Exposição humana a xenobióticos ambientais e sua inter-relação com danos oxidativos e a função cardiovascular

Abstract

Os efeitos adversos à saúde desencadeados pela exposição à poluição atmosférica estão sendo muito discutidos. Estudos têm mostrado associações entre a exposição a poluentes atmosféricos, especialmente ao material particulado, e doenças cardiovasculares. Estas partículas, por sua vez, possuem diversas substâncias tóxicas adsorvidas, como os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) e metais. O metabólito urinário 1-hidroxipireno tem sido utilizado como um biomarcador para avaliar a exposição aos HPAs presentes no ambiente urbano originados pela emissão veicular. Neste trabalho, foi avaliada a exposição ocupacional aos xenobióticos ambientais e sua inter-relação com a inflamação/aterosclerose e danos oxidativos. Os grupos de estudo deste trabalho foram constituídos por taxistas da cidade de Porto Alegre e indivíduos com atividades administrativas (controles). Neste sentido, a exposição ocupacional aos poluentes ambientais foi avaliada através da quantificação dos biomarcadores de exposição e efeito. Além disso, foram quantificados os níveis de Hcy, ox-LDL e ox-LDL-Ab e a medida da espessura das camadas íntima e média das carótidas (EIMC) pelo exame de ultrassom. Adicionalmente, metais foram quantificados tanto no material particulado como no sangue dos participantes deste estudo. Em relação ao material particulado 2,5 μm foi observada uma concentração média de 12.4 ± 6.9 μg m-3. No capítulo I, verificou-se que os níveis de 1-hidroxipireno estavam aumentados nos taxistas em comparação ao grupo controle (p<0,05). Os mediadores inflamatórios, a peroxidação lipídica, a oxidação de proteínas, bem como os níveis de Hcy, ox-LDL e ox-LDL-Ab também estavam aumentados (p<0,05) e as atividades das enzimas catalase, glutationa peroxidase e glutationa S-transferase estavam diminuídas nos taxistas quando comparadas ao grupo controle (p<0,05). O 1-hidroxipireno foi positivamente associado com os biomarcadores inflamatórios (IL-1β, IL-6 e TNF-α) e negativamente associado com as enzimas antioxidantes (catalase e glutationa S-transferase) (p<0,05). No capítulo II, os resultados demonstraram que os taxistas com comorbidades apresentaram maiores níveis de EIMC em comparação aos taxistas sem comorbidades, porém considerando apenas os taxistas sem comorbidades, 15% apresentaram EIMC acima dos valores de referência. Além disso, observou-se associações positivas entre os níveis de 1-hidroxipireno com Hcy e EIMC (p<0,05). No capítulo III, foi avaliado os níveis sanguíneos dos metais tóxicos e essenciais, bem como sua potencial influência sobre o processo inflamatório, status oxidativo e a função renal. Verificou-se que as concentrações sanguíneas de Hg, As, Pb e Cd estavam aumentadas, enquanto que os níveis de Se, Cu e Zn estavam diminuídos nos taxistas quando comparadas ao grupo controle (p<0,05). Adicionalmente, os níveis de Hg, As e Pb apresentaram associações positivas com as citocinas, Hcy e com o tempo de exposição ocupacional e negativamente com a glutationa peroxidase. Em conjunto, os dados desta tese indicam que os taxistas expostos ocupacionalmente aos poluentes ambientais apresentam elevados níveis de mediadores inflamatórios, danos oxidativos lipídico e proteico, diminuição das enzimas antioxidantes e alteração nos níveis de Hcy, ox-LDL e ox-LDL-Ab. Os resultados indicam que os taxistas apresentam uma maior exposição aos HPAs, comparados aos controles, sendo que esta exposição foi associada diretamente com a inflamação e aterosclerose. Os níveis de Hg, As e Pb também foram associados com inflamação e aterosclerose, porém outras fontes de exposição ambiental a estes xenobióticos precisam ser investigadas. Os taxistas avaliados estão mais propensos a apresentar doenças crônicas, como aterosclerose, relacionadas as múltiplas interações da exposição ocupacional e ambiental à poluição atmosférica. Diante dos resultados, este trabalho demonstrou o papel da poluição contribuindo com a inflamação/aterosclerose que representam importantes preditores para eventos cardiovasculares.

The adverse effects in human health caused by the exposure to air pollutants have been receiving much discussion. Studies have shown an association between exposure to environmental pollutants, especially to airborne particulate matter, and cardiovascular events. These particles contain various chemical compounds adsorbed to their surfaces, such as polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and metals. Urinary metabolite 1-hydroxypyrene is a biomarker used to assess exposure to PAHs in the urban environment generated by vehicular emission. The present study aimed to evaluate the occupational exposure to environmental xenobiotics and its relationship with inflammation/atherosclerosis and oxidative damage. The study population was comprised of taxi drivers and office workers (controls) resident in the city of Porto Alegre. The occupational exposure to environmental pollutants was assessed through the measurement of biomarkers of exposure and effect. In addition, we also analyzed the levels of Hcy, ox-LDL and ox-LDL-Ab and the measurement of carotid intima-media thickness (CIMT) by ultrasound imaging. Additionally, metals were measured in particulate matter and blood samples. In relation to the 2.5 μm particulate matter (PM2.5), we found a mean concentration of 12.4 ± 6.9 μg m-3. In the first chapter, we demonstrated that 1-hydroxypyrene levels were increased in taxi drivers compared to the control group (p<0.05). The inflammatory mediators, lipid peroxidation, protein oxidation as well as Hcy, ox-LDL and ox-LDL-Ab levels were also increased (p<0.05) and catalase, glutathione peroxidase and glutathione S-transferase activities were decreased in taxi drivers (p<0.05). 1-Hydroxypyrene levels were positively associated to inflammatory biomarkers (IL-1β, IL-6 and TNF-α) and were negatively associated to antioxidants enzymes (catalase and glutathione S-transferase) (p<0.05). In the chapter II, our results showed that taxi drivers with co-morbidities had higher CIMT levels compared to taxi drivers without co-morbidities; however, considering only taxi drivers without co-morbidities, 15% showed CIMT above the reference values. Moreover, we found that 1-hydroxypyrene levels were positively associated to Hcy and CIMT (p<0.05). In chapter III, we evaluated toxic and essential blood metals and their potential influence on the inflammatory process, oxidative status and renal function. We observed that the levels of Hg, As Pb and Cd in blood were increased and Se, Cu and Zn levels were diminished in taxi drivers compared to the control group (p<0.05). Additionally, Hg, As and Pb levels showed positive associations to cytokines, Hcy and years of work, and negative associations to glutathione peroxidase. Taken together, all data from this thesis indicate that taxi drivers occupationally exposed to environmental pollutants showed elevation of inflammatory mediators, lipid and protein oxidative damages, decreased antioxidant enzymes and enhanced Hcy, ox-LDL and ox-LDL-Ab levels. PAH exposure was higher in taxi drivers compared to controls, and was directly associated to inflammation and atherosclerosis. Hg, As and Pb levels were also associated to inflammation and atherosclerosis, but other sources of environmental exposure to these xenobiotics need to be investigated. Taxi drivers were more susceptible to the development of chronic diseases, such as atherosclerosis, which were related to the multiple interactions of environmental and occupational exposure to air pollution. In summary, this study demonstrated the role of air pollution in contributing to the induction of inflammation/atherosclerosis in taxi drivers, representing important predictors for cardiovascular events.