Evaluation of human contamination with polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and their nitrated derivatives (NHPAs): a review of methodology

[摘要]

[学科分类] 化学（综合）

[关键词] polycyclic aromatic hydrocarbons and nitroderivatives;human contamination;carcinogenic/mutagenic coumpounds.   INTRODUÇÃO Os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) constituem uma família de compostos caracterizada por possuírem 2 ou mais anéis aromáticos condensados. Estas substâncias;bem como seus derivados nitrados e oxigenados;têm ampla distribuição e são encontrados como constituintes de misturas complexas em todos os compartimentos ambientais. De maneira geral;tanto os HPAs quanto seus derivados estão associados ao aumento da incidência de diversos tipos de canceres no homem1-4. A elevada taxa de mortalidade (cerca de 6;5 milhões de pessoas morrem de câncer anualmente) e o fato de que os tratamentos para estas doenças são dispendiosos;demorados e normalmente trazem muito sofrimento aos doentes;expõem claramente os benefícios potenciais que o entendimento;a avaliação e o controle da exposição humana a substâncias que possuam atividade carcinogênica/mutagênica podem trazer;particularmente quando sabe-se que a grande maioria dos canceres resulta de interações genéticas e ambientais;sendo as causas externas (ambientais);em conjunção com fatores de suscetibilidade adquirida;as mais importantes73. No caso dos HPAs e seus derivados;isto é feito geralmente através do monitoramento dos níveis ambientais desta substâncias;do conhecimento das suas vias de penetração no organismo;de seu metabolismo;bem como da avaliação precoce de seus efeitos biológicos. Vários componentes deste grupo são capazes de reagir diretamente;ou após sofrerem transformações metabólicas;com o DNA;tornado-se potenciais carcinógenos e eficientes mutágenos1;5-9. Dentre suas inúmeras fontes;podem ser citados os processos de combustão de material orgânico (particularmente a exaustão de motores a diesel ou a gasolina);a queima de carvão;as fotocopiadoras;a exaustão de plantas de incineração de rejeitos;a fumaça de cigarro além de vários processos industriais como;por exemplo;a produção de alumínio e a gaseificação do coque;etc3;8-13. A composição e a complexidade das misturas de HPAs dependem das fontes emissoras. Em geral essas misturas são bastante complexas;contêm uma grande variedade de HPAs em diferentes níveis de concentração. Os HPAs;por suas ubiqüidades;constituem uma ameaça potencial para a saúde de toda a população. No entanto;alguns grupos populacionais;como por exemplo aqueles constituídos por pessoas que residem ou trabalham em ambientes diretamente influenciados por estas fontes;estão submetidos a um risco maior. A seriedade dos efeitos que a exposição aos HPAs pode ter sobre o organismo humano fez com que especial atenção fosse dedicada ao desenvolvimento de metodologias analíticas hábeis para identificação e determinação de bioindicadores da concentração absorvida (dose interna);da concentração presente nos sítios de ação biológica críticos (dose biológica efetiva) assim como de quaisquer efeitos precoces. Em todos os casos;a variabilidade da composição das misturas;a complexidade das amostras e as baixas concentrações que;em geral;são observadas;exigem a utilização de métodos analíticos altamente seletivos e de elevada sensibilidade. Esta revisão apresenta alguns aspectos do metabolismo humano destas substâncias e sumariza as principais metodologias analíticas utilizadas para avaliação da exposição humana;procurando realçar a necessidade de maiores investimentos nesta área.  ABUNDÂNCIA;CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS E EXPOSIÇÃO HUMANA A exposição humana aos HPAs se dá principalmente através da contaminação ambiental. Estudos realizados na Inglaterra estimam que um total de cerca de 54.000 toneladas destas substâncias contaminam atualmente o ambiente no território do Reino Unido. Processos de combustão de matéria orgânica seriam responsáveis pela introdução de cerca de 1000 toneladas/ano;das quais os veículos motorizados responderiam por cerca de 80 toneladas/ano. Esta contribuição é mais significativa (>35%) nas grandes cidades11;14;15;mas outros processos;como incêndios em florestas;também podem emitir quantidades significativas de HPA para atmosfera77-79. Os níveis de HPAs encontrados em amostras ambientais e biológicas são mostrados da Tabela 1. Em geral;as concentrações ambientais de seus derivados nitrados e oxigenados são cerca de 100 a 1000 vezes inferiores àquelas dos correspondentes HPAs. Algumas propriedades físico-químicas importantes para se entender o comportamento ambiental e biológico de representantes do grupo dos HPAs são mostradas na Tabela 2. Como pode ser observado na Tabela 2;estas substâncias são pouco solúveis em água e;em geral;sua solubilidade diminui com o aumento do numero de anéis. HPAs apresentam também;coeficientes de partição octanol/água superiores a 1000;demonstrando grande afinidade lipofílica que aumenta com o número de anéis aromáticos da molécula. Por outro lado;a volatilidade destes compostos diminui com o aumento do peso molecular e;consequentemente;HPAs de pesos moleculares mais baixos são mais voláteis e apresentam maiores pressões de vapor que os mais pesados. O mesmo é observado com os valores da constante de Henry que diminui com o aumento do peso molecular destas substâncias16. Como conseqüência destas propriedades;na atmosfera;estas substâncias podem ser encontradas tanto na fase gasosa quanto adsorvidas no material particulado. A concentração de cada componente em ambas as fases é função de sua volatilidade e de sua afinidade pelas superfícies das partículas atmosféricas. No solo;HPAs encontram-se geralmente adsorvidos no material constituinte e ficam retidos nas camadas superiores. As meias vidas dos compostos de maior peso molecular são relativamente elevadas e indicam que sua degradação é lenta37. Em virtude de suas propriedades físico-químicas e da grande distribuição ambiental;o risco de contaminação humana por estas substâncias é significativo. De fato;devido ao seu caráter lipofílico;HPAs e seus derivados podem ser absorvidos pela pele;por ingestão ou por inalação;sendo rapidamente distribuídos pelo organismo. A quantidade absorvida por inalação varia de acordo com o grau de contaminação atmosférico;que está diretamente relacionado com a urbanização;ao tráfego de veículos automotores (principalmente motores diesel) e com o tipo e a industrialização da área. Em ambientes fechados;a fumaça de cigarro e as fontes de aquecimento podem contribuir para o aumento dos níveis ambientais de HPAs. Alguns processos industriais (Tabela 3) também contribuem significativamente para o aumento da concentração atmosférica destas substâncias. A absorção dérmica é bastante importante em algumas atividades industriais;podendo ser a responsável por até 90% da quantidade absorvida pelo organismo17;18. Os alimentos são considerados outra importante fonte de exposição humana;tanto devido à formação de HPAs durante o cozimento;quanto devido à deposição atmosférica sobre grãos;vegetais e frutas. Estudos realizados com pessoas não fumantes e não ocupacionalmente expostas estimam uma ingestão diária de cerca de 3;12 mg de 8 HPAs (benzo[a]antraceno;criseno;benzo[b] fluoranteno;benzo[k]fluoranteno;benzo[a]pireno;indeno[1;2;3-cd]pireno;dibenzo[a;h]antraceno e benzo[ghi]perileno) sendo os alimentos;responsáveis por cerca de 96% desta ingestão. O restante é absorvido diretamente do ar (1;6%);da água (0;2%) e do solo (0;4%). Fumantes que consomem 1 maço de cigarros sem filtro por dia podem ingerir um adicional entre 1 - 5 mg17. Quando absorvidos diretamente da fase gasosa;os HPAs são rapidamente metabolizados e eliminados pelo organismo (o BaP;por exemplo;é eliminado em cerca de 1 hora). Entretanto;quando estão associados a partículas respiráveis;esta eliminação é bem mais demorada podendo levar semanas. Por serem rapidamente metabolizados nos tecidos corpóreos;a bioacumulação não é observada;mesmo nos tecidos ricos em gorduras. As maiores rotas de eliminação destas substâncias após metabolismo hepático;são as fezes e a urina.  GENOTOXICIDADE (MUTAGENICIDADE E CARCI-NOGENICIDADE) DOS HPAS E DE SEUS DERIVADOS