Toxicologia em manchete: O impacto de metais tóxicos na produtividade agrícola

No dia 01 de fevereiro de 2016, a agência FAPESP noticiou um estudo desenvolvido na Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz da Universidade de São Paulo (Esalq-USP) sobre o impacto de metais tóxicos na produtividade agrícola, onde mostram os efeitos da contaminação do solo e da água, em destaque o alumínio e o cádmio, gerando problemas para a agricultura e consequentemente para a saúde. O alumínio (Al) é um dos elementos mais abundantes da crosta terrestre correspondendo com aproximadamente 8% de sua massa. Na natureza o alumínio é encontrado de várias formas, sempre combinado com outros elementos devido sua elevada reatividade sendo encontrado nas formas de óxidos, hidróxidos, silicatos e nas formas hidrossolúveis como sulfatos, nitratos e cloretos e ainda em pedras preciosas como rubis e safiras. O Cádmio (Cd) está presente no ambiente devido a contaminações provocadas principalmente por explorações mineiras, indústria de corantes e pilhas, fundições, como estabilizante de plásticos, em galvanizações e outras atividades industriais. O cádmio é um metal pesado que mesmo com concentrações residuais é capaz de produzir efeitos tóxicos, nomeadamente a nível pulmonar, renal, hepático, cardiovascular e reprodutivo.

Alumínio

Considerado um microcontaminante ambiental de origem natural ou da atividade humana, o alumínio é largamente utilizado em sistemas municipais e industriais de tratamento de águas e efluentes na forma do policloreto de alumínio (PAC) e sulfato de alumínio. A dosagem desregulada destes insumos químicos eleva a concentração de alumínio na água de abastecimento direcionada ao consumo humano ou nos efluentes lançados em corpos d’água. 

Nas plantas o alumínio desfavorece o crescimento radicular, a absorção de água e, portanto, a produtividade agrícola, sendo o controle de sua concentração e disposição no solo uma estratégia econômica de otimização agronômica.  No solo, o alumínio promove acidificação pela liberação de íons H+ e alternativas engenhosas de baixo custo podem ser utilizadas para amenizar este fato. Algumas estratégias já praticadas no Brasil por indústrias de papel e celulose utilizam uma mistura de resíduos minerais como corretivos agrícolas da acidez de solos e complemento de macronutrientes como o cálcio. Ao corrigir o pH do solo o alumínio torna-se indisponível para o vegetal inibindo os efeitos adversos deste metal para as plantas.

A Food and Drug Administration (FDA) considera cinco microgramas (mcg ou µg ou 10-6 g)  a quantidade máxima diária tolerada para consumo humano com segurança, as quantidades que excedem esse limite são responsáveis por sérios efeitos adversos no sistema nervoso central e ossos, onde ocorre sua maior deposição pela pouca irrigação sanguínea.

Nos sistemas biológicos, o alumínio compete com cátions, especialmente o Mg2+ e se liga ao citrato na corrente sanguínea. A maior parte do Al3+ no sangue se liga à transferrina, cerca de 89%, podendo acessar o SNC através do sistema comum ao transporte de ferro via endocitose mediada por complexo receptor-transferrina.  Ele pode levar à mineralização direta de osteócitos ou à perda de fosfato, o que por consequência alterará a mineralização medular.

Algumas das ações neurotóxicas do alumínio podem ser parcialmente explicadas pela sua ação subcelular e genotóxica em DNAs de neurônios e outras células. A inclusão de ações nucleares, como a do alumínio ao fosfato do DNA e das bases, aumenta a kigação histona-DNA, alterando a troca entre cromátides irmãs, diminuindo, assim a divisão celular. As ações citoplasmáticas incluem alterações conformacionais na modulação da calmodulina que por sua vez, levam ao aumento nos níveis de cálcio intracelular.

Cádmio

O cádmio encontrado em ambiente natural como águas superficiais e solos agrícolas provém quase que exclusivamente de fontes de poluição do descarte irregular de baterias, tintas e outros resíduos específicos. Como minério, está presente em pequenas quantidades como impureza de minérios de zinco no caso do carbonato de zinco (ZnCO3), ou de forma mais rara como sulfeto de cádmio (CdS).

Mesmo em pequenas concentrações o cádmio pode alterar o metabolismo de plantas induzindo-as ao estresse, provocar alterações na taxa de divisão celular e alterações cromossômicas. Nenhuma manifestação visível se apresenta nas plantas contaminadas com concentrações significativas de cádmio, no entanto, o fato de provocar alterações intracelulares e ser sujeito à bioacumulação na cadeia trófica exige uma postura séria no controle deste metal nas culturas agrícolas.

A fitorremediação é uma técnica de tratamento de solos contaminados que se baseia no plantio de culturas que absorvem sais ou metais do solo deixando-o em condições favoráveis para o plantio de culturas destinadas ao consumo humano. O projeto da Esalq-USP noticiado pela FAPESP cita a espécie Dolichos lablab como um exemplo de vegetal fitorremediador, mas não referencia a destinação da matéria orgânica originada pelo cultivo durante a fase de tratamento do solo. Espécies não designadas para alimentação são favoráveis para fitorremediação de solos com substâncias que podem se bioacumular. Esta leguminosa também é utilizada para alimentação animal e deve-se atentar ao risco do metal retornar a cadeia alimentar. 

Nos humanos absorção pulmonar é maior que absorção gastrointestinal e que é dependente da especiação química, do tamanho e da solubilidade da partícula. Após essa absorção o cadmio é amplamente distribuído através do organismo, principalmente fígado e rins, na forma de íons ligados a eritrócitos, à albumina e a tioneína do eritrócito. Sua eliminação é lenta devido a çigação do cadmio às metaloteínas, proteínas ricas em cisteína que é capaz de se ligar até 7 atomos de Cd por molécula, contidas nos tecidos.

Inicialmente o cádmio circula no plasma, primeiramente ligado à albumina, atinge o fígado, onde ocorre a ligação com a metalotionina, e volta para a corrente sangüínea. O metabolismo da metalotionina no fígado e nos rins é relativamente independente da via de exposição: exposição via inalação induz metalotionina no pulmão e a exposição oral induz a metalotionina no intestino. O complexo cádmio-metalotionina é filtrado pelos glomérulos renais e reabsorvido do filtrado glomerular no túbulo proximal. A metalotionina ligada ao cádmio é filtrada através dos glomérulos para a urina primária, o complexo cádmio-metalotionina é subseqüentemente reabsorvido da urina primária e é biotransformado em peptídeos e aminoácidos menores.

Nas situações de exposição crônica, a toxicidade se expressa nos rins em nível de túbulo proximal provocando danos celular com proteinúria (principalmente proteínas de baixo peso molecular como, por exemplo, a b2-microgobulina), glicosúria, aminoacidúria, poliúria, decréscimo de absorção de fosfato e enzimas. Os mecanismos cardiotóxicos do cádmio parecem estar ligados principalmente à peroxidação, que ocorre devido à comprovada depleção da superóxido-desmutase e GSH-Px (glutationa peroxidase).

O alumínio e o cádmio não são elementos essenciais ao corpo humano e a importância destes metais reside no efeito tóxico e acumulativo. O estudo do efeito do alumínio e cádmio em culturas agrícolas destinadas à alimentação pretende subsidiar campanhas de controle no primeiro nível trófico da cadeia alimentar e impedir que os metais cheguem aos seres humanos em concentrações tais que, aliadas a característica cinética lenta destes metais no organismo, tornem-se potenciais perigos de danos irreversíveis à saúde humana.

Referências

ARANTES, José Tadeu. O impacto de metais tóxicos na produtividade agrícola. 2016. Disponível em: . Acesso em: 01 fev. 2016.

AZEVEDO, Fausto Antonio de; CHASIN, Alice A. da Matta. METAIS: GERENCIAMENTO DA TOXICIDADE. São Paulo: Atheneu, 2003.

LOOS, Ricardo et al. RISCOS RELACIONADOS À INTOXICAÇÃO POR ALUMÍNIO. Infarma, Distrito Federal, v. 24, n. 1-8, p.120-123, fev. 2013.

SILVA JUNIOR, Ademir Ferreira da. Intoxicação crônica experimental com alumínio: padrões degenerativos, comportamentais e terapia experimental com magnésio após lesão hipocampal. 2013. 112 f. Tese (Doutorado) - Curso de Neurociências e Biologia Celular., Universidade Federal do Pará, Belém, 2013. Disponível em:. . Acesso em: 10 fev. 2016.

Index UNESP de Elementos da Tabela Periódica - Cádmio. Disponível em: . Acesso em: 04 de fevereiro de 2016.

Index UNESP de Elementos da Tabela Periódica - Alumínio. Disponível em: . Acesso em: 04 de fevereiro de 2016.

Transformação de resíduos em corretivos de solos – caso Fibria Papel e Celulose. Disponível em: < http://www.revistatae.com.br/noticiaInt.asp?id=4509 Acesso em: 04 de fevereiro de 2016.

Informações sobre a leguminosa Dolichos lablab. Disponível em: http://www.wolfseeds.com/produtos/leguminosas/lab-lab/. Acesso em: 04 de fevereiro de 2016.

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