Indicadores de dose interna (ttma e SPMA) utilizados no monitoramento biológico da exposição ocupacional ao benzeno

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1 Indicadores de dose interna (ttma e SPMA) utilizados no monitoramento biológico da exposição ocupacional ao benzeno Profa. Dra. Isarita Martins Laboratório de Análise de Toxicantes e Fármacos Universidade Federal de Alfenas-MG isaritams@gmail.com Fundacentro-SP Julho/2014

2 MONITORAMENTO BIOLÓGICO Determinação de agentes químicos e/ou seus produtos de biotransformação (metabólitos) em tecidos, secreções, no ar expirado de indivíduos expostos

3 Exposição Fonte(s) identificadas? Vias de exposição conhecidas? Relação entre a exposição humana e dados toxicológicos Relação exposição-dose? Frequência/duraç ão da exposição? Critérios comuns para o biomonitoramento (Fonte: Arnold, 2013) Dados toxicológicos/ toxicocinética Estudos de longa duração? Estudos toxicológicos são comparáveis à exposição humana? Dados toxicocinéticos em animais disponíveis? O(s) efeito(s) crítico(s) são conhecidos? Mecanismo de ação conhecido? Epidemiologia Relação causa-efeito? (nexo causal) Efeitos adversos observados em humanos? Patogênese descrita? Há efeitos na saúde da população? Polimorfismo genético para a toxicocinética e para a toxicodinâmica com impacto no risco? Metodologia analítica/ bioindicador da exposição Tem sido empregados materiais de referência e padrões? (disponibilidade?) Métodos tem seletividade/ detectabilidade suficiente? Há biomarcador de exposição disponível? Qual a estratégia de amostragem e possíveis fontes de erros? Estabilidade? Estratégia de amostragem considera os dados cinéticos? Avaliação de risco/ manejo do risco Há dados toxicológicos relevantes e suficientes? É conhecida a relação entre o bioindicador de exposição e os efeitos na população humana? Dados toxicocinéticos aplicáveis? Se aplicáveis, há evidências da efetividade da remediação?

4 INDICADORES BIOLÓGICOS DE EXPOSIÇÃO (IBE) Determinações realizadas no monitoramento biológico que visam avaliar a exposição e o risco à saúde dos trabalhadores, comparando-se os resultados com referências apropriadas que, no Brasil, são definidos como Valor de Referência e Índice Biológico Máximo Permitido

5 Bioindicador de Exposição ou de Dose Interna Corresponde a um agente químico, seu metabólito ou o produto de uma interação entre o xenobiótico e algum alvo celular ou molecular que é medido em uma amostra biológica. O bioindicador de dose interna correlaciona-se com a concentração da substância química presente no ambiente de trabalho e não com os efeitos biológicos Ex: ácido trans, trans-mucônico e ácido fenilmercaptúrico na urina, produtos de biotransformação do benzeno

6 Bioindicador de Exposição ou de Dose Interna - Para a proposição e aplicação de indicadores dessa categoria é necessário o conhecimento prévio da toxicocinética da substância, uma vez que muitos desses indicadores são os produtos de biotransformação (metabólitos) excretados na urina dos trabalhadores expostos. - Assim, muitos deles não são seletivos, isto é, não representam apenas a exposição a uma determinada substância, o que torna complexa a interpretação dos resultados. Para tanto, visando à especificidade, tem sido recomendada a avaliação da exposição utilizando-se a substância química inalterada.

7 Outros tipos de bioindicadores Bioindicador de Efeito Alterações bioquímicas, fisiológicas ou comportamentais, precoces e reversíveis, que podem ser mensuradas em amostras biológicas e se relacionam com a ação do xenobiótico Ex: ácido delta-aminolevulínico urinário na exposição aos compostos inorgânicos de Pb

8 Outros tipos de bioindicadores Bioindicador de Susceptibilidade Indicadores que se relacionam com a habilidade individual de um organismo em responder a ação de um xenobiótico. Identificam aqueles indivíduos que poderão apresentar, por alterações genéticas ou adquiridas, uma resposta inesperada ou exacerbada à exposição a um dado xenobiótico Ex: polimorfismo de enzimas envolvidas na biotransformação de xenobióticos TOXICOLOGICAMENTE IMPORTANTE ETICAMENTE QUESTIONÁVEL

9 Benzeno 1. Usos e fontes de exposição Indústria petroquímica: produção e transformação, nas etapas de transferência e estocagem; Siderúrgicas: que utilizam carvão mineral; Transporte, estocagem e manuseio da gasolina (Brasil: ANP/ 2011= 1% v/v e 1,5% v/v (gasolina comum e com maior octanagem, respectivamente); Hábito de fumar: expõe o indivíduo a níveis de concentrações médias de benzeno entre 1 e 3 ppm (40-80 ppm/ cigarro).

10 2. Toxicocinética absorção: pulmonar, de cerca de 50% a 90% do vapor inalado; dérmica pequena e discutível em ocupacional (volatização mas, se em doses elevadas aumenta risco) distribuição: por lipoproteínas, principalmente para tecidos ricos em lipídeos: SNC, fígado, baço, medula óssea. excreção: de 3,8% a 27,8% inalterado, pelo ar exalado; 0,1% a 0,2% inalterado, pela urina e o restante como metabólitos pela urina (principalmente de fenol conjugado). A eliminação se faz por 3 fases: 1) fase de excreção pulmonar: eliminação do solvente presente nos pulmões e no sangue (t1/2 de 90 min); 2) eliminação do benzeno nos tecidos moles (de 3 a 7 h); 3) eliminação do solvente no tecido adiposo (t1/2 de 25 h).

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12 Monitoramento ambiental EUA (ACGIH-2013): TLV-TWA de 0,5 ppm e STEL de 2,5 ppm Brasil: Valor de referência Tecnológico (VRT) de 1 ppm no Brasil (1997) para petroquímica e de 2,5 ppm em siderúrgicas (valores tecnológicos).

13 Monitoramento biológico # benzeno inalterado no ar exalado e no sangue e na urina Vantagem: especificidade, em relação à exposição Desvantagem: detectabilidade, em relação aos métodos analíticos

14 # ácido trans, trans-mucônico em urina (2 a 25% da carga corpórea (CC) de benzeno: Vantagens: boa correlação com níveis ambientais do benzeno (1 ppm, aproximadamente), detectabilidade dos métodos analíticos Desvantagens: inespecificidade, concentração urinária influenciada pela dieta, hábito de fumar e exposição concomitante ao tolueno * Amostragem: final da jornada de trabalho, a partir de, no mínimo, 3 dias consecutivos de exposição (jornada de 6 a 8 horas) continua

15 Monitoramento biológico # ácido trans, trans-mucônico em urina: Valor de referência: não determinado no País, todavia estudos demonstram que a população brasileira pode apresentar valores basais na faixa de 0,03 a 0,26 mg/ g creatinina Biological Exposure Index (EUA- ACGIH/ 2013)= 0,5 mg/g creatinina Índice Biológico Máximo Permitido (Brasil): não determinado no Brasil continua

16 Monitoramento biológico # ácido trans, trans-mucônico em urina: Brasil-MTE (Portaria 34/2001), editou portaria da legislação alemã-1996, supondo concentração média de creatinina urinária= 1,2 g/l Benzeno no ar (ppm) Benzeno no ar (mg/m 3 ) Ácido t,tmucônico (mg/l) Ácido t,tmucônico (mg/g de creatinina) 0,6 1,9 1,6 1,3 1,0 3,2 2 1,6 2,0 6,4 3 2,5 4,0 12,8 5 4,2 6,0 19,2 7 5,8 continua

17 Monitoramento biológico # ácido trans, trans-mucônico em urina: Amostragem: final da jornada de trabalho, a partir de, no mínimo, 3 dias consecutivos de exposição (jornada de 6 a 8 horas)

18 # ácido fenilmercaptúrico em urina (0,01 a 0,9% da CC): Vantagens: boa correlação com níveis ambientais do benzeno (aproximadamente 0,3 ppm), especificidade, em relação à exposição, correlação com ácido t,tmucônico urinário, pequena interferência do hábito de fumar Desvantagem: limitações analíticas Biological Exposure Index (EUA- ACGIH/ 2013)= 0,025 mg/g creatinina

19 ALGUNS ESTUDOS QUE DISCUTEM OS INDICADORES DE DOSE INTERNA NA AVALIAÇÃO DA EXPOSIÇÃO AO BENZENO

20 The use of biomonitoring data in exposure and human health risk assessment: benzene case study Arnold, Scott M.; Angerer, Juergen; Boogaard, Peter J.; et al. CRITICAL REVIEWS IN TOXICOLOGY, v.43, p , Benzeno- agente químico utilizado no estudo de caso (critérios comuns no biomonitoramento); - Avaliação de risco- com base em dados do biomonitoramento; - Bioindicadores: benzeno no sangue e na urina, e ácido fenilmercaptúrico; - Fumantes apresentam maiores níveis de exposição ao benzeno e os níveis encontrados dos bioindicadores para não-fumantes são compatíveis com os resultados do monitoramento ambiental. continua

21 The use of biomonitoring data in exposure and human health risk assessment: benzene case study Arnold, Scott M.; Angerer, Juergen; Boogaard, Peter J.; et al. CRITICAL REVIEWS IN TOXICOLOGY, v.43, p , Dados de benzeno no ar: São Francisco- 0,06 a 0,6 ppb, Cidade do México- 14 ppb e Florença- 0,7 a 2 ppb - Fontes naturais e antropogênicas - Concentrações de benzeno no ar exalado de fumantes são 10 a 20 x maiores do que não-fumantes - Menos do que 1% da carga corpórea de benzeno= outras fontes (água, alimentos e bebidas) - Alimentos= 1 a 190 ppb; água= em torno de 0,3 ppb continua

22 The use of biomonitoring data in exposure and human health risk assessment: benzene case study Arnold, Scott M.; Angerer, Juergen; Boogaard, Peter J.; et al. CRITICAL REVIEWS IN TOXICOLOGY, v.43, p , SPMA= 0,5 a 9 µg/l e 0,3 a 8,9 µg/ g creatinina, em não fumantes; fumantes mas, não exposição ocupacional= 0,8 a 18 µg/l - Satisfatória correlação com níveis baixos de benzeno e com os outros metabólitos continua

23 The use of biomonitoring data in exposure and human health risk assessment: benzene case study Arnold, Scott M.; Angerer, Juergen; Boogaard, Peter J.; et al. CRITICAL REVIEWS IN TOXICOLOGY, v.43, p , ttma= maiores doses de benzeno, menores taxas de excreção desse metabólito; meia vida= 5,1 +/- 2,3 h - Correlação com concentração ambiental de benzeno acima de 0,5 ppm - ttma em populações não ocupacionalmente expostas= 30 a 300 µg/ g creatinina - Hábito de fumar: influência significativa; fumantes podem apresentar níveis maiores (até 4,8 x) continua

24 The use of biomonitoring data in exposure and human health risk assessment: benzene case study Arnold, Scott M.; Angerer, Juergen; Boogaard, Peter J.; et al. CRITICAL REVIEWS IN TOXICOLOGY, v.43, p , ttma: metabólito dos sorbatos e ácido sórbico, conservante que pode estar presente nos alimentos em níveis de 800 mg/kg; - Dieta com 500 mg de ácido sórbico aumenta a concentração urinária de ttma de 0,08 mg/24h a 0,88 mg/24h (não-fumantes); dieta típica com 6-30 mg/dia de ácido sórbico incrementa em 10-50% de ttma em nãofumantes e 5-25% em fumantes continua

25 The use of biomonitoring data in exposure and human health risk assessment: benzene case study Arnold, Scott M.; Angerer, Juergen; Boogaard, Peter J.; et al. CRITICAL REVIEWS IN TOXICOLOGY, v.43, p , ttma: não específico da exposição ao benzeno e em exposição concomitante ao tolueno, decaimento nos níveis urinários - Pode sofrer influência de fatores genéticos, polimorfismo

26 Urinary trans, trans-muconic acid and S- phenylmercapturic acid are indicative of exposure to urban benzene pollution during childhood Protano, Carmela; Andreoli, Roberta; Manini, Paola; et al. SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT, v.435, p , ttma, SPMA, cotinina e creatinina foram medidos na urina de 396 crianças (5-11 anos) na Itália, em três diferentes áreas (de urbana a não-urbana) - Níveis médios de SPMA foram maiores com aumento da urbanização (0,22 a 0,9 µg/g creatinina) - O ttma e o SPMA não sofreram influência da fumaça ambiental do tabaco

27 Biological monitoring of low-level exposure to benzene Campagna, M.; Satta, Giannina; Campo, Laura; et al. MEDICINA DEL LAVORO, v.103, p , Benzeno, SPMA, ttma e cotinina, em urina de 32 trabalhadores de uma refinaria e 65 indivíduos (coleta às 8h e às 20h), na Itália; - A concentração média de benzeno no ar = 8 ppb (refinaria) e 3 ppb (na população em geral) - Benzeno na urina= maior (nas duas coletas) em trabalhadores (p=0,012 e p=7,4x10-7 ); e em fumantes (p=5,2x10-8 e p=5,2x10-5 ) continua

28 Biological monitoring of low-level exposure to benzene Campagna, M.; Satta, Giannina; Campo, Laura; et al. MEDICINA DEL LAVORO, v.103, p , O coeficiente de correlação de Spearman, demonstrou que não há correlação entre os níveis urinários dos metabólitos e o benzeno no ar, quando a amostra foi coletada pela manhã - Os autores discutem que quando a exposição ao benzeno é baixa, o melhor bioindicador é o próprio agente químico na forma inalterada

29 Biomarkers of internal dose for the assessment of environmental exposure to benzene Lovreglio, Piero; D'Errico, Maria Nicola; Fustinoni, Silvia; et al. JOURNAL OF ENVIRONMENTAL MONITORING, v.13, p , ttma e SPMA e benzeno na urina de 137 homens, não ocupacionalmente expostos, em duas cidades da Itália, com monitoramento ambiental; - Porcentagem de casos acima do LOD foi maior para o SPMA e benzeno urinário, em fumantes; - Benzeno urinário foi maior que LOD também em indivíduos expostos ao tráfego de veículos; continua

30 Biomarkers of internal dose for the assessment of environmental exposure to benzene Lovreglio, Piero; D'Errico, Maria Nicola; Fustinoni, Silvia; et al. JOURNAL OF ENVIRONMENTAL MONITORING, v.13, p , A excreção urinária de todos os bioindicadores avaliados é dependente do número de cigarros fumados. A fumaça de cigarro influencia mais a dose interna de benzeno do que a fumaça emitida pela tráfego urbano; - Em concentrações baixas de benzeno, o ideal é utilizar o próprio agente químico na urina para avaliar a exposição.

31 Influence of tobacco smoke on urinary trans,transmuconic acid levels evaluated by cotinine analysis in urine in a population from southern of Minas Gerais, Brazil Malafatti, Lusiane; Martins, Matheus C. G.; Vieira, Andre C; Zampieri, R.; Gomes, L.; Martins, I. INTERCIENCIA, v.36, p , n= 82 amostras de fumantes e 27 de não-fumantes; - As concentrações médias de ttma em fumantes e nãofumantes foram 1,12 1,07 µg ml -1, com mediana de 0,80 µg ml -1 e 0,22 0,21 µg ml -1, com mediana de 0,17 µg ml -1, respectivamente; - O valor médio de cotinina em fumantes foi de 0,54 0,52 µg ml -1, com mediana de 0,17 µg ml -1. Em não-fumantes, os níveis de cotinina foram < LQ (0,01 g ml -1 ). continua

32 Influence of tobacco smoke on urinary trans,transmuconic acid levels evaluated by cotinine analysis in urine in a population from southern of Minas Gerais, Brazil Malafatti, Lusiane; Martins, Matheus C. G.; Vieira, Andre C; Zampieri, R.; Gomes, L.; Martins, I. INTERCIENCIA, v.36, p , Sugestões: 1. se o ttma urinário for utilizado como bioindicador para avaliar a exposição ocupacional ao benzeno, fatores de confundimento, tais como a dieta, devem ser controlados na época dos exames periódicos; 2. para os trabalhadores fumantes, determinar o ttma nos períodos pré- e pós-jornada e, nas mesmas amostras, determinar também a cotinina.

33 Benzene exposure: An overview of monitoring methods and their findings Weisel, Clifford P. CHEMICO-BIOLOGICAL INTERACTIONS, v. 184, p.58-66, 2010 < 0,1 ppm Referência 1 Referência 2 ttma urina (mg/g creat) 0,1-1 ppm 1,2 ± 0,5 > 1 ppm Referência 1 Referência 2 SPMA urina (mg/g creat) 0,92 ± 0,54 0,59 ± 0,22 0,0041 ± 0,0052 1,4 ± 0,8 10 ± 15 0,029 ± 0,043 < 7 ppm (pré/ pós jornada) 1,2 ± 1,2/ 2,8 ± 3, ppm (pré/ pós jornada) 4,9 ± 3,4/ 10 ± 4,6 > 20 ppm (pré/ pós jornada) 11 ± 7,0/ 17 ± 6,7 continua

34 Benzene exposure: An overview of monitoring methods and their findings Weisel, Clifford P. CHEMICO-BIOLOGICAL INTERACTIONS, v. 184, p.58-66, 2010 Fumante exposição não ocupacional (n=111) Não-fumante exposição não ocupacional (n=264) Policial controle de tráfego/ controle de trabalhador de refinaria Motorista de táxi fumante (pré/ pós jornada) Motorista de táxi não-fumante (pré/ pós jornada) ttma urina (mg/g creat) 0,093 ± 0,088 0,055 ± 0,065 0,75/ 0,19 0,131 ± 62/ 0,154 ± 70 0,105 ± 67/ 0,122 ± 70 SPMA urina (mg/g creat) 0,0028 ± 1,9/ 0,0038 ± 1,5 0,0022± 1,7/ 0,0021 ± 1,9