TOXICOLOGIA GERAL
CONCEITOS BÁSICOS PARTE 3
DEPTO.
ANÁLISES CLÍNICAS E TOXICOLÓGICAS
FACULDADE
DE FARMÁCIA
UNIVERSIDADE FEDERAL
DE MINAS GERAIS
Profa. Edna Maria
Alvarez Leite, Profa. Leiliane
Coelho André Amorim
2.4) Eliminação
Aceita-se, atualmente, que a
eliminação é composta de dois processos distintos: a biotransformação e a
excreção.
2.4.1) Biotransformação
O organismo vivo apresenta
mecanismos de defesa, que buscam terminar ou minimizar a ação farmacológica ou
tóxica de um fármaco sobre ele, destacando-se o armazenamento, a
biotransformação e a excreção.
A intensidade e
duração de uma ação tóxica é determinada, principalmente, pela velocidade de
biotransformação do agente no organismo. Segundo alguns autores, se não
existisse a biotransformação, o organismo humano levaria cerca de 100 anos para
eliminar uma simples dose terapêutica de pentobarbital, que é um fármaco muito
lipossolúvel. Pode-se conceituar
Biotransformação como sendo o conjunto de alterações maiores ou menores que um
agente químico sofre no organismo, visando aumentar sua polaridade e facilitar
sua excreção.
2.4.1.1) Mecanismos da Biotransformação
A
biotransformação pode ocorrer através de dois mecanismos:
Ø
chamado Mecanismo de Ativação
da Biotransformação, que produz metabólitos com atividade igual ou maior do que
o precursor. Ex.: a piridina é biotransformada ao íon N-metil piridínico que
tem toxicidade cinco vezes maior que o precursor. O mesmo ocorre com o
inseticida parathion que é biotransformado a paraoxon, composto responsável
pela ação tóxica do praguicida e
Ø
Mecanismo de Desativação, quando o produto
resultante é menos ativo (tóxico) que o precursor. É o mais comum de ocorrer
para os xenobióticos.
É comum
encontrar-se na literatura científica, os termos Metabolização e Detoxificação,
como sinônimos de biotransformação. Hoje, no entanto, se guarda o termo
metabolização para os elementos essenciais endógenos do organismo e sabe-se que
detoxificação não é sinônimo de Biotransformação. Isto porque detoxificação
significa diminuição de toxicidade e nem todas as reações de biotransformação,
como citado acima, produzirão metabólitos menos tóxicos ou ativos que o seu
precursor.
É importante
ressaltar que, na maioria das vezes:
Þ Nenhum fármaco deixará de
ser, no mínimo, parcialmente biotransformado;
Þ Nenhum fármaco sofrerá
apenas um tipo de biotransformação;
Þ Duas espécies animais não
biotransformarão um fármaco de maneira idêntica;
Þ Nenhuma biotransformação
permanecerá inalterada com doses repetidas do fármaco.
A
biotransformação pode ocorrer em qualquer órgão ou tecido orgânico como por
exemplo no intestino, rins, pulmões, pele, etc. No entanto, a grande maioria
das substâncias, sejam elas endógenas ou exógenas serão biotransformadas no
FÍGADO.
O fígado é o
maior órgão humano, tendo diversas e vitais funções, destacando-se entre elas,
as transformações de xenobióticos e nutrientes. A biotransformação é executada
geralmente por enzimas, principalmente aquelas existentes nos chamados
microssomas hepáticos, que são vesículas presentes no sistema retículo
endotelial liso (REL). Algumas reações de biotransformação não são microssômicas,
embora sejam enzimáticas e um número ainda menor pode ocorrer sem o
envolvimento de enzimas.
2.4.1.2) Fases da Biotransformação
As reações envolvidas na
biotransformação dos xenobióticos podem ser agrupadas em duas fases distintas:
- Fase Pré-Sintética ou Fase I, onde
ocorrem reações de oxidação, redução e hidrólise.
- Fase Sintética, de Conjugação ou
Fase II, onde ocorrem reações de conjugação.
Fase Pré-Sintética
Ø
Oxidação:
A essência
bioquímica de vida animal é a oxidação e qualquer xenobiótico que possa ser
modificado por via idêntica ou análoga será facilmente biotransformado no
organismo, embora nem sempre o produto resultante seja menos tóxico. As
oxidações são, geralmente, catalisadas por uma classe de enzima denominada
oxidase de função mista, que são enzimas complexas, inespecíficas (oxidam
diferentes tipos de compostos) e que necessitam de NADPH e O2 para
agirem. Durante a oxidação elas exigem uma molécula de oxigênio para cada
molécula de fármaco a ser oxidado (um átomo de oxigênio é incorporado ao
fármaco ocorrendo a oxidação e outro é, geralmente, combinado com H2,
formando água).
A enzima ou
sistema enzimático principal na oxidação
de xenobióticos é o chamado Citocromo P450. Esta enzima é um
citocromo (complexo de proteína e heme) chamado de P450 porque em
sua forma reduzida é ligado ao monóxido de carbono, terá um pico (P) de
absorbância no comprimento de onda de 450nm. O cit P450 parece estar
localizado nas camadas profundas na membrana do retículo endotelial liso (REL),
mais especificamente, nos microssomas hepáticos. Esta enzima é a oxidase
terminal do sistema de oxidases mistas. Ela recebe os elétrons provenientes de
outras fases da reação, se reduz e se liga ao O2 e ao fármaco,
promovendo de fato a oxidação do composto. Isto é demonstrado na Figura 6
apresentada a seguir:
Outras enzimas estão presentes nos microssomas hepáticos e, embora menos
conhecidas e importantes que o Cit P450 podem, também,
biotransformar xenobióticos. É o caso por exemplo do citocromo b5,
que está localizado fora das membranas do REL.
O sistema
enzimático Cit P450 é influenciado por uma série de substâncias, que
podem induzir ou inibir a sua atividade, alterando a biotransformação de
determinados compostos.
Ex.: a)
fenilbutazona (antiinflamatório e antireumático) e o cloranfenicol podem inibir
a biotransformação enzimática da tolbutamida, medicamento antidiabético. Com
isto, uma dose terapêutica deste medicamento poderá causar crises de
hipoglicemia sérias, devido à diminuição excessiva do açúcar no sangue;
b) Fenobarbital e
álcool são exemplos de indutores enzimáticos, que aumentam a biotransformação
de outros fármacos como a metadona, fenilbutazona, etc.
Parece que nestes
casos tanto o fenobarbital como o álcool, aumentam a concentração do Cit P450
e, consequentemente, aumenta a biotransformação dos fármacos. Outros fatores
que influem na biotransformação serão discutidos posteriormente.
A redução de
xenobióticos é muito menos comum do que a oxidação uma vez que a mesma é
contrária à tendência geral das reações bioquímicas dos tecidos vivos, ou seja
a oxidação. Deve-se considerar que toda a reação enzimática é,
fundamentalmente, reversível sendo sua direção dependente do equilíbrio
químico. Assim, se a forma reduzida no equilíbrio é mais excretável que a forma
oxidada, a lei de ação das massa tende a deslocar a reação no sentido da
redução. A redução pode ser executada enzimaticamente, envolvendo enzimas
microssômicas ou não. Já foi demonstrado a existência do Cit P450
redutase, enzima NADPH dependente, localizada fora da membrana do REL, que é
responsável pela redução de uma série de produtos.
Ø
Hidrólise
Certos
xenobióticos são lisados antes de sofrerem outras reações de biotransformação.
A mais comum destas reações é a hidrólise de ésteres, embora amidas, nitrilas e
hidrazidas, também possam ser hidrolizadas.
A hidrólise de
ésteres (R-COOR) é feita pelas enzimas denominadas esterases, que podem ser de
origem microssômica ou não. Geralmente estas esterases não tem uma boa
especificidade, ou seja, uma esterase pode, além de hidrolisar ésteres,
provocar a quebra de acetanilidas, amidas e outros derivados da anilina.
Fase Sintética ou de Conjugação
Um fator
importante na toxicidade de um xenobiótico é a sua capacidade de ser excretado,
e parece que os rins dos vertebrados é constituído de maneira e excretar
eletrólitos mais facilmente que não eletrólitos. Assim, quanto mais ionizado
estiver um ácido orgânico no pH do meio, mais rapidamente ele será excretado
pelos rins.
A ionização, por
sua vez, depende do chamado momento
dipolo (ou grau de polaridade), ou seja, da distância entre o centro
geométrico de todas as cargas positivas e
de todas as cargas negativas.
É claro que
moléculas com momento dipolo baixo (carga positiva perto da carga negativa)
terão uma simetria maior e, portanto, uma ionização mais difícil. Já moléculas
com grandes dipolos (ou seja, moléculas onde as cargas positivas e negativas
estão distantes) terão uma menor simetria e, consequentemente, maior ionização.
Nas reações de
conjugação o xenobiótico, provenientes ou não da fase pré-sintética, se liga a
substratos endógenos do organismo formando metabólitos com tamanho molecular
elevado e, consequentemente, mais excretáveis e menos tóxicos. Ou seja, na
conjugação observa-se: aumento do tamanho ® maior polaridade ®
maior ionização ® maior excreção ®
menor toxicidade.
Os principais
compostos endógenos envolvidos na conjugação são:
Þ Aminoácidos e seus
derivados, tais como a glicina, cisteina, etc.
Þ Carboidratos e seus
derivados, especialmente o ácido glicurônico e glicose.
Þ Conjugação com compostos
simples, como por exemplo sulfato e acetato.
O composto
endógeno envolvido na conjugação está, geralmente, na sua forma “ativa”, ou
seja, ligado a uma coenzima da qual é transferido para o xenobiótico.
As coenzimas
envolvidas são:
Þ Coenzima A (onde está
ligado o acetato ou outros ácidos graxos de cadeia curta).
Þ Adenosina ou fosfoadenosina
fosfato (PAP) onde está ligado o sulfato, metionina e etionina.
Þ Uridina difosfato (UDP)
onde se liga o ácido glicurônico e a glicose.
As conjugações
mais freqüentes são aquelas feitas com ácido glicurônico e com o sulfato.
Conjugações com ácido glicurônico:
O ácido
glicurônico é um derivado 6-carboxil da glicose, formado durante o metabolismo
deste açúcar. A forma ativa deste composto, o ácido uridino difosfato
glicurônico (UDPGA) é formado enzimaticamente na fração solúvel do fígado. Esta
forma ativa doa o ácido glicurônico para se conjugar com o xenobiótico e esta
reação é catalisada pela transglicuronilase ou glicuroniltransfe-rase, presente
na fração microssômica hepática.
O ácido
glicurônico que está em configuração a no UDPGA, sofre inversão
de Walden e se conjuga com o xenobiótico em configuração b.
Os conjugados
glicurônicos ou glicuronídeos são muito polares e, portanto, facilmente
excretados do organismo. Em relação às substâncias endógenas, são poucas
aquelas capazes de sofrerem conjugação glicurônica. Exemplo: tiroxina e
bilirrubina. É como se o organismo tivesse “guardado” este tipo de conjugação
para a biotransformação de xenobióticos.
Conjugação com Sulfato:
Este tipo de
conjugação é quase tão comum quanto a anterior. Os produtos da conjugação com
sulfatos são sais de sulfatos ácidos (SO3) ou de sulfamatos (NHSO3),
que, no pH fisiológico são totalmente ionizados e rapidamente excretados pelos
rins.
Os íons sulfatos
presentes no organismo também terão que ser ativados para se conjugarem com os
xenobióticos. Esta ativação envolve o uso de ATP e é feita pelas enzimas
ATP-sulfato-adenil-transferase e ATP-adenil-sulfato-3-fosfotransferase.
Forma-se, então, o PAPS, que é a forma ativa do sulfato, presente na fração
microssômica hepática e que sob ação da sulfoquinase cede o sulfato ao
xenobiótico, formando o conjugado.
2.4.1.3) Fatores que influem na Biotransformação
Além da indução e
inibição enzimática estudada anteriormente, outros fatores podem alterar a
biotransformação dos xenobióticos. São eles:
Ø
Dose e Freqüência:
A dose geralmente
altera a via de biotransformação. Certas enzimas possuem elevada afinidade, mas
baixa capacidade para biotransformar substâncias exógenas. Por isto, serão
rapidamente saturadas, quando doses elevadas do tóxico são administradas e
outras vias secundárias passam a ter um papel mais importante.
Exemplo: o
acetaminofem em doses baixas (15 mg/Kg) é 90% biotransformado através da conjugação
com sulfato. Em doses elevadas (300 mg/kg) apenas 43% será excretado como tal,
passando a ser significativa, as excreções como glicuronídeo e ácido
mercaptúrico (conjugação com glutation).
Em relação à frequência,
ela pode levar a uma sensibilização ou indução de receptores enzimáticos,
aumentando a biotransformação.
Ø
Dieta e estado nutricional:
O estado nutricional é bastante importante para a biotransformação;
podendo alterar a atividade do Cit P450 (oxidase ou redutase). As
deficiências em vitaminas, especialmente a C, E e do complexo B, reduzem a
velocidade de biotransformação. Elas estão direta ou indiretamente envolvidas
na regulação do Cit P450.
Além disto, suas deficiências podem alterar a energia e o estado redox
das células, diminuindo a produção de cofatores, necessários para a fase de
conjugação. Uma dieta rica em lípides diminui, geralmente, a biotransformação,
uma vez que estes podem aumentar a suscetibilidade à peroxidação lipídica. Esta
maior suscetibilidade pode se estender aos lípides das membranas biológicas, e
com isto destruir os sistemas enzimáticos intracelulares levando a um aumento
da toxicidade dos fármacos. Este papel é desenvolvido, também, pelas dietas
pobres em proteínas, visto que a menor concentração protéica diminuirá a
síntese enzimática e, consequentemente, a biotransformação.
Algumas
substâncias naturalmente presentes nos alimentos podem aumentar a
biotransformação dos xenobióticos. É o caso dos compostos indólicos e dos
hidrocarbonetos policíclicos aromáticos; estes últimos presentes em carnes
assadas, que induzem à Fase I da biotransformação.
Ø
Sexo, Idade, Peso:
Já foi demonstrado que, para algumas substâncias, existem diferenças
entre as respostas tóxicas de animais macho e fêmea. Estudos feitos em ratos demonstraram
que as fêmeas são mais suscetíveis a uma dose de hexobarbital do que os machos
(elas dormem por um tempo maior).
Este fato é explicado pela menor capacidade do fígado das fêmeas em
biotransformar xenobióticos tornando-as mais suscetíveis à ação da maioria dos
agentes tóxicos. A menor atividade hepática destes animais fêmeas no entanto,
irá diminuir a ação de fármacos que são biotransformados pelo mecanismo de
ativação (ex.: o tetracloreto de carbono e halotano). Acredita-se que estas
diferenças entre sexo sejam causadas pelos hormônios sexuais, posto que, ao se
administrar testosterona às fêmeas, houve aumento na capacidade de
biotransformação e com a castração de machos ocorreu diminuição desta
capacidade.
A influência do sexo sobre a biotransformação ocorre também em processos
que ocorrem em outros órgãos como por exemplo nos rins. Ex.: animais machos são
mais suscetíveis à ação tóxica do clorofórmio, provavelmente, por
biotransformar mais rapidamente este solvente, originando o fosgênio, metabólito
intermediário ativo. Embora as diferenças entre sexo sejam mais pronunciadas em
ratos, outras espécies entre elas o homem, também apresentam estas modificações
(ex.: nicotina, ácido acetilsalicílico, heparina, etc.).
Idade, tanto os animais jovens, quanto os velhos, apresentam menor
capacidade de biotransformar xenobióticos e, consequentemente, são mais
suscetíveis aos seus efeitos tóxicos. Geralmente, o Cit P450 dos
recém-nascidos tem apenas 20% a 50% da atividade observada em adultos. Em
relação aos idosos, não só a atividade diminuída do Cit P450, mas
também outros fatores, tais como menor fluxo sangüíneo, menor eficiência no
sistema da excreção renal e biliar, contribuem para a menor biotransformação
dos xenobióticos.
2.4.1.4) Importância da Biotransformação para as
Análises Toxicológicas
Esta reside no
fato de que a forma mais comum de se encontrar o agente tóxico em material
biológico é como produto biotransformado. Assim, conhecendo a biotransformação
do AT, sabe-se o que procurar na amostra enviada ao laboratório. Além disto,
conhecendo-se a biotransformação e os metabólitos formados, fica mais fácil
saber que tipo de amostra é a mais indicada para ser requisitada.
Exemplo: a
metanfetamina, um anorexígeno do grupo anfetamínicos usado como “bolinha é
biotransformada no organismo, produzindo anfetamina, que é excretada pelos
rins. Assim, quando da ingestão ou intoxicação com a metanfetamina, o produto
principal a ser pesquisado na urina deverá ser a anfetamina.
Os solventes
clorados do tipo CHCl3 e CCl4 são muito pouco
biotransformados no organismo e quando isto ocorre o produto formado é
geralmente o CO2, que será, assim como os precursores, eliminados
pelo ar expirado. Logo não adianta solicitar ou receber amostras de urina para
serem analisadas.
Já um outro
solvente clorado, o tricloretileno, é muito biotransformado no organismo
produzindo principalmente ácido tricloacético (TCA) e tricloetanol (TCE),
eliminados na urina. Para este xenobiótico a urina é amostra biológica
adequada.
2.4.2) Excreção
Este processo é,
muitas vezes, denominado Eliminação, embora pelo conceito atual a eliminação é
também o processo de biotransformação. A excreção pode ser vista como um
processo inverso ao da absorção, uma vez que os fatores que influem na entrada
do xenobiótico no organismo, podem dificultar a sua saída. Basicamente existem
três classes de excreção:
Ø
eliminação através das secreções, tais como a biliar, sudorípara,
lacrimal, gástrica, salivar, láctea.
Ø
eliminação através das excreções, tais como urina, fezes e catarro.
Ø
eliminação pelo ar expirado.
O processo mais
importante para a Toxicologia e a excreção urinária.
2.4.2) Excreção Urinária
Sabe-se que a
capacidade de um órgão em realizar uma determinada função está intimamente
relacionada com sua anatomia e que os rins possuem um elevado desenvolvimento
anatômico, voltado para a excreção de substâncias químicas.
Os glomérulos
renais filtram cerca de 20% do fluxo cardíaco (os rins recebem 25% deste fluxo)
e apresentam poros bastantes largos (cerca de 40 Aº enquanto o de outros
tecidos medem cerca de 4 Aº).
Assim, os
glomérulos filtram substâncias lipossolúveis ou hidrossolúveis, ácidas ou
básicas, desde que tenham PM menor do que 60.000. A filtração glomerular é um
dos principais processos de eliminação renal e está intimamente ligado a um
outro processo que é a reabsorção tubular.
As substâncias,
após serem filtradas pelos glomérulos, podem permanecer no lúmem do túbulo e
ser eliminada, ou então podem sofrer reabsorção passiva através da membrana
tubular. Isto vai depender de alguns fatores, tais como o coeficiente de
partição óleo/água; o pKa da substância e pH do meio.
De modo geral, as substâncias de caráter
alcalino são eliminadas na urina ácida e as substâncias ácidas na urina alcalina.
Isto porque nestas condições as substâncias se ionizarão, tornando-se
hidrossolúveis e a urina é, em sua maior parte, formada de água.
Outro processo de
excreção renal é a difusão tubular passiva. Substâncias lipossolúveis, ácidas
ou básicas, que estejam presentes nos capilares que circundam os túbulos
renais, podem atravessar a membrana por difusão passiva e caírem no lúmem
tubular. Dependendo do seu pKa e do pH do meio, elas podem, ou não, se
ionizarem e, consequentemente, serem excretadas ou reabsorvidas.
O terceiro
processo de excreção renal é a secreção tubular ativa. Existem dois processos
de secreção tubular renal, um para substâncias ácidas e outro para as básicas
estando estes sistemas localizados, provavelmente, no túbulo proximal.
A secreção
tubular tem as características do transporte ativo, ou seja, exige um
carregador químico, gasta energia, é um mecanismo competitivo e pode ocorrer
contra um gradiente de concentração. Algumas substâncias endógenas, tais como o
ácido úrico, são excretadas por este mecanismo e a presença de xenobióticos
excretados ativamente, pode interferir com a eliminação de substratos
endógenos.
A Penicilina é um
exemplo de xenobiótico secretado ativamente pelos túbulos. O uso de Probenecid
(fármaco excretado pelo mesmo sistema) evita que este antibiótico seja
secretado muito rapidamente do organismo. Geralmente, o que ocorre no organismo
é uma combinação dos três processos de excreção renal, para permitir uma maior
eficácia na eliminação dos xenobióticos.
2.4.2.2) Excreção Fecal e Catarral
Não são processos
muito importantes para a Toxicologia. Os AT encontrados nas fezes correspondem
à fração ingerida e não absorvida ou então ao AT que sofreu secreção salivar,
biliar ou gástrica. As partículas que penetram pelo trato pulmonar podem ser
eliminadas pela expectoração no TGI e, se não forem reabsorvidas, serão,
também, excretadas pelas fezes.
2.4.2.3) Secreção Biliar
Dentre as
secreções orgânicas, a mais significativa para a excreção de xenobióticos é a
biliar. O fígado tem uma posição vantajosa na remoção de substâncias exógenas
do sangue, principalmente daquelas absorvidas pelo trato gastrintestinal. Isto
porque, o sangue proveniente do TGI, através da circulação porta, passa
inicialmente pelo fígado, e somente depois
entra na circulação sistêmica. No fígado parte do xenobiótico pode ser
biotransformado e os metabólitos ou mesmo o produto inalterado podem ser
secretados pela bile no intestino.
Existem,
sabidamente, três sistemas de transporte ativo para a secreção de substâncias
orgânicas na bile, a saber, para substâncias ácidas, básicas e neutras. É quase
certa a existência de um outro sistema para os metais. Uma vez secretado no
intestino, os xenobióticos podem sofrer reabsorção ou excreção pelas fezes. Não
se conhece o mecanismo que determina se a excreção será urinária ou biliar.
Esquematicamente temos:
estômago ® fígado
® circulação
sistêmica
¯
intestino ß bile
É o chamado ciclo
entero hepático e a morfina é um exemplo típico de xenobiótico que apresenta
tal ciclo. Ela é conjugada com ácido glicurônico no fígado e o glicuronídeo de
morfina é secretado pela bile no intestino. Neste local, pela ação da enzima b-glicuronidase,
a morfina é liberada e reabsorvida. O glicoronídeo que não for lisado será
excretado pelas fezes.
2.4.2.4) Outras secreções
A eliminação
através da secreção sudorípara já é conhecida há alguns anos. Desde 1911
sabe-se que substâncias tais como iodo, bromo, ácido benzóico, ácido
salicílico, chumbo, arsênio, álcool, etc., são excretadas pelo suor.
O processo parece
ser o de difusão passiva e pode ocorrer dermatites em indivíduos suscetíveis,
especialmente quando se promove a sudorese para aumentar a excreção pela pele.
A secreção
salivar é significativa para alguns xenobióticos. Os lipossolúveis podem
atingir a saliva por difusão passiva e os não lipossolúveis podem ser
eliminados na saliva, em velocidade proporcional ao seu peso molecular, através
de filtração. Geralmente as substâncias secretadas com a saliva sofrem
reabsorção no TGI.
Existe um
interesse em relação à secreção de xenobióticos no leite, pois este acaba sendo
ingerido por recém-nascidos.
Geralmente as
substâncias apolares sofrem difusão passiva do sangue para o leite e como esta
secreção é mais ácida do que o sangue (ela tem pH = 6,5), os compostos básicos
tendem a se concentrarem mais aí. Já os compostos ácidos tem uma concentração
láctea menor que a sangüínea. Várias substâncias são, sabidamente, eliminadas
pelo leite: DDT, PCB (difenil policlorados), Pb, Hg, As, morfina, álcool, etc.
2.4.2.5) Excreção pelo ar expirado
Gases e vapores
inalados ou produzidos no organismo são parcialmente eliminados pelo ar
expirado. O processo envolvido é a difusão pelas membranas que, para
substâncias que não se ligam quimicamente ao sangue, dependerá da solubilidade
no sangue e da pressão de vapor.
Estes
xenobióticos são eliminados em velocidade inversamente proporcional à retenção
no sangue, assim, gases e vapores com K elevado (pouco solúveis no sangue) são
rapidamente eliminados, enquanto os de K baixo (muito solúvel no sangue) são
lentamente excretados pelo ar expirado. A freqüência cardíaca e respiratória
influem na excreção destes agentes: a primeira nos de K alto e a segunda nos de
K baixo. Em relação à pressão de vapor, os líquidos mais voláteis serão, quase
exclusivamente, excretados pelo ar expirado.
Fatores que influem na velocidade e via de excreção
Ø
Via de Introdução: a via de introdução influi na velocidade de absorção,
de biotransformação e, também, na excreção.
Ø
Afinidade por elementos do sangue e outros tecidos: geralmente o agente
tóxico na sua forma livre está disponível à eliminação.
Ø
Facilidade de ser biotransformada: com o aumento da polaridade a
secreção urinária está facilitada.
Ø
Freqüência respiratória: em se tratando de excreção pulmonar, uma vez
que, aumentando-se a freqüência respiratória, as trocas gasosas ocorrerão mais
rapidamente.
- Função renal: sendo a via renal a
principal via de excreção dos xenobióticos, quaisquer disfunção destes órgãos
interferirá na velocidade e proporção de excreção.
3) Fase Toxicodinâmica
Esta é a terceira fase da
intoxicação e envolve a ação do agente tóxico sobre o organismo. O AT interage
com os receptores biológicos no sítio de ação e desta interação resulta o
efeito tóxico. O órgão onde se efetua a interação agente tóxico-receptor (sítio
de ação) não é, necessariamente, o órgão onde se manifestará o efeito.
Além disto, de um
AT apresentar elevadas concentrações em um órgão, não significa obrigatoriamente,
que ocorrerá aí uma ação tóxica. Geralmente os AT se concentram no fígado e
rins (locais de eliminação) e no tecido adiposo (local de armazenamento), sem
que haja uma ação ou efeito tóxico detectável.
Quando se
considera a complexidade dos sistemas biológicos (do ponto de vista químico e
biológico), pode-se imaginar o elevado número de mecanismos de ação existentes
para os agentes tóxicos. Alguns destes mecanismos, os principais em
Toxicologia, são resumidos a seguir:
3.1) Interferência com o funcionamento de sistemas
biológicos
3.1.1) Inibição irreversível de enzimas
O exemplo
clássico deste mecanismo são os inseticidas organo-fosforados, que inibem
irreversivelmente a acetilcolinesterase (AChE). Estes inseticidas impedem,
assim, que a acetilcolina (Ach), um dos mais importantes neurotransmissores do
organismo, seja degradada em colina e ácido acético, após transmitir o impulso
nervoso através da sinapse. Ocorrerá acúmulo de Ach e, consequentemente, os
efeitos tóxicos decorrentes deste acúmulo.
3.1.2) Inibição reversível de enzimas
Geralmente, os AT
que atuam através deste mecanismo são anti-metabólitos, ou seja, quimicamente
semelhantes ao substrato normal de uma enzima. Assim, o agente tóxico é captado
pela enzima, mas não consegue ser transformado por ela, interrompendo assim
reações metabólicas essenciais para o organismo.
É uma inibição
reversível porque o próprio organismo ao final da exposição é capaz de
revertê-la, em velocidade não muito lenta. O exemplo clássico é a dos inseticidas
carbamatos, que inibem também a AChE só que reversivelmente.
Outro exemplo são
os antagonistas do ácido fólico (usados no tratamento de tumores malignos e
como herbicidas). Estas substâncias inibem enzimas envolvidas na síntese das
bases purínicas e pirimidínicas, impedindo, consequentemente, que haja síntese
de DNA e proliferação celular. Como estes fármacos não tem ação seletiva, podem
causar efeitos tóxicos em uma série de tecidos e órgãos.
3.1.3) Síntese letal
Neste tipo de
mecanismo de ação, o agente tóxico é, também, um antimetabólito. Ele é
incorporado à enzima e sofre transformações metabólicas entrando em um processo
bioquímico, dando como resultado um produto anormal, não funcional e muitas
vezes tóxico.
Em outras
palavras, há a síntese de substâncias que não são farmacologicamente úteis e,
dependendo da concentração deste produto anormal, pode haver morte celular,
tecidual ou de sistemas biológicos.
Tem-se como
exemplo, o ácido fluoracético (CH2-F-COOH), usado como rodenticida e
que atua no organismo tomando o lugar do ácido acético no ciclo do ácido
cítrico. Os processos metabólicos desenvolvem-se até à formação de ácido
fluorocítrico (no lugar do ácido cítrico).
Este produto
anormal vai inibir a aconitase, enzima responsável pela etapa seguinte do
ciclo. Assim, há formação de um substrato anormal, tóxico, que impede o
desenvolvimento do ciclo do ácido cítrico, indispensável para o suprimento de
energia de quase todos os organismos vivos.
3.1.4) Seqüestro de metais essenciais
Vários metais
atuam como cofatores em vários sistemas enzimáticos, como por exemplo os
citocromos, envolvidos nos processos de oxi-redução. Destacam-se o Fe, Cu, Zn,
Mn e Co. Alguns agentes tóxicos podem atuar como quelantes, ou seja, se ligam
ou seqüestram os metais, impedindo que eles atuem como cofatores enzimáticos.
Desta maneira, o processo biológico, no qual estas enzimas atuam, ficará
prejudicado ou mesmo interrompido.
É o caso dos
ditiocarbomatos. Eles se complexam com metais, formando complexos lipossolúveis
e impedindo a ação enzimática. Este é o mecanismo de ação do Antabuse,
medicamento usado, por muitos, no tratamento do alcoolismo.
3.2) Interferência com o transporte de oxigênio
A hemoglobina (Hb), pigmento
responsável pelo transporte de O2 dos alvéolos para os tecidos e da
retirada de CO2 dos tecidos para os pulmões, é constituída de uma
parte protéica (globina) e outra não protéica (heme).
No heme tem-se
basicamente, uma molécula de Fe2+ ligada a quatro moléculas de
protoporfirina. Este complexo ferroprotoporfirínico é o responsável pela
coloração vermelha da Hb. Quimicamente o ferro possui 6 valências de
coordenações, portanto no heme restam ainda 2 coordenações livres.
Uma delas é
ligada à globina formando a hemoglobina e a outra (a 6a) é ligada ao
O2, dando origem a oxemoglobina (HbO2), que é o pigmento
normal do sangue.
Existem alguns
agentes tóxicos que alteram a hemoglobina e, consequentemente, impedem o
transporte de oxigênio. São três os pigmentos anormais do sangue, ou seja, formas
de Hb que são incapazes de transportar O2.
-Carboxemoglobina (HbCO) que pode
ser causada pelo CO, diclorometano, etc)
- Metemoglobina (MeHb) resultante,
por exemplo da exposição a anilina,
acetaminofeno, nitritos,etc;
- Sulfemoglobina (SHb), a droga
oxidante metaclorpramida é exemplo de um agente sulfemoglobinizante.
No caso de
carboxemoglobina, o monóxido de carbono, que tem 210 vezes mais afinidade pela
Hb do que o O2, liga-se à sexta coordenação do Fe2+,
deslocando o O2. Esquematicamente, tem-se:
HbO2 +
CO HbCO + O2
A HbCO é incapaz de exercer a função
respiratória e efeitos decorrentes desta hipoxia vão aparecer no indivíduo
exposto.
Existem vários
xenobióticos tais como os nitritos, anilina e acetaminofem, que uma vez no sangue,
oxidam os íons Fe2+ da hemoglobina, formando a chamada
metemoglobina. O Fe3+ da MeHb perde a capacidade de se ligar na 6a
coordenação com o O2 e, assim, este pigmento não cumprirá, também, a
função respiratória. Dentro deste grupo de agentes tóxicos, que agem
interferindo com o transporte de O2, estão, ainda, os agentes que
provocam a lise das hemácias. Com a hemólise, a hemoglobina é extravasada para
o meio extracelular, onde é desnaturada. Haverá assim menor quantidade de Hb e
logicamente menor transporte de O2 para os tecidos.
3.3) Interferência com o sistema genético
3.3.1) Ação citostática
Alguns agentes
tóxicos impedem a divisão celular e, consequentemente, o crescimento do tecido.
Esta ação pode ser desenvolvida através de distintos mecanismos, tais como a
inibição enzimática (já estudada) ou o encaixe entre as duplas hélices do DNA.
Neste último caso estão as substâncias denominadas de Alquilantes, que ao se
intercalarem entre as base de cada hélice, inibem o crescimento celular. São
usadas no tratamento do câncer, mas não tem ação seletiva.
3.3.2) Ação mutagênica e carcinogênica
Certas
substâncias químicas tem a capacidade de alterarem o código genético, ou seja,
de produzirem um erro no código genético. Se esta alteração ocorrer nos genes
de células germinativas, ou seja, que serão enviadas à próxima geração (células
hereditárias), pode ocorrer um efeito mutagênico.
Este efeito
possui um período de latência relativamente grande, se manifestando apenas
algumas gerações após a ação. Isto porque, geralmente, a mutação ocorre em
genes recessivos e só será manifestada se houver o cruzamento com outro gen
recessivo que tenha a mesma mutação. Logicamente, os estudos que comprovam esta
ação são bastante difíceis de serem realizados e avaliados, o que faz com que,
atualmente, poucas substâncias sejam, comprovadamente, mutagênicas. O mais
comum é existir suspeita de ações mutagênicas.
A ação
carcinogênica vem sendo mais intensamente estudada nos últimos anos. Nesta ação
os xenobióticos provocam alterações cromossômicas que fazem com que as células
se reproduzam de maneira acelerada. Esta reprodução incontrolável não produzem
células harmônicas e perfeitas.
Embora o
mecanismo exato de desenvolvimento do câncer não seja totalmente conhecido, aceita-se
que esta ação ocorra em duas fases distintas: a conversão neoclássica ou fase
de iniciação e o desenvolvimento neoclássico ou promoção. Na fase de iniciação,
um xenobiótico ou produto de biotransformação promove a alteração a nível do
DNA.
Esta lesão
origina a chamada célula neoplástica, que através da interferência de outras
substâncias químicas e/ou fatores, muitas vezes desconhecidos, sofre processo
de crescimento, originando o neoplasma e o câncer instalado. Entre as duas
fases do processo carcinogênico existe, geralmente, um período de latência que
pode variar de meses a anos.
A teratogênese
resulta de uma ação tóxica de xenobióticos sobre o sistema genético de células
somáticas do embrião/feto, levando ao desenvolvimento defeituoso ou incompleto
da anatomia fetal.
(NOTA: neoplasma: massa ou colônia anormal de
células. A neoplasia pode ser benigna (tumor não invasivo) ou maligna).
3.4) Interferência com as funções gerais das
células
3.4.1) Ação anestésica
Um dentre os
vários mecanismo que podem resultar em efeito anestésico, é a interferência com
o transporte de oxigênio e nutrientes para as células biológicas. O xenobiótico
se acumula na membrana de certas células, impedindo que haja a passagem destes
nutrientes. As células mais sensíveis à essa deficiência são as do SNC, por
necessitarem de maior quantidade destes compostos essenciais.
3.4.2) Interferência com a neurotransmissão
Na realidade,
muitos dos mecanismos agrupados aqui podem decorrer de inibição enzimática, ou
seja poderiam ser classificados no primeiro grupo de ação tóxica citadas no
item 3.3.1.
Vários agentes
tóxicos atuam alterando a transmissão neurológica através da interferência com
os neurotransmissores envolvidos. esta interferência pode ocorrer a nível
pré-sináptico, sináptico e/ou pós-sináptico. Exemplos:
Þ bloqueio dos receptores de
diferentes sinapses (curare);
Þ inibição do metabolismo dos
neurotransmissores (praguicidas organofosforados);
Þ bloqueio na síntese ou
metabolismo de neurotransmissores (mercúrio);
Þ inibição da liberação da
liberação pré-sináptica dos neurotransmissores (toxina botulínica - Clostridium botulinum);
Þ estimulação da liberação de
neurotransmissores (anfetamina)
Þ bloqueio da recaptura dos
neurotransmissores para as células pré-sinápticas (imipramina, anfetamina).
3.5) Irritação direta dos tecidos
Os xenobióticos que tem ação
irritante direta sobre os tecidos, reagem quimicamente, no local de contato,
com componentes destes tecidos. Dependendo da intensidade da ação pode ocorrer
irritação, efeitos cáusticos ou necrosantes.
Os sistemas mais
afetados são pele e mucosas do nariz, boca, olhos, garganta e trato pulmonar.
Destacam-se neste grupo, a ação dos gases irritantes (fosgênio, gás mustarda,
NO2, Cl) e lacrimogênicos (acroleína, Br, Cl). Outra ação irritante
de tecidos é a dermatite química. Os xenobióticos que apresentam esta ação
tóxica (substâncias vesicantes como as mustardas nitrogenadas ou agentes
queratolíticos como o fenol), lesam a pele e facilitam a penetração subsequente
de outras substâncias químicas.
3.6) Reações de hipersuscetibilidade
Corresponde ao aumento na
suscetibilidade do organismo. Aparece após exposição única ou após meses/anos
de exposição; os efeitos desta ação diferem essencialmente daqueles provocados
pelo xenobiótico originalmente. Os principais tipos de reações de
hipersuscetilidade são:
3.6.1) Alergia química (sulfonamidas)
Este tipo de ação tóxica só é
desenvolvida após absorção do xenobiótico pelo organismo e ligação com a
proteína formando o antígeno (o agente tóxico funciona como hapteno). Com a
formação do antígeno, ocorre, consequentemente, o desenvolvimento de anticorpos
e do complexo antígeno/anticorpo.
Este complexo se
liga às células teciduais ou basófilos circulantes, sensibilizando-as, ou seja
desenvolvendo grânulos internos, contendo histamina, bradicinina, etc. Quando
ocorre uma segunda exposição do organismo ao mesmo xenobiótico, os anticorpos
previamente desenvolvidos promovem a alteração da superfície celular com
conseqüente desgranulização celular.
Estes grânulos
secretam na corrente sangüínea histamina e bradicinina, que são os responsáveis
pela sintomatologia alérgica. Esta sintomatolgia é bastante semelhante,
independente do tipo de xenobiótico que a desencadeou. Os órgãos mais afetados
são pulmões e pele.
3.6.2) Fotoarlegia ( prometazina, sabões,
desodorante hexaclorofeno)
As características deste tipo de
ação tóxica são bastante semelhantes às da alergia química. A diferença
primordial entre os dois é que, na fotoarlegia, o xenobiótico necessita reagir
com a luz solar (reação fotoquímica), para formar um produto que funciona como
hapteno. Após a sensibilização, sempre que houver exposição ao sol, na presença
do xenobiótico, haverá o aparecimento dos sintomas alérgicos. É importante ressaltar
que a fotoalergia só aparece após repetidas exposições.
3.6.3) Fotossensiblização (agentes branqueadores,
furocumarinas)
Estes xenobióticos, quando em
contato com a luz solar, formam radicais altamente reativos que produzem lesões
na pele, muito semelhante às queimaduras de sol. Esta reação pode aparecer logo
na primeira exposição. As lesões resultantes da fotossensibilização podem
persistir sempre que houver contato com o sol, mesmo sem nova exposição ao
agente químico.
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