JBRA Assist. Reprod. 2010;14(4):38-42
ARTIGO DE REVISÃO
doi: 10.5935/1518-0557.2010.14.4.07
1G&O Ginecologia e Obstetrícia da Barra, Reproduçao Humana – RJ
2Pontificia Universidade Católica - MG
3Fundação Oswaldo Cruz / Escola Nacional de Saúde Pública / Estudos da Saúde do Trabalhador e Ecologia Humana / Laboratório de Toxicologia / Setor de Metais- Brasil
Este trabalho foi financiado parcialmente pela FAPERJ, Processo E-26-171214 -2005.
RESUMO
A condição especial de acesso ao sangue e fluidos humanos (folicular e seminal) dos casais nas clínicas de reprodução assistida provê portanto a oportunidade ideal para se observar “in vitro” os gametas, a qualidade embrionária e tentar a identificação de potenciais efeitos dos contaminantes ambientais como chumbo e cádmio na reprodução humana.. Esta é a base do nosso projeto de estudo ambiental, dentro de um Grupo de Estudos Multidisciplinar de Saúde Reprodutiva, que tem se desenvolvido a partir de 2005. A visão crítica de uma informação científica proveniente de áreas multi e interdisciplinares certamente irá melhorar a saúde reprodutiva. A plausibilidade do efeito ambiental, se possível de comprovação,estabelece outro paradoxo, o dos casais que podem daí necessitar uma técnica de reprodução assistida que introduz novos riscos ambientais para gametas e embriões.
Palavras-chave: ambiente, chumbo e cádmio, reprodução humana
ABSTRACT
A special condition of access to blood and human fluids (follicular and seminal) of couples in assisted reproduction clinics therefore provides an ideal opportunity to observe in vitro the gametes, embryo quality and try to identify potential effects of environmental contaminants as lead and cadmium in human reproduction. This is the basis of our environmental study within a Multidisciplinary Study Group for Reproductive Health, which has been developed since 2005.A critical view of scientific information from multi-and interdisciplinary areas will certainly improve reproductive health. The plausibility of the environmental effect, if possible to be demonstrated, provides another paradox, the couples who may then need an assisted reproduction technique, that also involve environmental potential problems to gametes and embryos.
Key words: environment, lead and cadmium, human reproduction
INTRODUÇÃO
A população humana vem crescendo em todo o planeta. Os efeitos desta situação preocupam vários especialistas, resultando numa nova ciência, a Ecologia Humana Reprodutiva, que estuda as decisões humanas procriativas, a fecundidade e a fertilidade, relacionadas às condições bióticas (relações com outros seres) e abióticas (ligadas a fatores fisico-químicos) que cercam os seres humanos (Souza et al., 2003).
Carson em 1962, em seu livro Silent Spring propôs que havia correlação direta entre as modificações introduzidas no meio ambiente, principalmente pela utilização de substâncias químicas em larga escala na agricultura, e a incidência de câncer na espécie humana. Até hoje não há comprovação de que esta correlação exista ou tenha existido. No entanto, a partir de então, passou-se a prestar mais atenção entre a questão da contaminação ambiental e seus possíveis efeitos na saúde humana. Hawkins em 1994, revendo o livro de Carson chama a atenção de que a autora indiscutivelmente apresentou uma nova premissa na relação entre humanos e a utilização de substàncias químicas e a consequência ambiental. A preocupação com a exposição a metais e os efeitos em humanos têm sido mostrada em estudos da saúde ocupacional (Anntilla & Sallmen, 1995; Claman, 2004). Entretanto, poucos deles têm sido desenvolvidos com o objetivo de correlacionar a exposição ambiental a esses metais e a saúde reprodutiva. A exposição prolongada durante a vida adulta, e mesmo no período pré-natal, a metais tais como chumbo, mercúrio, cádmio, urânio e manganês têm sido correlacionados a efeitos adversos na reprodução, em várias espécies (Andrew et al., 1994; Ratcliffe et al., 1996). Entre estes efeitos podemos relacionar o aborto espontâneo, a morte fetal intra-útero e o parto prematuro. Estudos “in vitro”, utilizando camundongos, mostram que a exposição breve aos metais pode ser prejudicial para o desenvolvimento embrionário, sabidamente o chumbo, o lítio e o cádmio. Hanna e colaboradores em 1997 mostraram que o mercúrio, o chumbo e o cádmio, entre outros, são embriotóxicos mesmo em concentrações relativamente baixas (Wide, 1978; Fernandez & Izquierdo, 1983; De et al., 1993).
Muitos especialistas em reprodução, acreditam que oócitos e embriões potencialmente estão expostos “in vivo” aos vários fatores ambientais durante as etapas de maturação e desenvolvimento. Nos oócitos humanos, em estágio de prófase I por muitos anos, este lapso de tempo até a maturação resulta em alta possibilidade da célula sofrer influências de fatores ambientais que alterem o seu metabolismo. Por outro lado, mesmo os embriões podem sofrer influências ambientais. Durante a migração pelas tubas até a chegada ao útero ocorre a ativação do genoma embrionário e, nesta etapa, o embrião é muito susceptível a influências externas. Os metais “pesados” são aqueles situados entre o cobre e o chumbo na tabela periódica, quimicamente caracterizados por serem altamente reativos e bioacumuláveis, ou seja, os organismos não são capazes de eliminá-los e eles também não tem qualquer função no organismo, determinando muitas doenças já descritas a partir desta acumulação.
A condição especial de acesso ao sangue e fluidos humanos (folicular e seminal) dos casais numa clínica de reprodução provê portanto a oportunidade ideal para se observar “in vitro” os gametas, a qualidade embrionária e tentar a identificação de potenciais efeitos dos contaminantes ambientais na reprodução humana. Esta foi a base do nosso projeto de estudo ambiental, dentro de um Grupo de Estudos Multidisciplinar de Saúde Reprodutiva, que tem se desenvolvido a partir de 2005 (Benoff et al., 2003; Souza et al., 2006).
Chumbo (Pb)
É um dos poluentes ambientais mais comuns, tóxico para homens e animais, sem qualquer função fisiológica conhecida no organismo, e que se acumula durante toda a vida. Entra no corpo principalmente por inalação ou ingestão e 90% do chumbo corpóreo se armazena nos ossos. A distribuição do chumbo segue modelo de três compartimentos- sangue, tecidos moles (rins, medula óssea, fígado e cérebro) e tecidos mineralizados (ossos e dentes), com meias-vidas neles de 36dias, 40 dias e 27 anos. No sangue a concentração é menor que 2% do total corpóreo, mas cerca de 5% da concentração plasmática representa a fração lábil e biologicamente ativa, capaz de cruzar as membranas celulares e causar seus efeitos tóxicos (Moreira & Moreira, 2004a).A exposição ambiental ao chumbo está associada a múltiplas fontes tais como tintas, soldas de latas de alimentos e encanamentos de água potável. Este metal encontra-se principalmente no a r, poeira doméstica, no lixo das ruas, solo, água e alimentos. As plantas e animais podem absorver o chumbo, tornando-se também fontes de contaminação.São inúmeras as atividades industriais que podem ocasionar contaminação ambiental pelo chumbo. Atualmente, as fábricas e reformadoras de baterias, reparadores de radiadores, fundições secundárias, incluindo refino de metais constituem as principais fontes de contaminação ambiental e ocupacional ao chumbo nos países em desenvolvimento (Quiterio et al., 2001).A concentração de chumbo no sangue é aceita como um indicador válido de exposição total ao chumbo e, consequentemente, de risco à saúde. Entretanto, refete exposição ambiental recente, enquanto que o conteúdo de chumbo no osso (Pb-O) refete exposição acumulada. O Pb-O tem uma relação mais direta com os níveis de chumbo plasmático do que no sangue total, o que significa que Pb-S pode não representar adequadamente os teores deste elemento no plasma (Moreira & Moreira, 2004b).Os metais pesados podem danificar qualquer atividade biológica,e a toxicidade resulta, principalmente, da capacidade do chumbo em inibir ou imitar a ação do cálcio e interagir com proteínas. O chumbo interfere no funcionamento das membranas celulares, formando complexos estáveis com ligantes contendo enxofre, fósforo, nitrogênio ou oxigênio, que funcionam como doadores de elétrons.A legislação brasileira não estabelece níveis biológicos máximos aceitáveis nos sedimentos e solos, enquanto determina um índice biológico máximo permitido (IBMP) de exposição, de 60µg dL-1 segundo a NR7-1994 (Brasil, 1994). Este dado deveria ser reavaliado, desde que mesmo os níveis de 30µg, redefinidos pela American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) em 1998, já estão defasados Haber & Maier, 2002).Ao mesmo tempo que hoje se entende a necessidade de esforços no sentido de localizar populações de risco para exposição ao chumbo e a utilização de medidas preventivas como a remoção de aditivos, tintas, vasilhas de alimentos, cosméticos, programas de combate à desnutrição ( que mobiliza o chumbo desde o osso), melhores locais de trabalho, fiscalização mais cuidadosa, pesquisas devem buscar esclarecer mecanismos ainda obscuros.A relação entre exposição e efeitos é dinâmica, grandes exposições agudas não precisam ocorrer para resultar num envenenamento por chumbo. Pequenas exposições, por pouco tempo, podem ficar acumuladas, sendo liberadas lenta e continuamente, determinando efeitos.
Chumbo e fertilidade
Os efeitos reprodutivos masculinos secundários decorrentes da exposição ao chumbo sempre foram motivo de polêmica em estudos mais antigos. Isto se deve ao fato de existirem dificuldades metodológicas e de interpretação de resultados nesse tipo de investigação, tendo em vista as inúmeras variáveis que confundem e a dificuldade em se estabelecer valores de referência para determinadas variáveis estudadas. Mais recentemente, alguns trabalhos epidemiológicos, bem desenhados e conduzidos, têm demonstrado relação entre índices de infertilidade masculina, avaliada a partir de contagem de espermatozóides e aumento de formas anormais dos mesmos, e exposição ocupacional a chumbo em concentrações dentro dos limites de tolerância. Apesar desses resultados, o tema continua polêmico em função dos inúmeros fatores causais envolvidos (dieta, hábitos de fumar e beber, uso crônico de medicamentos, exposições ambientais inadvertidas, fatores genéticos, entre outros) que se sobrepõem na definição de fertilidade humana (Azevedo & Chasin, 2003).Os efeitos do chumbo sobre o sistema reprodutor masculino em humanos não foram bem caracterizados. Os dados disponíveis apoiam uma conclusão experimental de que os efeitos sobre os testículos, incluindo contagem reduzida de espermatozóides e redução na motilidade, podem resultar de exposição crônica com níveis de Pb-S de 40 a 50 µg.dL-1. Bonde e colaboradores em 2002, concluíram que são improváveis os efeitos adversos do chumbo sobre a função testicular em concentrações abaixo de 45 µg.dL-1. De acordo com Marchlewicz em 1994, o chumbo é encontrado somente no citoplasma dos macrófagos no tecido intersticial, e atravessa a barreira hemato-epidídimica.. Gandley e colaboradores em 1999, estudaram o efeito da exposição a níveis relativamente baixos de acetato de chumbo (25 e 250 ppm) sobre a fertilidade e viabilidade de descendência em ratos machos. Esses autores concluíram que a fertilidade foi reduzida com níveis de Pb-S na faixa de 27 a 60 µg.dL-1 e que a expressão genômica inicial foi afetada nos embriões cujos pais apresentavam concentrações de Pb-S entre 15 e 23 µg.dL-1. Apesar de o polimorfismo genético do ácido delta-aminolevulínico desidratase parecer modificar a associação entre o Pb-S e zinco protoporfrina, não foram encontradas alterações para coproporfrina urinária e contagem ou concentração de esperma em empregados de uma fundição de zinco-chumbo (Alexander et AL., 1998).Um estudo investigou o conteúdo de chumbo no fuído ovariano folicular de 23 mulheres. Além disso, o efeito direto do chumbo sobre a morfologia e produção de progesterona por cultura de células granulosas de seis mulheres foi investigado num experimento in vitro. O grupo concluiu que os níveis de chumbo no fuído ovariano folicular pareciam não representar risco com respeito à secreção de progesterona pelo ovário (Paksy et al., 2001). Há evidências qualitativas suficientes para apoiar a conclusão de que níveis elevados de exposição ao chumbo causam efeitos adversos significativos sobre a reprodução humana. Entretanto, os dados não permitem estimar que níveis de Pb-S causariam danos em mulheres; em homens, essa definição é apenas especulativa (Moreira & Moreira, 2004a).O grande desafo na saúde reprodutiva, como nos processos biológicos em geral, é esta percepção do risco, associada à necessidade de identificar a ocorrência de um elemento em diferentes formas, com labilidade que pode comprometer a identificação de concentrações baixas e mesmo assim que poderiam ter importância biológica. No Brasil, os artigos originais sobre os níveis de chumbo no fuído folicular e líquido seminal e seus efeitos na fertilidade são inexistentes. Assim sendo, faz-se necessária a realização de estudos nas populações brasileiras férteis e inférteis. A informação paralela das condições dos individuos estudados, incluindo hábitos diários e estilo de vida, trabalho, lazer, poderia contribuir para montar este entendimento. Também, seria importante se estabelecer técnicas adequadas de análise de especiação, ou seja, que pudessem identificar diferentes espécies químicas em uma amostra, com detectores extremamente sensíveis e seletivos. Estes foram os objetivos iniciais de nossos estudos, que já resultaram em algumas publicações (Taitson & Souza, 2008; Moreira et al., 2008; Costa et al., 2009; Silva et al., 2009).
Cádmio (cd)
É um metal branco-azulado, à temperatura ambiente apresenta-se estável e em estado sólido, É relativamente pouco abundante e dos mais tóxicos, apesar de ser um elemento químico essencial, necessário em quantidades muito pequena. Sua função biológica não é muito clara. Normalmente encontrado em minas de zinco, ao qual está frequentemente associado, na forma de sulfeto, sendo frequentemente um sub-produto do refino do zinco. Oxida-se lentamente ao ar, com a umidade. Em contato com ácidos, como os orgânicos alimentares, resulta em sais com toxicidade. Aquecido a temperaturas elevadas, emite vapores amarelo-avermelhados de óxido de cádmio (Moreira, 1993).O Cd tem sido utilizado industrialmente nos últimos vinte e cinco anos, por exemplo no revestimento eletrolítico dos metais, na preparação de ligas para soldaduras, em células fotoelétricas e, principalmente, nos eletrodos das baterias recarregáveis de telefones, calculadoras, etc. São fontes de contaminação os alimentos e bebidas, mais concentrado em mariscos, ostras e peixes de água salgada, alguns tipos de chá, a fumaça do cigarro e até mesmo alguns ftoterápicos. As plantas absorvem mais rapidamente o Cd do solo do que outros metais, como o chumbo pois é facilmente absorvido pelo sistema radicular. A utilização crescente das pilhas e baterias, assim como seu descarte desordenado levam a grandes potenciais de contaminação (Alloway,1990).Os alimentos se constituem na maior fonte de exposição ao cádmio para populações de regiões não poluídas e para indivíduos não fumantes, uma vez que esse metal entra na cadeia alimentar humana através das plantas e produtos alimentícios de origem animal. Fumantes podem absorver quantidades comparáveis à ingestão diária (uma ingestão de 0,1 a 0,2 µg de cádmio por cigarro, com 50% de absorção) e, assim, formar um grupo especial nas investigações sobre exposição ao cádmio (Tsaley & Zaprianov, 1985).O cádmio entra no organismo, principalmente, por inalação e ingestão. Os pulmões absorvem de 10 a 40% do cádmio inalado, enquanto que o cádmio ingerido através dos alimentos e da água é pouco absorvido pelo trato gastrointestinal (5-7%), sendo a maior parte eliminado pelas fezes. Porém, deficiências de cálcio, ferro e proteínas aumentam a taxa de absorção do cádmio ingerido, como é o caso da população brasileira que tem hábitos alimentares comprometidos e fumantes (boa parte da população) que podem absorver quantidades comparáveis à ingestão diária. O grau de absorção gastrointestinal é dependente da forma química, da dose ingerida de cádmio e de características individuais, tais como gênero e idade (Queiroz & Waissmann, 2006).O principal mecanismo de absorção, distribuição e excreção do cádmio se dá através da sua interação com a proteína metalotioneína, que é encontrada em todos os tecidos, inclusive nos rins, fígado, coração, cérebro, pele, músculos e pulmões. O cádmio absorvido por via pulmonar é transportado pelo sangue para vários tecidos e órgãos, sendo acumulado principalmente nos rins e fígado. O cádmio absorvido é eliminado lentamente, a maior parte pela urina. A córtex renal (camada mais externa) pode reter 33% da carga total de cádmio, o fígado 14%, os pulmões 2% e o pâncreas, menos de 1%. Os 50% restantes são distribuídos entre os outros tecidos, tais como pulmões, aorta, coração e músculos, em ordem decrescente (ATSDR, 1998).A meia vida biológica é muito longa, cerca de 30 anos, e aparentemente não há mecanismos de controle da excreção. A exposição aguda, via pulmonar, pode resultar em edema e irritação respiratória, enquanto a inalação crônica leva a prejuízos renais.Os níveis de absorção de Cd considerados como “seguros” pela OMS (Organização Mundial de Saúde) correspondem a 500µg-semana. Em áreas não poluidas a maior fonte é o cigarro, estimando-se uma ingesta de 0,2 a 1 µg por cigarro fumado. Esta ingesta chega a 10-30 µg-dia em alguns países europeus com maior quantidade de mariscos e arroz nas suas refeições. Estima-se que um americano-a média tenha cerca de 30mg de Cd acumulada em seu organismo (Wu et al., 2008).A toxicidade depende dos níveis orgânicos dos íons protetores zinco, cobre, ferro e cálcio.O cádmio especificamente inibe enzimas que contem os grupos sulfidrilas. Também apresenta afinidade com outros ligantes e estas ações de inibição enzimática são as responsáveis pela toxicidade.O cádmio no sangue refete exposição recente, uma vez que aumenta durante os primeiros 4 a 6 meses de exposição e depois sua concentração é proporcional à intensidade de exposição, enquanto que o cádmio na urina refete o conteúdo corporal quando o nível de exposição é baixo, isto é, quando o nível crítico no córtex renal não é atingido. No caso de níveis altos de exposição, a concentração de cádmio nos rins se aproxima do nível crítico (há saturação dos sítios ativos) e o Cd-U passa a refetir exposição recente. O Cd-U é, pois, um indicador para exposição, quando ainda não há disfunção renal. No caso de danos aos rins, induzidos pelo cádmio, o Cd-U não está quantitativamente correlacionado à exposição.
Cádmio e fertilidade
Os efeitos do cádmio no aparelho reprodutivo foram relatados em estudos realizados em animais de experimentação. Muitos trabalhos tem sugerido efeitos do Cd nas células germinativas masculinas.Nestes, o cádmio mostrou induzir necrose em testículos, resultando em infertilidade irreversível; diminuição da mobilidade de espermatozóides e espermogênese; decréscimo dos teores de testosterona(21,36) e alterações do ciclo reprodutivo nas fêmeas.Até os dias de hoje, ainda são escassos os estudos realizados em fluido folicular e líquido seminal para investigação da relação do cádmio com a infertilidade na população brasileira (Azevedo & Chasin, 2003; Wu et al., 2008).
Observações iniciais e desdobramentos futuros
A partir da busca da literatura especializada, verificamos uma grande dificuldade na metodologia da quantificação dos metais nos fluidos biológicos do sistema reprodutivo humano. Os efeitos potenciais na reprodução permanecem controversos, provavelmente também devido às dificuldades metodológicas e sua interpretação, desde que múltiplas variáveis incluindo os procedimentos analíticos dificultam o estabelecimento dos valores de referência. Tornou-se então um ponto capital se estabelecer uma metodologia própria, confável, adequada para utilização nos laboratórios clínicos.Moreira e colaboradores em 2010, em trabalho recentemente submetido a publicação, expôs a metodologia desenvolvida e testada, que foi executada em nosso estudo clínico piloto, que está sendo finalizado, comparando-se casais inférteis submetidos a reprodução assistida versus casais que gestaram sem dificuldades e que já pararam de amamentar por pelos menos 12 meses.A visão crítica de uma informação científica proveniente de áreas multi e interdisciplinares certamente irá melhorar a saúde reprodutiva. Torna-se impossível progredir nesta área sem a participação e discussão frequente dos vários olhares sobre o tema. Este foi inclusive o objetivo do periódico Summit, chamando a atenção da extrema importancia dos estudos colaborativos (Woodruff et al., 2008).São questões pertinentes, por exemplo, a interrogação sobre a possibilidade de efeitos transgerações, genéticos ou epigenéticos na origem, assim como diferenças de concentrações em pequenos foliculos como possíveis marcadores de exposição crônica (Silberstein et al., 2006). A plausibilidade do efeito ambiental sendo possível, novamente estabelece-se outro paradoxo, o dos casais que podem daí necessitar uma técnica de RA, que por sua vez também gera potencialmente vários aspectos de contaminação instrumental, química e física. Prevemos entáo novamente uma sequência mais ampla, com o aumento da informaçao às populações envolvidas direta ou indiretamente, no contexto da infertilidade, ocupacionalmente ou no contexto ambiental, sem acesso às técnicas de RA. Tudo contribuirá para uma finalidade maior, ou seja, o desenvolvimento de políticas públicas com a determinação de avaliações locais, níveis nacionais e regulamentações clara, maiores recursos para as pesquisas, paricipação do meio científico nas decisçoes e, principalmente, enumerando novamente conceitos advindos como justiça ambiental e justiça reprodutiva.
Este trabalho foi financiado parcialmente pela FAPERJ, Processo E-26-171214 -2005.
Alloway BJ. Heavy metals in soils. New York; John Wiley Inc; 1990.
Azevedo FA, Chasin AAM. Metais: Gerenciamento da Toxicidade. São Paulo: Editora Atheneu; 2003.
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