Avaliação da toxicidade de misturas: o uso de biomarcadores

A contaminação ambiental desconhece barreiras geográficas, atingindo mananciais e seres vivos, mesmo quando gerada a quilômetros de seu ponto de detecção¹. Por isso, é preciso que se pense responsavelmente a questão da geração de poluentes.

 Estudos têm demonstrado uma baixa concentração de defensivos agrícolas no ambiente aquático, porém esses valores sofrem grandes aumentos na época de plantio das diferentes culturas, que coincide com o período de maiores taxas pluviométricas. O material que não está ligado à matéria orgânica do solo ou que não foi incorporado pelas plantas acaba sofrendo uma forte lixiviação (deslocamento no perfil do solo), alcançando o ambiente aquático.

Como a interação entre a interface biota, sedimento e água (chamada pelos ecologistas de ecótonos) é contínua, ainda que a entrada dos agroquímicos no ambiente seja barrada, a liberação dos poluentes a partir de um sedimento contaminado, que funciona como um reservatório, pode se propagar por muito tempo².

Dentre os agroquímicos empregados na agricultura destacam-se os herbicidas, que correspondem a maior parcela comercializada mundialmente³. Os herbicidas são agentes biológicos ou substâncias químicas que agem matando ou suprimindo o desenvolvimento de espécies daninhas⁴, que comprometem a produtividade de culturas de interesse comercial.

O problema é que muitas dessas moléculas têm grande chance de contaminar os recursos hídricos graças a características como alto potencial de lixiviação, elevada persistência no solo, baixa a moderada solubilidade em água e adsorção moderada à matéria orgância presente nos colóides do solo⁵.

A contaminação de peixes por herbicidas pode ter efeitos mutagênicos e genotóxicos (dano ao cromossomo), exemplos de endpoints, ou efeitos biológicos usados como índice de efeito do contaminante. Os biomarcadores são ferramentas úteis e de baixo custo na detecção de anomalias decorrentes de exposição em curto prazo, capazes de detectar endpoints preventivamente, permitindo observar a perturbação ambiental previamente à ocorrência de distúrbios irreversíveis, garantindo, assim, a sustentabilidade ambiental⁶.

Os biomarcadores são indicadores bioquímicos, fisiológicos ou histológicos de exposição, em níveis suborgânico e orgânico⁷. Alguns exemplos de biomarcadores bioquímicos eficientes para avaliação da toxicidade por exposição a herbicidas em peixes são as enzimas colinesterase (ChE), glutationa S-transferase (GST), lactato-desidrogenase (LDH), Catalase (CAT), Superóxido dismutase (SOD) e Glutationa peroxidase (GPx).

Para se determinar a relevância e a validade dos biomarcadores, é preciso avaliar três tipos de correlações: exposição-dose, efeito biológico-doença e suscetibilidade-doença. Nos estudos analíticos o que se procura é estabelecer uma associação entre um fator de exposição e um dado efeito⁸. Na Figura 1 observa-se a lógica da utilização de biomarcadores nas avaliações de risco.

Figura 1. Uso de biomarcadores na avaliação de risco8.

Nos estudos de avaliação de risco um dos pontos mais controversos é a extrapolação dose-efeito em elevadas concentrações para situações em que a exposição se dá em baixos níveis. Assim, os biomarcadores podem ser utilizados para predizer doenças quando da exposição a determinado agente estressor⁸.

Além de causar impactos negativos sobre a fauna aquática, os herbicidas também podem representar um risco à saúde humana, quando da ingestão de peixes contaminados. Devido ao processo de biomagnificação, os contaminantes podem ser transferidos dentro da cadeia trófica (da presa para o predador) (Figura 2). Como principais consequências do consumo de peixes contaminados citam-se efeitos tóxicos letais e subletais, como alterações fisiológicas e de comportamento⁹.

Figura 2. Potencial de biomagnificação de herbicidas através do consumo de pescado contaminado pelo homem.

Os efeitos dos agroquímicos sobre os organismos aquáticos são muito variados, seja pela quantidade de ingredientes ativos presentes no mercado (aproximadamente 300 no Brasil), seja pela enorme gama de espécies existentes nos corpos d’água. Assim sendo, a toxicidade de uma molécula para várias espécies de peixes pode variar até mais de 200 vezes e apresentar efeito letal na ordem de alguns microgramas por litro.

Os parâmetros de níveis aceitáveis apresentados na Resolução Nº 357/2005 do CONAMA¹⁰, tanto para agroquímicos como para outros poluentes, têm sido propostos com base em legislações internacionais. Além disso, deve-se considerar que a maioria desses parâmetros tem sido proposta com base em efeitos não tão sutis, como são as alterações na atividade enzimática.

No ambiente aquático um contaminante encontra-se frequentemente na presença de outros agentes químicos, o que pode resultar numa ação conjunta sobre um determinado sistema biológico. Este fato, entretanto, não é levando em consideração no estabelecimento de níveis máximo permissíveis para um dado xenobiótico.

Graças a essa matriz tão complexa (de elevada variabilidade), é preciso avaliar se a toxicidade das misturas através da adição de concentrações e a ação independente de cada poluente, classificando cada tipo de interação¹¹. De acordo com a classificação, observa-se:

1. Aditividade: dois agentes químicos que atuam independentemente sobre o mesmo sistema biológico de tal maneira que o efeito resultante é aditivo, ou a soma dos efeitos;

2. Sinergismo: interação entre os agentes tóxicos que produz um efeito maior que o esperado em relação às ações individuais, ou seja, maior que o efeito aditivo;

3. Antagonimo: redução do efeito, ou seja, os agentes químicos produzem um efeito menor que o aditivo¹².

O entendimento da toxicidade de misturas e sua quantificação (Figura 3) são ferramentas úteis para o estabelecimento de mecanismos efetivos de controle e avaliação de risco real à saúde e ao ambiente. Deste modo, o estudo da toxicidade por exposição múltipla de poluentes representa uma nova perspectiva para a toxicologia aquática. A utilização de biomarcadores e a parametrização de um modelo de avaliação dos endpoints constituem uma ferramenta inédita e muito relevante para a adoção de políticas públicas que visem à proteção das comunidades aquáticas e da saúde humana.

Figura 3. Exemplo de gráfico que ilustra uma relação dose-resposta frente à exposição de misturas de xenobióticos.

No Centro Experimental Central do Instituto Biológico está sendo desenvolvido um projeto em conjunto com a EMBRAPA Meio Ambiente e a Universidade de Aveiro, Portugal, que visa estudar a toxicidade de misturas de herbicidas empregados na cultura da cana-de-açúcar para peixes. Os objetivos deste projeto envolvem o estabelecimento de biomarcadores eficientes para avaliação do risco do uso destes produtos, auxiliando no estabelecimento de concentrações máximas permissíveis nos corpos d’água, visando à proteção das comunidades aquáticas e à saúde pública, uma vez que o potencial consumidor final deste recurso é o homem.

Referências

¹amarante Jr.; Vieira, E.M.; Coelho, R.S. (Org.) Poluentes Orgânicos – volume 1. São Carlos: Rima, 2006. 160p

²Henry, R. Os Ecótonos nas Interfaces dos Ecossistemas Aquáticos: Conceitos, Tipos, Processos e Importância. Estudo de Aplicação em Lagoas Marginais ao rio Paranapanema, na Zona de sua Desembocadura na Represa Jurumirim. p.1–28. In: Henry, R. (Org.) 2003. Ecótonos nas Interfaces dos Ecossistemas Aquáticos. Rima: São Carlos. 349p. 2003.

³ueta, J.; Shuhama, I.K.; Cerdeira, A.L. Biodegradação de herbicidas e biorremediação: microrganismos degradadores de atrazina provenientes de solos da Região do Aquífero Guarani. Revista Plantio Direto, v. 24, p.25-30, 2001.

⁴Roman, E.E.; Beckie, H.; Vargas, L.; Hall, L.; Rizzardi, M.A.; Wolf, T.M. Como funcionam os herbicidas – da biologia à aplicação. Passo. Fundo: Gráfica Editora Berthier, 2007. 160p.

⁵Ameida, S.D.B.; Costa, E.; Gomes, M.A.F.; Luchini, L.; Spadotto, C.; Matallo, M. B. Sorção de Triazinas em Solos Tropicais. I. Pré seleção para recomendação de uso na região de Ubatuba, São Paulo, Brasil. In: Resumo del IV Congreso Iberoamericano de Física Y Química Ambiental, 2006, Cáceres. MEDIOAMBIENTE EN IBEROAMERICA - Visión desde la Física y la Química en los albores del siglo XXI, 2006. v. 2. p. 17-24.

⁶Chasin, A.A.M.; Azevedo, F.A. Intoxicação e Avaliação da Toxicidade. p.127-165. In: Azevedo, F.A.; Chasin, A.A.M. (Coord.). 2003. As bases toxicológicas da ecotoxicologia. São Carlos: Rima. 2003. 322 p.

⁷Huggett, R.J.; Kimerly, R.A.; Mehrle, P.M.; Jr. Bergman, H.L. (Eds.) Biomarkers: Biochemical, physiological and Histological Markers of Anthropogenic Stress. Lewis Publishers, Chelsea, MI. USA, 347p. 1992.

⁸Pedrozo, M.F.M. Toxicovigilância (Monitorização) da Exposição de Populações a Agentes Tóxicos. p. 167-220. In: Azevedo, F.A.; Chasin, A.A.M. (Coord.). 2003. As bases toxicológicas da ecotoxicologia. São Carlos: Rima. 2003. 322 p.

⁹Moura, M.A.M.; Franco, D.A.S.; Matallo, M.B. Impacto de Herbicidas sobre os Recursos Hídricos. Tecnologia e Inovação Agropecuária /APTA, Campinas, v.1, n.1, p.142-51, 2008.

¹⁰Brasil. Ministério do Meio Ambiente. Resolução CONAMA nº. 357 de 17/03/2005. Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para seu enquadramento. Disponível em: Link. Acesso em: 22 nov. 2007.

¹¹Marking, L.L. Toxicity of chemical mixtures. In: Rand, G.M.; Petrocelli, S.R. Fundamentals of aquatic toxicology: Methods and application. Hemisphere Publishing Corporation, Washington. p.164-176. 1985.

¹²Nelson, A.C.; Kursar, T.A. Interactions among plant defense compounds: a method for analysis. Chemoecology, v.9, p.81-92, 1999.

Origem: Instituto Biológico - www.biologico.sp.gov.br

Mônica Accaui Marcondes de Moura e Mello concluiu o doutorado em Ciências, com ênfase em Ecologia e Recursos Naturais pela Universidade Federal de São Carlos em 2005. Atualmente é Pesquisadora Científica no Centro Experimental Central do Instituto Biológico, Agência Paulista de Tecnologia dos Agronegócios/Secretaria da Agricultura e Abastecimento (APTA/SAA). Atua na área de Ecotoxicologia, com ênfase em contaminação de recursos hídricos por herbicidas e metais pesados. Em seu currículo Lattes os termos mais freqüentes na contextualização da produção científica, tecnológica e artístico-cultural são: peixe, água, alimentação animal, piscicultura, mercúrio, selênio, agroquímicos, contaminação, bioacumulação, biomagnificação, reservatórios.
Contato: monica_moura@biologico.sp.gov.br

Cláudio Martin Jonsson possui graduação em Ciências Farmacêuticas pela Pontificia Universidade Católica de Campinas (1984), mestrado em Ciência de Alimentos pela Universidade Estadual de Campinas (1991) e doutorado em Biologia Funcional e Molecular -Bioquímica- pela Universidade Estadual de Campinas (2005). Atualmente é Pesquisador A da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Tem experiência na área de Toxicologia Aquática, atuando principalmente nos seguintes temas : agrotóxico, biopesticida, metal pesado, poluente agrícola, toxicidade, bioconcentração, enzima, peixe, Daphnia, alga.

António José Arsénia Nogueira é Professor da Universidade de Aveiro, Portugal