Introdução

A exposição humana aos agrotóxicos tem características diferentes conforme ocorre durante a produção industrial ou uso (tabela 1). A formulação de produtos comerciais (por meio da mistura de princípios ativos com outros coformulantes) apresenta algumas características de exposição em comum com o uso de agrotóxicos na agricultura. De fato, uma vez que a formulação é normalmente realizada por pequenas indústrias que fabricam muitos produtos diferentes em operações sucessivas, os trabalhadores são expostos a cada um dos vários pesticidas por um curto período de tempo. Na saúde pública e na agricultura, o uso de uma variedade de compostos é geralmente a regra, embora em algumas aplicações específicas (por exemplo, desfolha do algodão ou programas de controle da malária) um único produto possa ser usado.

Tabela 1. Comparação das características de exposição durante a produção e uso de agrotóxicos

Fonte: OMS 1982a, modificado.

A medição de indicadores biológicos de exposição é particularmente útil para usuários de pesticidas onde as técnicas convencionais de avaliação de exposição através do monitoramento do ar ambiente são pouco aplicáveis. A maioria dos pesticidas são substâncias lipossolúveis que penetram na pele. A ocorrência de absorção percutânea (pele) torna o uso de indicadores biológicos muito importante na avaliação do nível de exposição nessas circunstâncias.

Inseticidas Organofosforados

Indicadores biológicos de efeito:

As colinesterases são as enzimas alvo responsáveis ​​pela toxicidade dos organofosforados (OP) para espécies de insetos e mamíferos. Existem dois tipos principais de colinesterases no organismo humano: acetilcolinesterase (ACHE) e colinesterase plasmática (PCHE). OP causa efeitos tóxicos em humanos através da inibição da acetilcolinesterase sináptica no sistema nervoso. A acetilcolinesterase também está presente nos glóbulos vermelhos, onde sua função é desconhecida. A colinesterase plasmática é um termo genérico que abrange um grupo não homogêneo de enzimas presentes nas células gliais, plasma, fígado e alguns outros órgãos. PCHE é inibido por OPs, mas sua inibição não produz desarranjos funcionais conhecidos.

A inibição da atividade de ACHE e PCHE no sangue está altamente correlacionada com a intensidade e a duração da exposição ao OP. Blood ACHE, sendo o mesmo alvo molecular responsável pela toxicidade aguda de OP no sistema nervoso, é um indicador mais específico do que PCHE. No entanto, a sensibilidade do sangue ACHE e PCHE à inibição de OP varia entre os compostos OP individuais: na mesma concentração sanguínea, alguns inibem mais ACHE e outros mais PCHE.

Existe uma correlação razoável entre a atividade de ACHE no sangue e os sinais clínicos de toxicidade aguda (tabela 2). A correlação tende a ser melhor à medida que a taxa de inibição é mais rápida. Quando a inibição ocorre lentamente, como nas exposições crônicas de baixo nível, a correlação com a doença pode ser baixa ou totalmente inexistente. Deve-se notar que a inibição de ACHE no sangue não é preditiva para efeitos crônicos ou tardios.

Tabela 2. Gravidade e prognóstico da toxicidade aguda de OP em diferentes níveis de inibição da ACE

Variações nas atividades da DOR e da PCHE foram observadas em pessoas saudáveis ​​e em condições fisiopatológicas específicas (tabela 3). Assim, a sensibilidade desses testes no monitoramento da exposição ao OP pode ser aumentada adotando-se valores individuais de pré-exposição como referência. As atividades da colinesterase após a exposição são então comparadas com os valores basais individuais. Deve-se usar os valores de referência da atividade da colinesterase populacional apenas quando os níveis de colinesterase pré-exposição não são conhecidos (tabela 4).

Tabela 3. Variações das atividades de ACHE e PCHE em pessoas saudáveis ​​e em condições fisiopatológicas selecionadas

¹ Fonte: Augustinsson 1955 e Gage 1967.

Tabela 4. Atividades de colinesterase de pessoas saudáveis ​​sem exposição a OP medidas com métodos selecionados

* resultado médio, ± desvio padrão.
Fonte: ¹ Leis 1991.    ² Alcini et ai. 1988.

O sangue deve preferencialmente ser amostrado dentro de duas horas após a exposição. A punção venosa é preferível à extração de sangue capilar de um dedo ou lóbulo da orelha porque o ponto de amostragem pode ser contaminado com pesticida residente na pele de indivíduos expostos. Três amostras sequenciais são recomendadas para estabelecer uma linha de base normal para cada trabalhador antes da exposição (OMS 1982b).

Vários métodos analíticos estão disponíveis para a determinação de ACHE e PCHE no sangue. Segundo a OMS, o método espectrofotométrico de Ellman (Ellman et al. 1961) deve servir como método de referência.

Indicadores biológicos de exposição.

A determinação na urina de metabólitos derivados da porção alquil fosfato da molécula de OP ou dos resíduos gerados pela hidrólise da ligação P-X (figura 1) tem sido utilizada para monitorar a exposição ao OP.

Figura 1. Hidrólise de inseticidas OP

Metabolitos de fosfato de alquil.

Os metabólitos de fosfato de alquil detectáveis ​​na urina e o principal composto original do qual eles podem se originar estão listados na tabela 5. Os fosfatos de alquil urinários são indicadores sensíveis de exposição a compostos de OP: a excreção desses metabólitos na urina geralmente é detectável em um nível de exposição em qual a inibição da colinesterase plasmática ou eritrocitária não pode ser detectada. A excreção urinária de fosfatos de alquila foi medida para diferentes condições de exposição e para vários compostos OP (tabela 6). A existência de uma relação entre as doses externas de OP e as concentrações urinárias de alquil fosfato foi estabelecida em alguns estudos. Em alguns estudos, também foi demonstrada uma relação significativa entre a atividade da colinesterase e os níveis de alquil fosfato na urina.

Tabela 5. Fosfatos de alquil detectáveis ​​na urina como metabólitos de pesticidas OP

Tabela 6. Exemplos de níveis de alquil fosfatos urinários medidos em várias condições de exposição a OP

¹ Para abreviações, consulte a tabela 27.12 [BMO12TE].
² Dillon e Ho 1987.
³ Richer 1993.
⁴ van Sittert e Dumas 1990.

 Os fosfatos de alquil são geralmente excretados na urina em um curto período de tempo. Amostras coletadas logo após o final da jornada de trabalho são adequadas para determinação de metabólitos.

A medição de fosfatos de alquila na urina requer um método analítico bastante sofisticado, baseado na derivatização dos compostos e na detecção por cromatografia gás-líquido (Shafik et al. 1973a; Reid e Watts 1981).

Resíduos hidrolíticos.

p-Nitrofenol (PNP) é o metabólito fenólico do paration, metilparation e etil paration, EPN. A medição de PNP na urina (Cranmer 1970) tem sido amplamente utilizada e provou ser bem-sucedida na avaliação da exposição ao paration. A PNP urinária correlaciona-se bem com a dose absorvida de paration. Com níveis urinários de PNP de até 2 mg/l, a absorção do paration não causa sintomas e observa-se pouca ou nenhuma redução das atividades da colinesterase. A excreção de PNP ocorre rapidamente e os níveis urinários de PNP tornam-se insignificantes 48 horas após a exposição. Assim, amostras de urina devem ser coletadas logo após a exposição.

Carbamatos

Indicadores biológicos de efeito.

Os pesticidas carbamato incluem inseticidas, fungicidas e herbicidas. A toxicidade dos carbamatos inseticidas é devida à inibição da ACHE sináptica, enquanto outros mecanismos de toxicidade estão envolvidos para carbamatos herbicidas e fungicidas. Assim, apenas a exposição aos inseticidas carbamato pode ser monitorada através do ensaio da atividade da colinesterase em hemácias (ACHE) ou plasma (PCHE). ACHE é geralmente mais sensível aos inibidores de carbamato do que a PCHE. Os sintomas colinérgicos foram geralmente observados em trabalhadores expostos ao carbamato com uma atividade de ACHE no sangue inferior a 70% do nível basal individual (OMS 1982a).

A inibição das colinesterases pelos carbamatos é rapidamente reversível. Portanto, resultados falsos negativos podem ser obtidos se decorrer muito tempo entre a exposição e a amostragem biológica ou entre a amostragem e a análise. Para evitar tais problemas, recomenda-se que as amostras de sangue sejam coletadas e analisadas em até quatro horas após a exposição. Deve-se dar preferência aos métodos analíticos que permitem a determinação da atividade da colinesterase imediatamente após a coleta de sangue, conforme discutido para os organofosforados.

Indicadores biológicos de exposição.

A medição da excreção urinária de metabólitos de carbamato como um método para monitorar a exposição humana até agora foi aplicada apenas a alguns compostos e em estudos limitados. A Tabela 7 resume os dados relevantes. Uma vez que os carbamatos são prontamente excretados na urina, amostras coletadas logo após o término da exposição são adequadas para determinação de metabólitos. Métodos analíticos para as medições de metabólitos de carbamato na urina foram relatados por Dawson et al. (1964); DeBernardinis e Wargin (1982) e Verberk et al. (1990).

Tabela 7. Níveis de metabólitos urinários de carbamato medidos em estudos de campo

¹ Intoxicações sistêmicas foram ocasionalmente relatadas.
² 2-dimetilamino-4-hidroxi-5,6-dimetilpirimidina.
³ 2-metilamino-4-hidroxi-5,6-dimetilpirimidina.
x = desvio padrão.

Ditiocarbamatos

Indicadores biológicos de exposição.

Os ditiocarbamatos (DTC) são fungicidas amplamente utilizados, agrupados quimicamente em três classes: tiurames, dimetilditiocarbamatos e etileno-bis-ditiocarbamatos.

Dissulfeto de carbono (CS₂) e seu principal metabólito ácido 2-tiotiazolidina-4-carboxílico (TTCA) são metabólitos comuns a quase todos os CDT. Um aumento significativo nas concentrações urinárias desses compostos foi observado para diferentes condições de exposição e para vários pesticidas DTC. A etileno tioureia (ETU) é um importante metabólito urinário dos etileno-bis-ditiocarbamatos. Também pode estar presente como uma impureza em formulações de mercado. Uma vez que o ETU foi determinado como um teratógeno e um carcinógeno em ratos e em outras espécies e tem sido associado à toxicidade da tireoide, ele tem sido amplamente aplicado para monitorar a exposição ao etileno-bis-ditiocarbamato. A ETU não é específica de um composto, pois pode ser derivada de maneb, mancozeb ou zineb.

A medição dos metais presentes no DTC foi proposta como uma abordagem alternativa no monitoramento da exposição ao DTC. Aumento da excreção urinária de manganês foi observado em trabalhadores expostos ao mancozebe (tabela 8).

Tabela 8. Níveis de metabólitos urinários de ditiocarbamato medidos em estudos de campo

* Resultado médio segundo Maroni et al. 1992.
¹ TTCA = ácido 2-tiotiazolidina-4-carbonílico.
² ETU = etileno tioureia.

 CS₂, TTCA e manganês são comumente encontrados na urina de indivíduos não expostos. Assim, recomenda-se a medição dos níveis urinários desses compostos antes da exposição. As amostras de urina devem ser coletadas na manhã seguinte ao término da exposição. Métodos analíticos para as medições de CS₂, TTCA e ETU foram relatados por Maroni et al. (1992).

Piretroides Sintéticos

Indicadores biológicos de exposição.

Os piretróides sintéticos são inseticidas semelhantes às piretrinas naturais. Metabólitos urinários adequados para aplicação no monitoramento biológico da exposição foram identificados por meio de estudos com voluntários humanos. O metabólito ácido 3-(2,2'-dicloro-vinil)-2,2'-dimetil-ciclopropano ácido carboxílico (Cl₂CA) é excretado tanto por indivíduos administrados oralmente com permetrina e cipermetrina quanto pelo bromo-análogo (Br₂CA) por indivíduos tratados com deltametrina. Nos voluntários tratados com cipermetrina, também foi identificado um metabólito fenoxi, o ácido 4-hidroxifenoxibenzóico (4-HPBA). Esses testes, no entanto, não têm sido frequentemente aplicados no monitoramento de exposições ocupacionais por causa das complexas técnicas analíticas necessárias (Eadsforth, Bragt e van Sittert 1988; Kolmodin-Hedman, Swensson e Akerblom 1982). Em aplicadores expostos a cipermetrina, os níveis urinários de Cl₂Verificou-se que CA varia de 0.05 a 0.18 mg/l, enquanto em formuladores expostos a a-cipermetrina, os níveis urinários de 4-HPBA foram encontrados abaixo de 0.02 mg/l.

Um período de coleta de urina de 24 horas iniciado após o término da exposição é recomendado para determinações de metabólitos.

Organoclorados

Indicadores biológicos de exposição.

Os inseticidas organoclorados (OC) foram amplamente utilizados nas décadas de 1950 e 1960. Posteriormente, o uso de muitos desses compostos foi descontinuado em muitos países devido à sua persistência e consequente contaminação do meio ambiente.

O monitoramento biológico da exposição a OC pode ser realizado através da determinação de pesticidas intactos ou seus metabólitos no sangue ou soro (Dale, Curley e Cueto 1966; Barquet, Morgade e Pfaffenberger 1981). Após a absorção, o aldrin é rapidamente metabolizado em dieldrin e pode ser medido como dieldrin no sangue. Endrin tem uma meia-vida muito curta no sangue. Portanto, a concentração sanguínea de endrina é útil apenas para determinar os níveis de exposição recente. A determinação do metabólito urinário anti-12-hidroxi-endrina também provou ser útil no monitoramento da exposição à endrina (van Sittert e Tordoir 1987).

Correlações significativas entre a concentração de indicadores biológicos e o início de efeitos tóxicos foram demonstradas para alguns compostos OC. Casos de toxicidade devido à exposição a aldrin e dieldrin foram relacionados a níveis de dieldrin no sangue acima de 200 μg/l. Uma concentração de lindano no sangue de 20 μg/l foi indicada como o nível crítico superior no que diz respeito aos sinais e sintomas neurológicos. Nenhum efeito adverso agudo foi relatado em trabalhadores com concentrações de endrina no sangue abaixo de 50 μg/l. A ausência de efeitos adversos precoces (indução de enzimas microssomais hepáticas) foi demonstrada em exposições repetidas a endrina em concentrações urinárias de anti-12-hidroxiendrina abaixo de 130 μg/g de creatinina e em exposições repetidas a DDT em concentrações séricas de DDT ou DDE abaixo de 250 mg/l.

OC pode ser encontrado em baixas concentrações no sangue ou na urina da população em geral. Exemplos de valores observados são os seguintes: concentrações sanguíneas de lindano até 1 μg/l, dieldrin até 10 μg/l, DDT ou DDE até 100 μg/l e anti-12-hidroxiendrina até 1 μg/g creatinina. Assim, recomenda-se uma avaliação inicial antes da exposição.

Para indivíduos expostos, as amostras de sangue devem ser coletadas imediatamente após o término de uma única exposição. Para condições de exposição prolongada, o tempo de coleta da amostra de sangue não é crítico. Amostras pontuais de urina para determinação de metabólitos urinários devem ser coletadas no final da exposição.

Triazinas

Indicadores biológicos de exposição.

A medição da excreção urinária de metabólitos triazínicos e do composto original não modificado foi aplicada a indivíduos expostos à atrazina em estudos limitados. A Figura 2 mostra os perfis de excreção urinária de metabólitos de atrazina de um trabalhador industrial com exposição dérmica à atrazina variando de 174 a 275 μmol/turno de trabalho (Catenacci et al. 1993). Uma vez que outras clorotriazinas (simazina, propazina, terbutilazina) seguem a mesma via de biotransformação da atrazina, os níveis de metabólitos triazínicos desalquilados podem ser determinados para monitorar a exposição a todos os herbicidas de clorotriazina. 

Figura 2. Perfis de excreção urinária de metabólitos de atrazina

A determinação de compostos não modificados na urina pode ser útil como confirmação qualitativa da natureza do composto que gerou a exposição. Um período de coleta de urina de 24 horas iniciado no início da exposição é recomendado para a determinação do metabólito.

Recentemente, usando um ensaio imunossorvente ligado a enzima (teste ELISA), um conjugado de ácido mercaptúrico de atrazina foi identificado como seu principal metabólito urinário em trabalhadores expostos. Este composto foi encontrado em concentrações pelo menos 10 vezes maiores que as de qualquer produto desalquilado. Foi observada uma relação entre a exposição cumulativa dérmica e por inalação e a quantidade total de conjugado de ácido mercaptúrico excretado durante um período de 10 dias (Lucas et al. 1993).

Derivados de Cumarina

Indicadores biológicos de efeito.

Os rodenticidas cumarínicos inibem a atividade das enzimas do ciclo da vitamina K no fígado de mamíferos, incluindo humanos (figura 3), causando assim uma redução dose-dependente da síntese de fatores de coagulação dependentes da vitamina K, nomeadamente o fator II (protrombina) , VII, IX e X. Os efeitos anticoagulantes aparecem quando os níveis plasmáticos dos fatores de coagulação caem abaixo de aproximadamente 20% do normal.

Figura 3. Ciclo da vitamina K

Esses antagonistas da vitamina K foram agrupados nos chamados compostos de “primeira geração” (por exemplo, varfarina) e compostos de “segunda geração” (por exemplo, brodifacume, difenacume), os últimos caracterizados por uma meia-vida biológica muito longa (100 a 200 dias ).

A determinação do tempo de protrombina é amplamente utilizada no monitoramento da exposição a cumarinas. No entanto, este teste é sensível apenas a uma diminuição do fator de coagulação de aproximadamente 20% dos níveis plasmáticos normais. O teste não é adequado para detecção de efeitos precoces de exposição. Para tanto, recomenda-se a determinação da concentração plasmática de protrombina.

No futuro, esses testes podem ser substituídos pela determinação dos precursores do fator de coagulação (PIVKA), que são substâncias detectáveis ​​no sangue apenas no caso de bloqueio do ciclo da vitamina K por cumarinas.

Com condições de exposição prolongada, o tempo de coleta de sangue não é crítico. Em casos de superexposição aguda, o monitoramento biológico deve ser feito por pelo menos cinco dias após o evento, tendo em vista a latência do efeito anticoagulante. Para aumentar a sensibilidade desses testes, recomenda-se a medição dos valores basais antes da exposição.

Indicadores biológicos de exposição.

A medição de cumarinas não modificadas no sangue foi proposta como um teste para monitorar a exposição humana. No entanto, a experiência na aplicação desses índices é muito limitada principalmente porque as técnicas analíticas são muito mais complexas (e menos padronizadas) em comparação com as necessárias para monitorar os efeitos no sistema de coagulação (Chalermchaikit, Felice e Murphy 1993).

Herbicidas Fenoxi

Indicadores biológicos de exposição.

Os herbicidas fenoxi dificilmente são biotransformados em mamíferos. Em humanos, mais de 95% de uma dose de ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) é excretada inalterada na urina em cinco dias, e o ácido 2,4,5-triclorofenoxiacético (2,4,5-T) e ácido 4-cloro-2-metilfenoxiacético (MCPA) também são excretados na maior parte inalterados pela urina dentro de alguns dias após a absorção oral. A medição de compostos inalterados na urina tem sido aplicada no monitoramento da exposição ocupacional a esses herbicidas. Em estudos de campo, os níveis urinários de trabalhadores expostos variaram de 0.10 a 8 μg/l para 2,4-D, de 0.05 a 4.5 μg/l para 2,4,5-T e abaixo de 0.1 μg/l a 15 μg/l para MCPA. Recomenda-se um período de 24 horas de coleta de urina a partir do final da exposição para a determinação de compostos inalterados. Métodos analíticos para as medições de herbicidas fenoxi na urina foram relatados por Draper (1982).

Compostos de amônio quaternário

Indicadores biológicos de exposição.

Diquat e paraquat são herbicidas pouco biotransformados pelo organismo humano. Devido à sua elevada solubilidade em água, são facilmente excretados inalterados na urina. Concentrações de urina abaixo do limite de detecção analítica (0.01 μg/l) foram frequentemente observadas em trabalhadores expostos ao paraquat; enquanto em países tropicais, concentrações de até 0.73 μg/l foram medidas após o manuseio incorreto do paraquat. Concentrações urinárias de diquat inferiores ao limite de detecção analítica (0.047 μg/l) foram relatadas para indivíduos com exposições dérmicas de 0.17 a 1.82 μg/he exposições por inalação inferiores a 0.01 μg/h. Idealmente, amostras de 24 horas de urina coletadas no final da exposição devem ser usadas para análise. Quando isso não for prático, uma amostra pontual no final do dia de trabalho pode ser usada.

A determinação dos níveis de paraquat no soro é útil para fins de prognóstico em caso de intoxicação aguda: pacientes com níveis de paraquat no soro de até 0.1 μg/l vinte e quatro horas após a ingestão provavelmente sobreviverão.

Os métodos analíticos para determinação de paraquat e diquat foram revisados ​​por Summers (1980).

Pesticidas diversos

4,6-Dinitro-o-cresol (DNOC).

O DNOC é um herbicida introduzido em 1925, mas o uso desse composto vem diminuindo progressivamente devido à sua alta toxicidade para as plantas e para o homem. Uma vez que as concentrações de DNOC no sangue se correlacionam até certo ponto com a gravidade dos efeitos adversos à saúde, a medida de DNOC inalterado no sangue foi proposta para monitorar exposições ocupacionais e para avaliação do curso clínico de envenenamentos.

Pentaclorofenol.

O pentaclorofenol (PCP) é um biocida de amplo espectro com ação pesticida contra ervas daninhas, insetos e fungos. As medições de PCP inalterado no sangue ou na urina foram recomendadas como índices adequados no monitoramento de exposições ocupacionais (Colosio et al. 1993), porque esses parâmetros estão significativamente correlacionados com a carga corporal de PCP. Em trabalhadores com exposição prolongada ao PCP o horário da coleta de sangue não é crítico, enquanto as amostras de urina devem ser coletadas na manhã seguinte à exposição.

Um método de múltiplos resíduos para a medição de pesticidas halogenados e nitrofenólicos foi descrito por Shafik et al. (1973b).

Outros testes propostos para o monitoramento biológico da exposição a pesticidas estão listados na tabela 9.

Tabela 9. Outros índices propostos na literatura para o monitoramento biológico da exposição a agrotóxicos

Conclusões

Indicadores biológicos para monitorar a exposição a pesticidas têm sido aplicados em vários estudos experimentais e de campo.

Alguns testes, como aqueles para colinesterase no sangue ou para pesticidas não modificados selecionados na urina ou no sangue, foram validados por ampla experiência. Limites de exposição biológica foram propostos para esses testes (tabela 10). Outros testes, em particular os de metabólitos sanguíneos ou urinários, sofrem maiores limitações por dificuldades analíticas ou por limitações na interpretação dos resultados.

Tabela 10. Valores-limite biológicos recomendados (a partir de 1996)

¹ Os índices de exposição biológica (BEIs) são recomendados pela Conferência Americana de Higienistas Industriais Governamentais (ACGIH 1995).
² Os valores de tolerância biológica (BATs) são recomendados pela Comissão Alemã para a Investigação de Riscos à Saúde de Compostos Químicos na Área de Trabalho (DFG 1992).
³ Os limites biológicos baseados na saúde (HBBLs) são recomendados por um Grupo de Estudo da OMS (OMS 1982a).
⁴ Os valores-limite biológicos (BLVs) são propostos por um Grupo de Estudos do Comitê Científico de Pesticidas da Comissão Internacional de Saúde Ocupacional (Tordoir et al. 1994). A avaliação das condições de trabalho é necessária se este valor for excedido.

Este campo está em rápido desenvolvimento e, dada a enorme importância da utilização de indicadores biológicos para avaliar a exposição a estas substâncias, novos testes serão continuamente desenvolvidos e validados.

Voltar