Avaliação da toxicidade de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos e suas misturas presentes nos fumos de asfalto

Abstract

Os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) representam risco à saúde humana, pois alguns são comprovadamente cancerígenos. No presente estudo, foram avaliadas as toxicidades aguda e crônica dos HPAs: fluoreno, benzo(b)fluoranteno, 2-nitrofluoreno e benzo(a)pireno, individualmente e em mistura, no modelo alternativo in vivo Caenorhabditis elegans. Foram avaliados a letalidade dos vermes (dose letal 50% - DL50), o efeito dos HPAs sobre o desenvolvimento e estresse oxidativo após exposição aguda (30 min) ou crônica (12h). Os dados experimentais obtidos individualmente foram utilizados para prever os efeitos tóxicos agudos combinados de três misturas. Duas misturas foram preparadas combinando os quatro constituintes proporcionalmente às suas respectivas DL50 (Mix A – toxicidade equipotente) ou DL01 (Mix B), cujos constituintes foram misturados em doses não tóxicas. A mistura C baseou-se em níveis ambientais de HPAs. As DL50 individuais obtidas na avaliação da toxicidade aguda para fluoreno, benzo(b)fluoranteno, 2-nitrofluoreno e benzo(a)pireno foram, respectivamente, 15,44; 8,14; 14,03 e 17,43 mg.L-1. Na avaliação da toxicidade crônica as DL50 individuais encontradas para o fluoreno, benzo(b)fluoranteno, 2-nitrofluoreno e benzo(a)pireno foram 5,47; 2,92; 1,33 e 1,93 mgL-1. Foram aplicados os modelos farmacológicos de adição da dose (AD) e ação independente (AI) para prever os efeitos das misturas. As previsões de DL50 para Mix A, Mix B e Mix C considerando o modelo AD, foram 13,80, 16,64 e 12,07 mg.L-1. Para AI, as previsões foram 9,84, 15,70 e 8,31 mg.L-1. A DL50 experimental observada para Mix A foi de 30,91 mg.L-1 caracterizando um antagonismo em C. elegans. Foram observados sinergismos para Mix B (DL50 10,08 mg.L-1) e Mix C (DL50 7,20 mg.L-1). O desenvolvimento dos vermes foi afetado tanto após exposição aguda ou crônica, bem como as misturas de HPAs. Este efeito foi acompanhado por níveis aumentados de radicais livres, seguido de aumento das enzimas catalase (CAT) e superóxido dismutase (SOD) na avaliação aguda. Na exposição crônica aos HPAs foi observado também alterações na reprodução dos vermes. Verificamos atraso na postura dos ovos, indicando atraso na reprodução do C.elegans. Os desvios encontrados entre os dados experimentais e os dados previstos podem estar relacionados ao perfil metabólico dos componentes da mistura, o que não é previsto pelos modelos matemáticos. Esses resultados demonstram a toxicidade dos HPAs estudados assim como o efeito sinérgico da exposição a mistura destes poluentes. Além disso, foi evidente a participação do estresse oxidativo como um dos mecanismos de toxicidade envolvidos.

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) pose a risk to human health, as some are known to be carcinogenic. In the present study, the acute and chronic toxicities of PAHs: fluorene, benzo(b)fluoranthene, 2-nitrofluorene, and benzo(a)pyrene were evaluated individually and in mixture in the alternative in vivo model Caenorhabditis elegans. The lethality of worms (lethal dose 50% - LD50), the effect of HPAs on development and oxidative stress after acute (30 min) or chronic exposure (12 h) were evaluated. The experimental data obtained individually were used to predict the combined acute toxic effects of three mixtures. Two blends were prepared by combining the four constituents proportionally to their respective LD50 (Mix A - equipotent toxicity) or LD01 (Mix B), whose constituents were mixed in non-toxic doses. Mixture C was based on environmental levels of PAHs. The individual LD50s obtained in the acute toxicity assessment for fluorene, benzo(b)fluoranthene, 2-nitrofluorene, and benzo(a)pyrene were, respectively, 15.44; 8.14; 14.03 and 17.43 mg.L-1. In the evaluation of chronic toxicity, the individual LD50s found for fluorene, benzo(b)fluoranthene, 2-nitrofluorene, and benzo(a)pyrene were 5.47; 2.92; 1.33 and 1.93 mgL-1. Pharmacological dose addition (DA) and independent action (IA) models were applied to predict the effects of the mixtures. The predictions of LD50 for Mix A, Mix B and Mix C considering the model DA were 13.80, 16.64, and 12.07 mg.L-1. For IA, the predictions were 9.84, 15.70, and 8.31 mg.L-1. The experimental LD50 observed for Mix A was 30.91 mg.L-1 characterizing an antagonism in C. elegans. Synergisms were observed for Mix B (LD50 10.08 mg.L-1) and Mix C (LD50 7.20 mg.L-1). The development of worms was affected either after acute or chronic exposure, as well as mixtures of PAHs. This effect was accompanied by increased levels of free radicals, followed by increased catalase (CAT) and superoxide dismutase (SOD) enzymes in the acute evaluation. In chronic exposure to PAHs, changes in the reproduction of worms were also observed. We found delay in egg laying, indicating delay in reproduction of C.elegans. The deviations found between the experimental data and the predicted data may be related to the metabolic profile of the components of the mixture, which is not predicted by the mathematical models. These results demonstrate the toxicity of PAHs studied as well as the synergistic effect of exposure to mixtures of these pollutants. In addition, it was evident the participation of oxidative stress as one of the mechanisms of toxicity involved.