Potenciais efeitos tóxicos de xenobióticos ambientais sobre a saúde infantil no meio rural

Nas últimas décadas, tem ocorrido, em todo o mundo, uma maior preocupação em relação ao aumento na incidência de doenças infantis antes consideradas raras, como câncer, diabetes, desordens neurocomportamentais e desregulação endócrina. Concomitantemente, há um maior reconhecimento de que agentes químicos podem estar envolvidos na fisiopatologia dessas doenças. No ambiente rural, além dos próprios agricultores, as crianças também se encontram expostas a diversos xenobióticos provenientes das atividades agrícolas, incluindo agrotóxicos, metais, nicotina e solventes. Nesta linha, o presente estudo avaliou a exposição ambiental de crianças, filhas de agricultores da região central do RS, em períodos diferentes do ano, através da quantificação de biomarcadores de exposição a metais, agrotóxicos, nicotina e solventes, biomarcadores de dano oxidativo e renal, bem como dosagens hormonais e bioquímicas. Também, possíveis alterações na tireoide foram avaliadas através de exame ultrassonográfico da glândula. No capítulo I, níveis aumentados de cromo (Cr) no sangue, cotinina urinária e microalbuminúria foram encontrados nas crianças em um período de início da aplicação de agrotóxicos, bem como observou-se aumento nos biomarcadores de dano oxidativo malondialdeído (MDA) e proteínas carboniladas (PCO), em relação ao período de colheita do tabaco. Os biomarcadores de exposição (Cr e cotinina) foram associados ao aumento do dano oxidativo. Adicionalmente, os níveis aumentados de Cr foram associados com diminuição de linfócitos e aumento de basófilos. No capítulo II, observamos que alguns metais, especialmente o manganês (Mn) e Cr, apresentavam níveis cronicamente aumentados nas crianças, uma vez que estes estavam acima dos valores de referência recomentados, tanto no sangue quanto no cabelo, nos períodos de baixa e alta exposição aos agrotóxicos. Ambos os metais foram associados a alterações nos níveis circulantes de hormônios tireoidianos (HT), sugerindo possível efeito de desregulação endócrina sobre a glândula tireoide. Os níveis de Mn no cabelo foram, também, associados ao aumento da prolactina sérica nos dois períodos estudados, sugerindo possível efeito adverso dopaminérgico do metal. Outros metais, como arsênio (As) e níquel (Ni) apresentaram níveis elevados no sangue e cabelo no período de alta exposição a agrotóxicos em comparação ao período de baixa exposição. Além do Cr e Mn, 15 chumbo (Pb) e mercúrio (Hg) parecem ter influência sobre os níveis de HT, estando associados ao aumento de hormônio estimulante da tireoide (TSH) e dimuinição do hormônio tiroxina (T4) livre. Adicionalmente, inibição da enzima butirilcolinesterase (BuChE) sérica foi observada no período de alta exposição aos agrotóxicos em relação ao período de baixa exposição, sugerindo exposição aos inseticidas inibidores da colinesterase. Em relação aos parâmetros bioquímicos avaliados, níveis de glicemia de jejum foram significativamente aumentados no período de alta exposição aos agrotóxicos e foram inversamente associados com a atividade da BuChE, indicando um possível efeito adverso dos inseticidas inibidores da colinesterase sobre a homeostase da glicose. As crianças também apresentaram perfil lipídico aumentado nos dois períodos estudados. Portanto, nossos dados, tomados em conjunto, sugerem que crianças residentes no meio rural, são ambientalmente expostas a diferentes xenobióticos, podendo apresentar alterações hematológicas, alterações dos hormônios tireoidianos, dano lipídico, proteico e renal. Tais alterações possivelmente estão relacionadas à co-exposição a diferentes xenobióticos envolvidos nas práticas agrícolas, especialmente metais, agrotóxicos e nicotina. Nossos resultados mostram que, de fato, os xenobióticos ambientais representam fortes determinantes de saúde infantil, podendo estar envolvidos no desenvolvimento de alterações fisiopatológicas e doenças como diabetes, câncer, desordens neurológicas, entre outras.In the last decades, there has been concern worldwide about the increasing incidence of previously rare childhood diseases such as cancer, diabetes, neurobehavioral disorders, and endocrine disruption. Concomitantly, there is greater recognition that chemical agents may be involved in the pathophysiology of these diseases. In the rural environment, in addition to the farmers themselves, children are also exposed to various xenobiotics from agricultural activities, including pesticides, metals, nicotine and solvents. In this line, the present study evaluated the environmental exposure of children, whose parents were farmers in the central region of RS, during different periods of the year, through the quantification of biomarkers of exposure to metals, pesticides, nicotine, and solvents, biomarkers of oxidative and renal damages, as well as hormones and biochemical parameters quantifications. In addition, possible alterations on thyroid was evaluated through ultrasonography examination of the gland. In the chapter I, increased blood levels of chromium (Cr), urinary cotinine and microalbuminuria were found in children at the beginning of the pesticides application period, as well as an increase in the biomarkers of oxidative damage malondialdehyde (MDA) and protein carbonyls (PCO), in relation to the tobacco harvest period, were observed. The biomarkers of exposure (Cr and cotinine) were associated with increased oxidative damage. Additionally, increased Cr levels were associated with decreased lymphocytes and increased basophils. In the chapter II, we observed that some metals, mainly manganese (Mn) and Cr, showed levels chronically elevated in children, as they were above the recommended reference values in both blood and hair in the two periods. Both metals were associated with changes in the circulating levels of thyroid hormones (TH), suggesting possible effect of endocrine disruption on the thyroid gland. The hair Mn levels were also associated with increased serum prolactin in the two studied periods, suggesting a possible dopaminergic adverse effect of this metal. Other metals, such as arsenic (As) and nickel (Ni), had high blood and hair levels in the period of high exposure to pesticides compared to the period of low exposure. In 18 addition to Cr and Mn, lead (Pb) and mercury (Hg) can influence TH levels, being associated with increased TSH and decreased free T4 levels. In addition, inhibition of the enzyme butyrylcholinesterase (BuChE) was observed in the period of high exposure to pesticides in relation to the period of low exposure, suggesting exposure to cholinesterase inhibitors insecticides. Regarding the biochemical parameters evaluated, fasting blood glucose levels were significantly increased during the period of high exposure to pesticides and were inversely associated with BuChE activity, indicating a possible endocrine disrupting effect of cholinesterase inhibitors insecticides on glucose homeostasis. The children also had an increased lipid profile in both studied periods. Therefore, our data, taken together, suggest that children environmentally exposed to xenobiotics in rural areas may present hematological alterations, changes in thyroid hormones, lipid, protein and renal damage. Such alterations were related to co-exposure to different xenobiotics involved in agricultural practices, mainly metals, agrochemicals and nicotine. Our results showed that, in fact, environmental xenobiotics represent strong determinants of childhood health, and may be involved in the development of physiopathological alterations and diseases like diabetes, cancer, neuropsychological disorders, among others

Possible effects of metals on learning disabilities in school-age children

There are reports that children’s exposure to toxic metals is related to learning. The oxidative stress is considered the main mechanism involved in the pathophysiology of some metals poisoning. This study evaluated the levels of some toxic and essential metals in blood and hair in school-age children with learning disabilities. Also, we evaluated biomarkers of oxidative stress and performed biochemical and hematological analyses. Presence of metals in drinking water were also analyzed. It was found high concentrations of blood lead (Pb) and aluminum (Al) in hair and drinking water of study group. Moreover it, was found selenium deficiency in blood and hair samples of the study group. Biomarkers of oxidative stress, such MDA and reactivation index of δ-aminolevulinate dehydratase (ALA-RE), were increased in study group when compared with control group. Thus, the oxidative damage is involved in toxicity of metals. Furthermore, more studies are necessary to confirm the sources of contamination for metals

Gender differences in biochemical markers and oxidative stress of rats after 28 days oral exposure to a mixture used for weight loss containing p-synephrine, ephedrine, salicin, and caffeine

A associação de p-sinefrina, efedrina, salicina, e cafeína em suplementos alimentares e produtos para perda de peso é muito utilizada em todo o mundo, embora a efedrina tenha sido proibida em muitos países. O objetivo deste estudo foi avaliar o perfil de toxicidade à exposição oral de 28 dias à associação de p-sinefrina, efedrina, salicina e cafeína (na proporção de 10:4:6:80 m/m respectivamente) em ratos Wistar machos e fêmeas. Diariamente, os animais foram observados quanto ao peso corporal, sinais de toxicidade, morbidade e mortalidade. Após 28 dias, os animais foram sacrificados e o sangue coletado para avaliações hematológicas, bioquímicas e de estresse oxidativo. Não se observaram sinais clínicos de toxicidade, tampouco perda significativa de peso, mortes, ou quaisquer alterações significativas nos parâmetros hematológicos. Biomarcadores do estresse oxidativo e bioquímicos mostraram peroxidação lipídica, danos renais e hepáticos (p < 0,05; ANOVA/Bonferroni) em ratos machos (100 e 150 mg/kg) e a redução (p < 0,05; ANOVA/Bonferroni) nos níveis de glutationa reduzida (GSH) em todos os grupos de machos tratados. Nas fêmeas, não houve indícios de estresse oxidativo, nem alterações bioquímicas. O diferente perfil de toxicidade entre os gêneros sugere influência hormonal nos efeitos de mistura administrada. A associação testada pode alterar o estado oxidativo e promover danos renais e hepáticos.The association of p-synephrine, ephedrine, salicin, and caffeine in dietary supplements and weight loss products is very common worldwide, even though ephedrine has been prohibited in many countries. The aim of this study was to evaluate a 28-day oral exposure toxicity profile of p-synephrine, ephedrine, salicin, and caffeine mixture (10:4:6:80 w/w respectively) in male and female Wistar rats. Body weight and signs of toxicity, morbidity, and mortality were observed daily. After 28 days, animals were euthanized and blood collected for hematological, biochemical, and oxidative stress evaluation. No clinical signs of toxicity, significant weight loss or deaths occurred, nor were there any significant alterations in hematological parameters. Biochemical and oxidative stress biomarkers showed lipid peroxidation, and hepatic and renal damage (p < 0.05; ANOVA/Bonferroni) in male rats (100 and 150 mg/kg) and a reduction (p < 0.05; ANOVA/Bonferroni) in glutathione (GSH) levels in all male groups. Female groups displayed no indications of oxidative stress or biochemical alterations. The different toxicity profile displayed by male and female rats suggests a hormonal influence on mixture effects. Results demonstrated that the tested mixture can alter oxidative status and promote renal and hepatic damages

Potenciais efeitos tóxicos de xenobióticos ambientais sobre a saúde infantil no meio rural

Nas últimas décadas, tem ocorrido, em todo o mundo, uma maior preocupação em relação ao aumento na incidência de doenças infantis antes consideradas raras, como câncer, diabetes, desordens neurocomportamentais e desregulação endócrina. Concomitantemente, há um maior reconhecimento de que agentes químicos podem estar envolvidos na fisiopatologia dessas doenças. No ambiente rural, além dos próprios agricultores, as crianças também se encontram expostas a diversos xenobióticos provenientes das atividades agrícolas, incluindo agrotóxicos, metais, nicotina e solventes. Nesta linha, o presente estudo avaliou a exposição ambiental de crianças, filhas de agricultores da região central do RS, em períodos diferentes do ano, através da quantificação de biomarcadores de exposição a metais, agrotóxicos, nicotina e solventes, biomarcadores de dano oxidativo e renal, bem como dosagens hormonais e bioquímicas. Também, possíveis alterações na tireoide foram avaliadas através de exame ultrassonográfico da glândula. No capítulo I, níveis aumentados de cromo (Cr) no sangue, cotinina urinária e microalbuminúria foram encontrados nas crianças em um período de início da aplicação de agrotóxicos, bem como observou-se aumento nos biomarcadores de dano oxidativo malondialdeído (MDA) e proteínas carboniladas (PCO), em relação ao período de colheita do tabaco. Os biomarcadores de exposição (Cr e cotinina) foram associados ao aumento do dano oxidativo. Adicionalmente, os níveis aumentados de Cr foram associados com diminuição de linfócitos e aumento de basófilos. No capítulo II, observamos que alguns metais, especialmente o manganês (Mn) e Cr, apresentavam níveis cronicamente aumentados nas crianças, uma vez que estes estavam acima dos valores de referência recomentados, tanto no sangue quanto no cabelo, nos períodos de baixa e alta exposição aos agrotóxicos. Ambos os metais foram associados a alterações nos níveis circulantes de hormônios tireoidianos (HT), sugerindo possível efeito de desregulação endócrina sobre a glândula tireoide. Os níveis de Mn no cabelo foram, também, associados ao aumento da prolactina sérica nos dois períodos estudados, sugerindo possível efeito adverso dopaminérgico do metal. Outros metais, como arsênio (As) e níquel (Ni) apresentaram níveis elevados no sangue e cabelo no período de alta exposição a agrotóxicos em comparação ao período de baixa exposição. Além do Cr e Mn, 15 chumbo (Pb) e mercúrio (Hg) parecem ter influência sobre os níveis de HT, estando associados ao aumento de hormônio estimulante da tireoide (TSH) e dimuinição do hormônio tiroxina (T4) livre. Adicionalmente, inibição da enzima butirilcolinesterase (BuChE) sérica foi observada no período de alta exposição aos agrotóxicos em relação ao período de baixa exposição, sugerindo exposição aos inseticidas inibidores da colinesterase. Em relação aos parâmetros bioquímicos avaliados, níveis de glicemia de jejum foram significativamente aumentados no período de alta exposição aos agrotóxicos e foram inversamente associados com a atividade da BuChE, indicando um possível efeito adverso dos inseticidas inibidores da colinesterase sobre a homeostase da glicose. As crianças também apresentaram perfil lipídico aumentado nos dois períodos estudados. Portanto, nossos dados, tomados em conjunto, sugerem que crianças residentes no meio rural, são ambientalmente expostas a diferentes xenobióticos, podendo apresentar alterações hematológicas, alterações dos hormônios tireoidianos, dano lipídico, proteico e renal. Tais alterações possivelmente estão relacionadas à co-exposição a diferentes xenobióticos envolvidos nas práticas agrícolas, especialmente metais, agrotóxicos e nicotina. Nossos resultados mostram que, de fato, os xenobióticos ambientais representam fortes determinantes de saúde infantil, podendo estar envolvidos no desenvolvimento de alterações fisiopatológicas e doenças como diabetes, câncer, desordens neurológicas, entre outras.In the last decades, there has been concern worldwide about the increasing incidence of previously rare childhood diseases such as cancer, diabetes, neurobehavioral disorders, and endocrine disruption. Concomitantly, there is greater recognition that chemical agents may be involved in the pathophysiology of these diseases. In the rural environment, in addition to the farmers themselves, children are also exposed to various xenobiotics from agricultural activities, including pesticides, metals, nicotine and solvents. In this line, the present study evaluated the environmental exposure of children, whose parents were farmers in the central region of RS, during different periods of the year, through the quantification of biomarkers of exposure to metals, pesticides, nicotine, and solvents, biomarkers of oxidative and renal damages, as well as hormones and biochemical parameters quantifications. In addition, possible alterations on thyroid was evaluated through ultrasonography examination of the gland. In the chapter I, increased blood levels of chromium (Cr), urinary cotinine and microalbuminuria were found in children at the beginning of the pesticides application period, as well as an increase in the biomarkers of oxidative damage malondialdehyde (MDA) and protein carbonyls (PCO), in relation to the tobacco harvest period, were observed. The biomarkers of exposure (Cr and cotinine) were associated with increased oxidative damage. Additionally, increased Cr levels were associated with decreased lymphocytes and increased basophils. In the chapter II, we observed that some metals, mainly manganese (Mn) and Cr, showed levels chronically elevated in children, as they were above the recommended reference values in both blood and hair in the two periods. Both metals were associated with changes in the circulating levels of thyroid hormones (TH), suggesting possible effect of endocrine disruption on the thyroid gland. The hair Mn levels were also associated with increased serum prolactin in the two studied periods, suggesting a possible dopaminergic adverse effect of this metal. Other metals, such as arsenic (As) and nickel (Ni), had high blood and hair levels in the period of high exposure to pesticides compared to the period of low exposure. In 18 addition to Cr and Mn, lead (Pb) and mercury (Hg) can influence TH levels, being associated with increased TSH and decreased free T4 levels. In addition, inhibition of the enzyme butyrylcholinesterase (BuChE) was observed in the period of high exposure to pesticides in relation to the period of low exposure, suggesting exposure to cholinesterase inhibitors insecticides. Regarding the biochemical parameters evaluated, fasting blood glucose levels were significantly increased during the period of high exposure to pesticides and were inversely associated with BuChE activity, indicating a possible endocrine disrupting effect of cholinesterase inhibitors insecticides on glucose homeostasis. The children also had an increased lipid profile in both studied periods. Therefore, our data, taken together, suggest that children environmentally exposed to xenobiotics in rural areas may present hematological alterations, changes in thyroid hormones, lipid, protein and renal damage. Such alterations were related to co-exposure to different xenobiotics involved in agricultural practices, mainly metals, agrochemicals and nicotine. Our results showed that, in fact, environmental xenobiotics represent strong determinants of childhood health, and may be involved in the development of physiopathological alterations and diseases like diabetes, cancer, neuropsychological disorders, among others

DIFICULDADES DE APRENDIZAGEM EM CRIANÇAS E A SUA POSSÍVEL RELAÇÃO COM METAIS

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Possible inter-relation between environmental xenobiotics and effects on health of exposed children

Crianças são mais sensíveis aos efeitos adversos causados por contaminantes ambientais, tais como os metais, do que os adultos. Dentre esses efeitos adversos, estão os danos ao sistema nervoso central e inibição da enzima δ-aminolevulinato desidratase (ALA-D). Neste trabalho, as concentrações de alguns metais (Al, Pb, Cd, As, Hg, Cr, Mn e Fe) foram quantificadas em amostras de sangue total, soro e cabelo de crianças provenientes de uma área rural e de uma área urbana. Esses elementos também foram quantificados em amostras de água das residências das crianças. A função cognitiva foi avaliada através da aplicação do Teste Matrizes Progressivas Coloridas de Raven. A atividade da enzima ALA-D e o índice de reativação da enzima (ALA-RE) com DTT e com ZnCl2 foram avaliados. As crianças da área rural demonstraram menor desempenho cognitivo no Teste de Raven do que as crianças da área urbana (p<0,001). Níveis sanguíneos de Cr e Hg foram negativamente associados aos escores de QI (p<0,005). Além disso, os escores de QI foram negativamente associados com os níveis de Mn e Fe no cabelo (p<0,01). Adicionalmente, correlações de Spearman foram observadas entre: Mn no cabelo vs. Mn na água (p<0,001); Fe no cabelo vs. Fe na água (p<0,05) e Fe no sangue total vs. Fe na água (p<0,001). A atividade da enzima ALA-D foi significativamente diminuída nas crianças da área rural em relação às crianças da área urbana (p<0,05), bem como a ALA-RE com DTT e ZnCl2 foi significativamente aumentada nas crianças da área rural em comparação com as crianças da área urbana (p<0,005). Adicionalmente, a inibição da ALA-D foi correlacionada com os níveis sanguíneos de Cr (p<0,05) e a ALA-RE com DTT foi associada com os níveis sanguíneos de Cr (p<0,001) e Hg (p<0,001). De forma semelhante, a ALA-RE com ZnCl2 foi também correlacionada com níveis sanguíneos de Cr e Hg (p<0,05). Neste estudo foi possível observar déficit na função cognitiva e inibição da ALA-D associados à exposição a alguns metais em crianças da área rural. Além disso, os resultados indicaram a água como uma provável fonte de contaminação a metais.Children are more sensitive to the adverse effects caused by environmental contaminants, such as metals, than adults. Among these adverse effects, there are the damage to nervous system central and inhibition of the enzyme δ-aminolevulinate dehydratase (ALA-D). In this study, the concentrations of some metals (Al, Pb, Cd, As, Hg, Cr, Mn and Fe) were quantified in whole blood, serum and hair of children from rural and urban areas. These elements were measured on samples of drinking water from household’s children. The cognitive function was evaluated by the Raven’s Colored Progressive Matrices Test. The activity of the ALA-D and the rate of reactivation of the enzyme (ALA-RE) with DTT and ZnCl2 were evaluated. Children from rural area had lower performance on the Raven’s Test than children from urban area (p<0.001). The Cr and Hg blood levels were negatively associated with percentile IQ scores (p<0.05). Moreover, the IQ scores were negatively associated with Mn and Fe in hair (p<0.01). Additionally, Spearman’s correlations were found between: Mn in hair vs. Mn in drinking water (p<0.001); Fe in hair vs. Fe in drinking water (p<0.05) and Fe in whole blood vs. Fe in drinking water (p<0.001). The activity of ALA-D was significantly decreased in children from rural area when compared with children from urban area (p<0.05) and the ALA-RE with DTT and ZnCl2 was significantly increased in children from rural area compared with children from urban area (p<0.005). Additionally, the ALA-D inhibition was correlated with Cr in blood (p<0.05) and ALA-RE with DTT was associated with blood levels of Cr and Hg (p<0.001). Similarly, ALA-RE with ZnCl2 was also correlated with blood levels of Cr and Hg (p<0.05). In this study it was revealed cognitive deficit and ALA-D inhibition associated with exposure to some metals in children from a rural area. Moreover, the results indicated the drinking water as a possible source of contamination to metals