas catalisadas por um conjunto de enzimas ligadas às membranas do retículo 
endoplasmático, capazes de oxidar compostos não reativos, como hidrocarbonetos 
aromáticos policíclicos, produzindo epóxidos (muito reativos). Esses, por sua vez, são 
hidrolisados em seus grupos hidroxilas que se ligam com ácido glicurônico ou outros 
grupos, produzindo compostos hidrossolúveis. Essa reação pode ser muitas vezes 
retardada e o seu composto intermediário age no organismo como carcinógeno. 
Os carcinógenos pertencem a três principais classes de substâncias: 
1. hidrocarbonetos aromáticos policíclicos; 
2. N-nitrosaminas, e 
3. aminas aromáticas. 
Por exemplo, os hidrocarbonetos aromáticos policíclicos estão presentes na exaustão 
de motores à combustão, nos combustíveis fósseis e fumaça de cigarro (na qual 
também se encontram as aminas), podendo estar associados ao câncer de pulmão. 
A exposição a N-nitrosaminas é oriunda da inalação ou ingestão de compostos pré-
formados no ambiente ou da nitrosação de aminas precursoras no organismo, e pode 
estar relacionada ao câncer de esôfago. 
Radiação 
A radiação ultravioleta da luz solar e as radiações eletromagnéticas (raios x, raios gama) 
e particuladas (partículas alfa, beta, próton e nêutron) podem provocar modificações 
celulares (mutação) e consequente desenvolvimento de câncer. Os raios ultravioleta estão 
relacionados ao aumento da incidência de carcinoma de células escamosas, carcinoma 
basocelular e melanoma de pele. As radiações ionizantes de origem radioterápica 
e de mineração de elementos radioativos estão associadas amplamente associadas 
à carcinogênese. 
43
SUBSTÂNCIAS CARCINOGÊNICAS │ UNIDADE III
Carcinogênese viral 
Vários vírus (de DNA ou RNA) têm mostrado potencial para promoção de carcinogêse. 
Alguns exemplos de vírus de DNA implicados na causa de câncer são o papilomavírus 
(HPV) e o vírus Epstein-Barr (EBV). Com relação aos vírus de RNA, apenas o vírus tipo 
1 da leucemia de célula T humana (HTLV-1) está associado a uma forma de leucemia/
linfoma de célula T.
44
CAPÍTULO 2
Bases moleculares da carcinogênese
Com os avanços da Genética e Biologia Molecular verificou-se um aprofundamento 
dos conhecimentos sobre a origem e o desenvolvimento das neoplasias. 
Fundamentalmente, o câncer é iniciado no DNA das células, que uma vez exposto 
a diversos fatores pode sofrer mutação e eventualmente causar alterações nas 
proteínas codificadas. De acordo com essa abordagem, o câncer é entendido 
como uma doença genética. 
Ciclo Celular e a Carcinogênese 
De forma a se entender o processo de carcinogênese, o qual envolve a perda do 
controle de proliferação e apoptose, é necessário ter em mente que certos mecanismos, 
coordenadamente, levam as células a aumentar seu material genético e citoplasmático, 
dividir-se, diferenciar-se e morrer. De forma resumida, o modelo do ciclo celular 
consiste de uma fase S, na qual ocorre síntese do DNA e uma fase M, representada 
pelo período em que ocorre mitose, intercaladas por duas fases de crescimento celular 
(G1 e G2). Desta forma, uma série de procedimentos realizados no ciclo celular são 
desencadeados por um complexo sistema de sinais bioquímicos externos e internos à 
célula e coordenados por proteínas-chave sintetizadas pela célula, que determinaram 
como, onde e quando se dará a proliferação celular. (CERQUEIRA, 2000) 
Mutações nos genes que sintetizam as moléculas que são substratos dessas proteínas-
chave reguladoras do ciclo celular tornam a transição de uma fase para outra autônoma, 
menos dependentes de sinais externos e insensíveis a controles internos. Dessa forma, 
o processo de carcinogênese é associado a diversos fatores como a inibição dos genes 
supressores de tumores, que tem como função a codificação de proteínas que mantêm a 
célula em seu estado basal não replicativo (G0); a ativação dos oncogenes relacionados 
com a proliferação celular; e ativação de genes responsáveis por coordenar os 
mecanismos de reparo do DNA. (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2005)
Genes do Câncer 
Da informação gênica à proteína
O processo de carcinogênese está fortemente ligado aos mecanismos pelos quais as 
proteínas atuam, viabilizando o funcionamento do organismo como um todo, abrangendo 
45
SUBSTÂNCIAS CARCINOGÊNICAS │ UNIDADE III
desde o metabolismo celular até a atividade funcional de tecidos e órgãos. Diversos genes 
estão ligados à transformação maligna, entretanto, pode-se destacar os que têm papeis 
mais relevante em duas categorias: 
1. oncogenes, cujos metabólitos favorecem o crescimento celular desordenado; 
2. genes que cessam o crescimento e diferenciação, pertencendo a essa 
categoria os genes supressores de tumores, genes de reparo de DNA, 
genes controladores da apoptose etc. 
A carcinogênese é iniciada quando ocorrem alterações qualitativas e quantitativas nesses 
genes, sendo que na maioria dos tumores os principais a serem afetados são os oncogenes 
e genes supressores de tumores. (FILHO, 2000; JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2005) 
Oncogenes e genes supressores de tumores
Os eventos que regem o ciclo celular são determinados pelo estímulo ou inibição da 
ação de proteínas, oriundas de genes específicos. Como descrição geral do processo de 
proliferação celular, pode-se dizer que todas as ações estão fortemente interligadas, 
tendo as proteínas papel fundamental, e a menor alteração no seu funcionamento resulta 
em erros no processo mitótico. Como as alterações nessas proteínas são o resultado de 
mutações em genes específicos, tais defeitos na composição gênica são decisivos para o 
processo de carcinogênese. (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2005)
Considerando as proteínas que atuam durante processo de replicação celular, podem-
se definir dois grupos distintos: proteínas que exercem ação estimulante de ciclo 
(ciclinas, proteína ras, proteínas E2F etc.); e as inibidoras do ciclo (proteínas rb, p53 
e p21). A carcinogênese é baseada em alterações no equilíbrio proteico estabelecido 
devido à presença de mutações nos genes responsáveis pela expressão das proteínas 
estimuladoras e inibidoras do ciclo celular. (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2005) 
As proteínas estimuladoras submetidas a este tipo de processo são denominadas 
oncoproteínas e seus respectivos genes como oncogenes. Esses mesmos genes em condições 
proliferativas normais (na ausência de mutações) são denominados prooncogenes. 
Por outro lado, a ausência de proteínas inibidoras do ciclo celular como resultado de 
mutações em genes denominados genes supressores de tumores gera um desequilibro 
tecidual resultante do predomínio de fatores estimuladores de divisões celulares, levando 
também ao surgimento de neoplasias (READ, 2002, p. 428). O processo carcinogênico 
é iniciado, na maioria dos tumores, quando ambos oncogenes e genes supressores de 
tumor sofrem alterações. (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2005) 
46
CAPÍTULO 3
Principais etapas da carcinogênese 
induzida por agentes químicos genotóxicos
Etapas da Carcinogênese 
O câncer é uma doença de múltiplos estágios, havendo a necessidade de diversas lesões 
no genoma para estruturar uma transformação maligna. Desta forma, o processo de 
carcinogênese é classicamente dividido em quatro fases (INCA, 2006): 
1. Iniciação, 
2. Promoção, 
3. Manutenção e 
4. Progressão Tumoral.
Inicialmente, a célula sofrerá a ação de um agente genotóxico que causa alterações 
no material genético, compreendendo o estágio de iniciação. Porém, de forma que 
a patologia seja estabelecida, essa mutação deve ser herdada pelas células-filhas 
originadas por mitose, sendo que uma única alteração no DNA não é suficiente para 
causar o câncer. Adicionalmente, o efeito nocivo dessa mutação deve ocorrer em 
classes de genes específicos, preferencialmente, os genes supressores de tumores e os 
prooncogenes, sendo também de importante relevância os genes de reparo de DNA 
(POLLOCK, 2006). A