Utilize este identificador para referenciar este registo: http://hdl.handle.net/10451/12395
Título: Genotoxicity of chromium compounds : comparative study in tanning and welding industry worker
Outros títulos: Genotoxicidade de compostos de crómio : estudo comparativo em indústrias de curtumes e metalomecânica
Autor: Medeiros, Margarida Alexandra Patrício Goulart de
Orientador: Batoréu, Maria Camila Canteiro
Rueff, José
Palavras-chave: Tese de doutoramento - 2003
Data de Defesa: 2003
Resumo: The toxicity of chromium (Cr) in occupational settings has been essentially focused on the hexavalent form of the metal, a Group 1 known human carcinogen according to IARC (International Agency for Research on Cancer) classification. Nevertheless, hexavalent chromium has no toxic action until it is reduced inside the cell to lower oxidation states, the most stable being the trivalent form, Cr(III). Therefore, the Cr(III) may be the ultimate intracellular toxicant and could owe its apparent lack of toxicity to a poor permeability in biological membranes. In this case, chronic exposure to moderate or high concentrations of trivalent chromium compounds may be enough to overcome the cellular uptake barrier. In order to further clarify this hypothesis, a comparative biomonitoring in workers exposed to each of the referred oxidation states of chromium was conducted. Two groups of occupationally exposed individuals participated in the study, one of leather tanning industry workers (exposed to trivalent chromium) and one group of stainless steel welders employed in an engine repair workshop (exposed to hexavalent chromium). A control group of non-exposed individuals was also included. Measurement of chromium concentration in urine and plasma indicated a significantly higher chromium exposure and absorption in both groups of workers when compared to controls, which demonstrates a significantly increased intake of chromium related to occupational exposure in both cases. Genetic damage was assessed by the determination of micronucleated cells in the cytokinesis blocked micronucleus assay and observation of chromosomal structure aberrations, both in peripheral blood lymphocytes obtained from the workers and controls. There was a significant excess of micronuclei frequency in tannery workers, but the increase was not significant in the welder group, when compared to controls. No statistical significant increase in chromosomal aberrations was registered in either group. Chromium is a known cross-linking agent, and the determination of DNAprotein crosslinks (DPC) has been proposed and explored as a biomarker for exposure to hexavalent chromium. For the first time, this biomarker was applied to individuals occupationally exposed to Cr(III) compounds. Levels of DPC were found to be significantly increased in both groups of workers, exposed to chromium (III) and (VI). The findings add strength to the initial premise of Cr(III) low cellular intake being overcome by chronic exposure. DNA-protein crosslinks were nevertheless significantly higher in the welder group over control and tanner values. Oxidative damage was also investigated by the determination of urinary concentrations of thiobarbituric acid reactive substances, which was significantly elevated in both groups of workers. The levels of antioxidant thiols, glutathione and cystein, present in peripheral blood lymphocytes of exposed individuals showed a marked decrease in total glutathione among the welder but not the tanner group, which may be related to the response of the cells to the reactive oxygen and radical species resulting from hexavalent chromium reduction. Peripheral blood lymphocytes collected from tannery workers were challenged in vitro with a single dose of bleomycin, which is a know radiomimetic compound. There was an excess in genetic damage in cells obtained from tannery workers when compared to the control response, although this result was of borderline statistical significance. This may indicate an increased sensitivity of these individuals to a continuous genotoxic aggression. The genetic polymorphism studied (GSTT1 and GSTM1 genotype) did not seem to influence the metabolism and toxicity of chromium in exposed tannery workers. Due to the number of individuals studied, and the statistical requirements for such an analysis, this specific part of the study must be regarded as a preliminary approach to the influence of genetic susceptibility on the in vivo toxicity of chromium compounds.
O metal crómio (Cr) existe naturalmente na crusta terrestre, apresentando vários estados de oxidação, dos quais os mais comuns são o trivalente (III), hexavalente (IV) e estado elementar (0). Tal como outros metais de transição, o crómio apresenta um caracter duplo: actua como elemento essencial para a homeostase de vários organismos vivos, e em determinadas condições pode apresentar-se como um agente tóxico para estes mesmos organismos. A toxicidade deste metal tem sido principalmente relacionada com a forma hexavalente, através de estudos epidemiológicos nos quais se observou um aumento de incidência de carcinomas respiratórios em populações ocupacionalmente expostas a compostos de Cr(VI). Estas observações foram reforçadas por estudos toxicológicos em animais de experiência e estudos in vitro que confirmaram o potencial mutagénico e carcinogénico de certos compostos de Cr(VI), levando à sua classificação como carcinogénio humano Grupo I pela International Agency for Research on Cancer (IARC). Comparativamente, a forma trivalente do metal parece apresentar uma toxicidade bastante inferior, o que poderá estar relacionado com a sua menor eficiência de passagem transmembranar e portanto inferior absorção por parte das células. No entanto, o Cr(VI) é incapaz de reagir directamente com o DNA, necessitando redução por constituintes celulares tais como o glutatião, ácido ascórbico e cisteína, entre outros. Em contraste, o Cr(III) reage prontamente com o material genético formando vários tipos de complexos. A redução intracelular de Cr(VI) produz espécies reactivas de oxigénio e de natureza radicalar e formas reduzidas de crómio. Qualquer destes compostos tem a capacidade de lesar o DNA através de mecanismos oxidativos ou da formação de complexos covalentes estáveis, alterando a estrutura do material genético. Assim, os produtos da redução de Cr(VI), incluindo Cr(III), constituem forma tóxica final de crómio dentro da célula. No caso do Cr(III), a toxicidade está aparentemente limitada apenas pela entrada dentro da célula. A exposição crónica a concentrações moderadas ou elevadas de crómio trivalente pode ser suficiente para ultrapassar este factor limitante, tornando necessária uma reavaliação da genotoxicidade de compostos de Cr(III) nestas condições de exposição. Por forma a contribuir para a clarificação desta questão, o presente trabalho experimental foi desenvolvido como um estudo comparativo de biomonitorização em dois grupos de trabalhadores expostos a compostos de crómio no local de trabalho, sendo um dos grupos constituido por 16 soldadores de aço inox pelo método do arco electrico manual, expostos a fumos e poeiras contendo crómio hexavalente, e um outro grupo de 33 trabalhadores de indústria de curtumes, expostos a soluções e poeiras contendo crómio trivalente, utilizado como agente de curtimento das peles animais. Foi igualmente incluido neste estudo um grupo controlo de 30 individuos não expostos a agentes genotóxicos no local de trabalho. O nível de exposição a crómio de cada individuo foi avaliado através da determinação da concentração de crómio total presente em fluidos biológicos, nomeadamente plasma e urina, através de espectroscopia de absorção atómica com atomização electrotérmica (câmara de grafite). As colheitas foram realizadas no último dia da semana de trabalho, a meio do turno (imediatamente antes do almoço). Os trabalhadores da industria de curtumes forneceram duas colheitas de urina adicionais, no último dia da semana de trabalho, imediatamente antes e imediatamente após o turno de trabalho de 8 horas. Ambos os grupos expostos apresentaram concentrações de crómio na urina e no plasma significativamente elevadas em relação ao grupo controlo, o que demonstra uma absorção de crómio a partir do ambiente de trabalho em ambos os casos. A avaliação de uma potencial lesão genética foi realizada recorrendo a ensaios citogenéticos de visualização da frequência de aberrações estruturais em cromossomas em metafase, e da frequência de micronúcleos em células em interfase com citocinese bloqueada. Ambos os ensaios foram realizados a partir de culturas de linfócitos de sangue periférico obtidos de cada individuo participante no estudo, na sequência da colheita de urina. Foi observado um aumento significativo da frequência de micronúcleos em linfócitos de trabalhadores de curtumes, sendo este aumento não significativo no grupo de soldadores. Não se encontraram valores significativamente aumentados no número de aberrações cromossómicas em qualquer dos grupos estudados. A exposição celular a compostos de crómio resulta na formação de vários tipos de complexos envolvendo Cr e DNA, incluindo ligações cruzadas DNA-Crproteínas. A determinação da quantidade destas ligações presente em linfócitos do sangue periférico de individuos expostos foi proposta como um potencial biomarcador de exposição ao crómio hexavalente. Neste estudo este biomarcador foi aplicado pela primeira vez a um grupo de trabalhadores expostos predominantemente a crómio trivalente. O número de ligações cruzadas DNAproteínas encontrava-se elevado de forma significativa em ambos os grupos de trabalhadores expostos, quer a Cr(III) como a Cr(VI). Apesar dos valores mais elevados terem sido encontrados em soldadores, é de salientar que o facto de se registar um aumento significativo de ligações cruzadas em trabalhadores de curtumes reforça a hipótese inicial da exposição crónica a compostos de Cr(III) poder resultar na chegada de uma relevante dose biologicamente activa de crómio ao interior da célula, apesar da potencial barreira que as membranas celulares representam para esta forma do metal. O potencial stress oxidativo em células expostas in vivo a compostos de crómio foi também investigado durante este estudo, através da determinação da concentração de produtos de peroxidação lipídica (substâncias reactivas ao ácido tiobarbitúrico) em amostras de urina dos individuos estudados. Esta concentração, foi encontrada elevada de forma significativa em ambos os grupos de trabalhadores em relação ao valor obtido no grupo controlo. Através da determinação dos níveis de antioxidantes do tipo tiol (glutatião e cisteína) em linfócitos de sangue periférico dos mesmos individuos foi observada uma marcada e significativa deplecção de glutatião total no grupo dos soldadores, que poderá estar relacionada com uma maior actividade oxidante do crómio hexavalente ao qual estes trabalhadores estão expostos. Foi ainda avaliada a resposta in vitro de linfócitos de sangue periférico de trabalhadores de curtumes a uma dose de teste de um genotóxico conhecido (bleomicina). A resposta foi avaliada através da frequência de micronúcleos em células com citocinese bloqueada após a exposição a uma baixa concentração de bleomicina, um radiomimético. Linfócitos do grupo controlo foram submetidos ao mesmo tratamento para estabelecimento de um termo de comparação. Foi registado um excesso de lesão genética em linfócitos de trabalhadores de curtumes, cujo valor se encontra no limiar de significância estatistica. Este excesso indica uma potencial sensibilização das células destes individuos para uma agressão genética posterior. Como uma primeira abordagem ao papel da susceptibilidade genética na toxicologia ocupacional dos compostos de crómio, foi avaliada a influência do genótipo da glutatião S-transferase T e M (GSTT1 e GSTM1) nos resultados dos biomarcadores estudados. Não foi encontrada qualquer influência aparente destes polimorfismos na absorção ou toxicidade do crómio neste ensaio. É importante referir que a análise estatistica da influência de parâmetros genéticos na susceptibilidade de um grupo de individuos necessita um número considerável de casos estudados de modo a obter amostras representativas de cada um dos genótipos em estudo. Como conclusão, os resultados obtidos durante este estudo permitem reforçar a importância da determinação de ligações cruzadas em linfócitos de sangue periférico como um biomarcador de exposição a compostos de crómio trivalente e hexavalente, fornecendo uma avaliação da dose biologicamente activa do metal a nível celular. Os resultados indicam ainda um potencial risco genotóxico e de stress oxidativo associado à exposição ocupacional dos trabalhadores nas industrias estudadas, que poderá ser devido a alguns ou vários dos compostos presentes no ambiente industrial, incluindo os compostos de crómio.
Descrição: Tese de doutoramento em Farmácia (Toxicologia), apresentada à Universidade de Lisboa através da Faculdade de Farmácia, 2003
URI: http://hdl.handle.net/10451/12395
Designação: Doutoramento em Farmácia
Aparece nas colecções:FF - Teses de Doutoramento



FacebookTwitterDeliciousLinkedInDiggGoogle BookmarksMySpace
Formato BibTex MendeleyEndnote Degois 

Todos os registos no repositório estão protegidos por leis de copyright, com todos os direitos reservados.

Ferramentas administrativas