Manganês: o papel do fracionamento químico e da especiação como determinantes de seu comportamento geoquímico e neurotóxico nos organismos em desenvolvimento

Autor(es)

Raúl Bonne Hernández

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Paulo.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Conjunto das Químicas (IQ e FCF) (CQ/DBDCQ)
• Data de defesa: 2009-12-11

Membros da banca

Breno Pannia Espósito; Ana Maria da Costa Ferreira; Jorge Cesar Masini; Renata Guimarães Moreira; Ciro Alberto de Oliveira Ribeiro

• Orientador: Breno Pannia Espósito

Resumo

O manganês (Mn) é um elemento essencial, porém pode ser tóxico em concentrações acima do requerido fisiologicamente. Assim, motivado pelo aumento nos teores desse metal na bacia hidrográfica Alto do Paranapanema (ALPA) e o crescente número de estudos internacionais relacionando desordens neurológicas ao excesso de Mn em águas superficiais, o presente trabalho foi conduzido para avaliar o perfil geoquímico e neurotoxicológico do Mn nos organismos em desenvolvimento em função da especiação química do metal. Desta maneira, no período de agosto/2006 a abril/2007, foram realizadas quatro coletas de amostras de águas superficiais e de sedimentos, nos rios Paranapanema e Itapetininga e no reservatório Jurumirim, localizados na bacia hidrográfica Alto do Paranapanema (ALPA, SP). Os estudos de fracionamento químico demonstraram que na bacia ALPA o Mn ocorre basicamente nos sedimentos (Mn ligado a hidr(óxidos) de Fe e Mn > Mn ligado a carbonatos ≈ Mn intercambiável ≈ Mn ligado a silicatos > Mn ligado a matéria orgânica) porém em constante troca com a coluna líquida, onde o Mn ocorre como metal particulado e em menor proporção como metal lábil. Acredita-se que esse padrão de distribuição esteja governado pelas características oxidantes e alcalinas desses sistemas aquáticos. Adicionalmente, foi verificado que a origem do Mn nesses sistemas é de caráter natural, porém com ~ 30 % de riscos ecotoxicológicos. Neste sentido, estudos in vitro (modelos de neurônios) e in vivo (embriões de paulistinha, Danio rerio) com as espécies MnCl2, Mn(II)Cit, Mn(III)Cit, Mn(III)PPi (Cit: Citrato, PPi: Pirofosfato) sugeriram que o Mn(II) é mais tóxico do que o Mn(III). Contudo, independentemente da especiação química, o Mn foi mais tóxico para neurônios glutamatérgicos do cerebelo em diferenciação, e para o paulistinha no período embrio-larval, pós-eclosão (> 72 horas pós-fertilização), no qual foram verificados danos neuromusculares. No entanto, a espécie mais tóxica para embriões expostos por 48 h foi o MnCl2 e por 120 h o Mn(II)Cit, sugerindo que o citrato está mediando essa toxicidade, o que é uma exceção ao “Free Ion Activity Model”. Conforme esses resultados foram verificados inibição do metabolismo do lactato e do ascorbato in vitro. Estudos de expressão gênica no paulistinha, mediante RT-PCR qualitativo e quantitativo permitiram verificar alterações no gene mitocondrial mt-co1, que pode ser compensada pela superexpressão do gene hspb11. Esses resultados sugerem que os danos induzidos pelas espécies de Mn devem estar associados à disfunção mitocondrial e do metabolismo energético, seguido da indução de estresse oxi-redutivo, o qual pode ser parcialmente revertido pela administração exógena de lactato e/ou ascorbato, sendo propostos os prováveis mecanismos. A probabilidade de que esses eventos toxicológicos aconteçam em outras espécies, incluindo os seres humanos, é sustentada principalmente pelos estudos tóxico-genômicos, dado que em outras espécies podem ser encontrados ortologos para esses genes, e especialmente para mt-co1, que poderia ser um biomarcador da toxicidade do Mn. Finalmente, sugere-se que os valores de referência de Mn em sedimentos sejam revistos em função das contribuições de frações biodisponíveis, e que esses resultados sejam considerados pelas agências ambientais do Estado em seus programas de avaliação e gerenciamentos de riscos (AU)

• Processo FAPESP: 06/00001-3 - Especiação do manganês em sistemas aquáticos como determinantes da sua toxicidade: estudo do caso da bacia do Alto Paranapanema
• Beneficiário: Raúl Bonne Hernández
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado