Sistema endócrino.
https://www.chemengonline.com/toward-the-production-of-safer-chemicals/
Por R. Thomas Zoeller, Universidade de Massachusetts, Amherst e Pete Myers, Sudoc
1º de novembro de 2022
Um novo protocolo para design químico mais seguro está ajudando a superar lacunas na toxicologia ‘tradicional' e melhorar os regulamentos federais para produtos químicos disruptores do sistema endócrino.
A pesquisa nas últimas duas décadas mostra claramente que alguns produtos químicos fabricados para a funcionalidade do produto podem ter efeitos deletérios na saúde humana e no meio ambiente em baixas concentrações. Além disso, muitos produtos químicos são transportados globalmente por uma variedade de mecanismos, de modo que a população humana é inevitavelmente contaminada com produtos químicos biologicamente ativos. Uma importante área de pesquisa tem sido os produtos químicos disruptores endócrinos (EDCs/endocrine disrupters compounds) — produtos químicos que exercem efeitos adversos ao interferir nos sistemas hormonais do corpo. Esses produtos químicos podem ter efeitos profundos no desenvolvimento fetal e neonatal, bem como na fisiologia adulta. No entanto, esses estudos também revelam uma abordagem para criar produtos químicos com a funcionalidade desejada e, ao mesmo tempo, mais seguros por design.
Este artigo descreve os dados que nos informam sobre os perigos dos produtos químicos fabricados e discute maneiras de criar produtos químicos mais seguros no futuro. O artigo também discute as oportunidades criadas pela proposta europeia de “Estratégia Química para a Sustentabilidade”.
Fundo
O livro “Our Stolen Future”, publicado há 25 anos [1] (nt.: este livro é que honramos sua autora Dra. Theo Colborn e inspirou nosso website e que tem uma edição em português publicado pela L&PM Editores de Porto Alegre, em 1997, com o título “O futuro roubado”) examina as maneiras pelas quais certos produtos químicos sintéticos podem interferir nas mensagens hormonais envolvidas no controle do crescimento e desenvolvimento, especialmente no feto. Originalmente recebidos com ceticismo, os esforços de pesquisa desde aquela época não deixam dúvidas de que a saúde humana está sendo afetada adversamente por produtos químicos industriais e que a questão é muito mais ampla do que inicialmente previsto.
Hoje, as principais sociedades médicas internacionais emitiram declarações científicas e políticas alertando sobre os efeitos na saúde de exposições crônicas a EDCs. Por exemplo, a Endocrine Society (Washington, DC; www.endocrine.org) — uma sociedade médica e científica com mais de 18.000 membros de mais de 120 países — definiu um EDC como “…um produto químico exógeno, ou mistura de produtos químicos, que interfere com qualquer aspecto da ação hormonal” na Ref. 2. O grupo publicou longas declarações científicas documentando os efeitos adversos e está fortemente envolvido em discussões globais sobre a ciência dos disruptores endócrinos. Além disso, a Federação Internacional de Ginecologia e Obstetrícia (FIGO; Londres, Reino Unido; www.figo.org) divulgou uma opinião, endossada por muitas organizações médicas, articulando a contribuição dos EDCs para danos reprodutivos [3]. A Organização Mundial da Saúde (Genebra, Suíça; www.who.int) também revisou a literatura e determinou que os EDCs são uma ameaça global à saúde [4]. Esses poucos exemplos ilustram o reconhecimento entre os especialistas médicos de que alguns produtos químicos manufaturados estão causando danos às populações humanas ao interferir nos sistemas hormonais, o que também tem grandes implicações econômicas.
As várias declarações feitas por essas sociedades médicas e científicas são baseadas em milhares de trabalhos de pesquisa focados na identificação de relações causais entre a exposição a produtos químicos ou misturas de produtos químicos e a saúde humana e os mecanismos que explicam os efeitos adversos. Estudos mecanísticos lançaram uma luz considerável sobre as maneiras pelas quais os produtos químicos fabricados podem interferir nos sistemas hormonais.
Principais características dos EDCs
Os produtos químicos podem interromper os sistemas hormonais, interferindo em qualquer ponto ao longo do caminho da ação hormonal. Um mecanismo importante é a interação direta com os receptores hormonais. Os receptores hormonais medeiam todas as ações dos hormônios, conforme demonstrado pelos chamados experimentos “knock-out” em camundongos [5] ou defeitos genéticos em humanos [6], por isso é importante reconhecer que os produtos químicos podem interagir com essas proteínas. Exemplos são produtos químicos industriais estruturalmente semelhantes ao hormônio tireoidiano (também conhecido como tetraiodotironina, tiroxina ou T4), essencial para o funcionamento do cérebro. Uma variedade de produtos químicos é conhecida por interagir com o receptor do hormônio tireoidiano, incluindo bifenilos policlorados (PCBs), éteres difenílicos polibromados (PBDEs), triclosan e bisfenol A (BPA). A Figura 1 mostra a estrutura de alguns desses produtos químicos. É importante ressaltar que as enzimas de fase I que hidroxilam esses produtos químicos podem aumentar sua capacidade de interagir com o receptor. Cada um desses produtos químicos tem sido associado a déficits cognitivos em crianças e estudos experimentais demonstram que eles podem interferir na ação do hormônio tireoidiano. Em contraste, muitos produtos químicos com estruturas semelhantes às substâncias como a tiroxina [7].
FIGURA 1. Alguns produtos químicos fabricados para funcionalidades específicas podem ter semelhanças estruturais notáveis com certos receptores hormonais
Esses exemplos destacam que os produtos químicos disponíveis comercialmente criados para sua funcionalidade podem interagir com proteínas importantes para a sinalização hormonal de maneiras muito seletivas. No caso dos receptores hormonais, as substâncias químicas podem ativá-los ou inibi-los. No caso das enzimas que metabolizam os hormônios, sabe-se que substâncias químicas induzem sua expressão [8] ou alteram sua atividade. Essas ações foram descritas como “características-chave dos disruptores endócrinos” e são ilustradas na Figura 2 [9]. O trabalho de La Merrill [9] destaca a lacuna entre a pesquisa atual e a estratégia empregada pelos sistemas regulatórios nos EUA e globalmente para proteger a saúde humana e o meio ambiente.
FIGURA 2. Comprovou-se que os produtos químicos manufaturados interagem com os sistemas hormonais em muitos níveis, desde a produção hormonal até a ativação do receptor hormonal. Estes são descritos em detalhes na Ref. 9. (Reproduzido com permissão)
Programa de triagem EDC
A Lei da Água Limpa de 1996 determinou que a Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (EPA; Washington, DC; www.epa.gov ) avaliasse produtos químicos submetidos a atividades de licenciamento para propriedades de EDC. Sua primeira ação foi formar um painel para o Comitê Consultivo de Triagem e Teste de Disruptores Endócrinos, que trabalhou de 1996 a 1998 para desenvolver uma estratégia para testar produtos químicos para propriedades de EDC. O Administrador da Agência considerou que o escopo do comitê seria restrito a “estrogênio, androgênio, tireóide e esteroidogênese” (EATS), e a Agência adotou um sistema de dois níveis, o Programa de Triagem de Disruptores Endócrinos (EDSP), que foi descrito em dois avisos do Registro Federal publicados em 1998.
Os dados de triagem de nível 1 são usados para identificar substâncias que interagem com o sistema endócrino — ou seja, elas têm uma propriedade EDC intrinsecamente perigosa. Em princípio, os produtos químicos que passam pela triagem de Nível 1 e exibem a capacidade de interagir com os sistemas de estrogênio, androgênio ou hormônio da tireoide seguirão para o Nível 2 para testes. Os dados de teste de nível 2 identificarão quaisquer efeitos adversos relacionados ao sistema endócrino causados pela substância e estabelecerão uma relação quantitativa entre a dose e esse efeito adverso. Os resultados dos testes de Nível 2 serão combinados com outras informações de perigo e avaliação de exposição de um determinado produto químico, resultando na avaliação de risco. As avaliações de risco são usadas para informar medidas de mitigação de risco, conforme necessário, e decisões regulatórias relativas a produtos químicos.
O nível 1 do EDSP inclui uma bateria de testes que inclui ensaios in vitro e in vivo , totalizando 11 no total. Alguns dos ensaios incluídos no Tier 1 não foram validados e nenhum dos ensaios do Tier 2 foi validado [10]. Em 2011, a EPA emitiu ordens de teste para 52 produtos químicos a serem avaliados com os ensaios de Nível 1, e 18 foram determinados para a necessidade de testes de Nível 2 em 2015, embora os pedidos de teste nunca tenham sido emitidos. Em 2013, a EPA publicou uma segunda lista de 109 produtos químicos a serem avaliados com ensaios de Nível 1, mas nunca emitiu ordens de teste. Em 2021, o escritório do Inspetor Geral da EPA concluiu que, “Sem os testes necessários e um sistema eficaz de controles internos, a EPA não pode fazer progressos mensuráveis no cumprimento dos requisitos estatutários ou na proteção da saúde humana e do meio ambiente contra riscos endócrinos. substâncias químicas disruptivas” [11].
Os produtos químicos fabricados que se enquadram nas autoridades reguladoras (por exemplo, agrotóxicos ou aditivos alimentares) são avaliados quanto à segurança usando ensaios que estão em uso há muitas décadas. Frequentemente, eles não refletem a ciência bioquímica moderna e, portanto, são insensíveis em comparação com os ensaios usados na pesquisa biomédica atual (Figura 3). É importante ressaltar que os resultados desses estudos são geralmente interpretados do ponto de vista da toxicologia “tradicional”. O conceito é que o ponto final do ensaio deve refletir um “efeito adverso” e, portanto, predizer danos em humanos. Por exemplo, um produto químico que causa uma diminuição no número de filhotes em uma ninhada de ratos seria considerado adverso. Da mesma forma, um produto químico que causa uma mudança na estrutura ou função do cérebro seria considerado adverso.
FIGURA 3. Os tipos de ensaios usados em avaliações regulatórias muitas vezes podem não refletir os avanços na pesquisa biomédica, o que significa que possíveis preocupações com a saúde podem ser negligenciadas
Uma fraqueza significativa neste paradigma é que os EDCs podem causar danos irreversíveis sem serem identificados em um desses ensaios regulatórios (obrigatórios) [12]. Por exemplo, a insuficiência do hormônio tireoidiano (conforme evidenciado pelo hipotireoidismo congênito) em humanos resulta em uma variedade de efeitos adversos, como déficits cognitivos, baixa estatura, hipotonia e outros [13]. A insuficiência do hormônio tireoidiano tem efeitos semelhantes em roedores (assim como em todos os vertebrados), incluindo efeitos comportamentais e defeitos no desenvolvimento do cérebro [14]. Esses efeitos não resultam em alteração do peso cerebral – uma das medidas consideradas adversas em estudos regulatórios.
Outro exemplo é que alguns produtos químicos podem interferir com o hormônio feminino estrogênio de uma forma que contribui para a aquisição de diabetes tipo 2 [15]. Novamente, esses efeitos não são observados por estudos regulatórios. Existem muitos exemplos destacando que os disruptores endócrinos não podem ser avaliados quanto à segurança usando abordagens tradicionais e interpretações padrão [16].
O futuro das avaliações de segurança
Devido à fragilidade das diretrizes de teste para EDCs, a UE aprovou dois quadros jurídicos que estabelecem uma exclusão “baseada no risco” para agrotóxicos (produtos fitofarmacêuticos e biocidas) [17]. Isso significa que, se um produto químico for identificado como EDC, ele não poderá ser licenciado na UE, com algumas exceções para os produtos químicos com exposições insignificantes. Em contraste, os EUA têm uma abordagem baseada no risco que se concentra no perigo, na “potência” e na exposição [10]. Infelizmente, as lacunas nos testes de segurança química em alimentos [18] e no meio ambiente [10] provavelmente não serão resolvidas rapidamente.
No entanto, existem maneiras de melhorar a segurança química e do produto. A US EPA, bem como a Organização de Cooperação e Desenvolvimento Econômico (OCDE; Paris, França; www.oecd.org ), investiram tempo e recursos em “Novas Metodologias de Abordagem” (NAMs). Essencialmente, isso significa abordagens não baseadas em animais, como métodos in silico (nt.: a experimentação através da simulação computacional, que modela um fenômeno natural. A simulação nada mais é que a construção de um modelo de uma situação real em que depois serão testadas determinadas situações para avaliar qual seria sua resposta), in vitro e bioquímicos. Apesar desse esforço, não está claro como essa informação será usada na regulamentação, porque a convenção é que os endpoints reconhecidos como adversos precisam dos chamados endpoints “apical” que refletem os efeitos adversos medidos in vivo [19].
Há um movimento para complementar o conceito de “nível seguro” de exposição aos EDCs ao conceito de “produtos químicos mais seguros”. Em suma, este conceito afirma que os produtos químicos sem atividades hormonais serão intrinsecamente mais seguros do que os produtos químicos com atividades endócrinas, pelo menos no que diz respeito aos efeitos de desregulação endócrina.
Um novo protocolo
Em 2012, uma equipe multidisciplinar de cientistas propôs uma nova estrutura intelectual projetada para afastar os químicos sintéticos da síntese e produção de outra geração de produtos químicos disruptores endócrinos, o Protocolo Tiered para Disrupção Endócrina (TiPED). O TiPED é concebido como uma ferramenta para novos projetos químicos. Assim, começa com um químico teoricamente na “prancheta”. Ele consiste em cinco níveis de teste que vão desde uma ampla avaliação in silico até ensaios específicos baseados em células e organismos inteiros. Para ser eficaz na detecção de desregulação endócrina, um protocolo de teste deve ser capaz de medir potenciais efeitos hormonais ou inibidores de hormônios de produtos químicos, bem como as muitas interações possíveis e efeitos posteriores de sinalização que tais produtos químicos podem ter com receptores baseados em células.
Ao contrário da abordagem em camadas da EPA usando o EDSP, descrita anteriormente neste artigo, na qual resultados positivos no Nível 1 indicativos de prováveis efeitos adversos desencadeiam outra rodada de testes no Nível 2, resultados positivos no Nível 1 do TiPED são usados para identificar novos produtos químicos candidatos como susceptíveis de serem perigosos e, portanto, não elegíveis para desenvolvimento posterior. A exceção seria se as propriedades do produto químico justificassem pesquisas que revelassem como sua estrutura molecular poderia ser manipulada para eliminar o efeito EDC, mantendo as características desejáveis do produto químico. Somente se o produto químico não exibir indicações de perigo no Nível 1 é que ele é movido para o Nível 2. O mesmo filtro é aplicado para eliminar produtos químicos candidatos nos Níveis 3 a 5 restantes, passo a passo. Como os primeiros níveis são mais baratos e mais rápidos, e porque não envolvem animais, procedimentos de teste caros para organismos inteiros são conduzidos em apenas uma pequena fração do universo que pode estar sendo considerado. Essa abordagem em camadas de eliminação gradual economiza tempo e recursos e reduz a quantidade de testes em animais em geral. O último nível – testando endpoints apicais em animais inteiros – não apenas protege contra mecanismos de EDC conhecidos, mas também reduz a probabilidade de que mecanismos atualmente desconhecidos não sejam detectados pelos ensaios. Como a ciência avança com o tempo e a experiência, o sistema TiPED foi projetado para evoluir ao longo do tempo, incorporando o melhor da ciência atual, em vez de ficar preso a ensaios desatualizados, muitas vezes com décadas de idade.
Uma nova estratégia para a sustentabilidade
Em 14 de outubro de 2020, a Comissão Europeia anunciou sua “Estratégia Química para a Sustentabilidade” como parte do “Green Deal” europeu. Anos em elaboração, às vezes com negociações tensas, a estratégia representa uma agenda notavelmente inovadora baseada na ciência biomédica moderna que, se implementada como atualmente projetada, levará a mudanças significativas no empreendimento químico. Esses efeitos se desdobrarão não apenas na Europa, mas globalmente, devido ao tamanho do mercado europeu e às mudanças que serão necessárias para atingir os objetivos da estratégia.
Uma parte fundamental da estratégia é a adesão à ciência endocrinológica na avaliação dos perigos dos EDCs. Este compromisso reflete anos de divulgação educacional da comunidade endocrinológica, especialmente a Endocrine Society e a European Society of Endocrinology, para ajudar os formuladores de políticas da UE a entender que abordagens antigas e desatualizadas defendidas por toxicologistas tradicionais eram inadequadas para proteger o público europeu contra EDCs. Um exemplo específico dos tipos de alterações que podem ocorrer é o caso de um EDC muito usado, o bisfenol A (BPA). Em dezembro de 2021, a Autoridade Europeia para a Segurança dos Alimentos recomendou que a “ingestão diária tolerável” (TDI) de BPA fosse reduzida em um fator de 100.000 [20]. Se este projeto de recomendação for adotado, provavelmente acabará com a maioria, senão todos os usos de BPA em materiais de embalagem de alimentos. Com este precedente, os TDIs de outros produtos químicos EDC também podem ser reduzidos substancialmente (nt.: mesmo que não tenha sido aqui citado de forma bem explícita, temos sempre que lembrar que os hormônios naturalmente atuam em níveis infinitesimais, ou seja, sua ação se dá em doses mínimas. E assim podemos entender que, por isso, agora devemos considerar que existem duas ‘doses', a conhecida e tradicional dose toxicológica e a dose fisiológica que está ligada a essas moléculas que imitam hormônios).
Um segundo elemento-chave da estratégia é o financiamento de apoio a químicos que buscam substitutos sustentáveis para produtos químicos perigosos atualmente em uso. Não se trata simplesmente de retirar os produtos químicos existentes da prateleira e substituí-los por produtos químicos que não foram avaliados. Isso exigirá inovação significativa e nova química. À medida que o mundo se move em direção a uma nova geração de materiais inerentemente mais seguros, isso trará vantagens para a indústria química europeia na competição com produtores químicos que não estão se movendo nessa direção.
A Estratégia Química Europeia para a Sustentabilidade levará a grandes mudanças no comércio e regulamentação de produtos químicos e, espera-se, a melhorias significativas na saúde dos europeus. Competição e inovação para substituir produtos químicos perigosos por produtos químicos sustentáveis podem levar a mudanças semelhantes em todo o mundo.
Edited by Mary Page Bailey
Referências
1. Colborn, T., Dumanoski, D., Myers, J.P., “Our Stolen Future: Are We Threatening our Fertility, Intelligence, and Survival?,” Penguin Group, March 1997.
2. Zoeller, R.T., Brown, T.R., Doan, L.L., others, Endocrine-Disrupting Chemicals and Public Health Protection: A Statement of Principles from The Endocrine Society, Endocrinology, September 2012.
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Further reading
1. Gore, A.C., Chappell, V.A., Fenton, S.E., others, EDC-2: The Endocrine Society's Second Scientific Statement on Endocrine-Disrupting Chemicals, Endocr. Rev., December 2015.
2. Diamanti-Kandarakis, E., Bourguignon, J.P., Giudice, L.C., others, Endocrine-Disrupting Chemicals: An Endocrine Society Scientific Statement, Endocr. Rev., June 2009.
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12. European Commission, Green Deal: Commission adopts new Chemicals Strategy towards a toxic-free environment, October 2020.
Autores
R. Thomas Zoeller (nt.: professor que participa do documentário ‘Amanhã, seremos todos cretinos?‘) é professor emérito de biologia na Universidade de Massachusetts Amherst (E-mail: [email protected]) e também atua como professor visitante na Escola de Ciência e Tecnologia da Universidade de Örebro em Örebro, Suécia. Ele publicou quase 200 artigos revisados por pares relacionados à neuroquímica, ritmos circadianos, neuroendocrinologia reprodutiva e o papel dos hormônios tireoidianos no desenvolvimento. Além de servir como membro do grupo de trabalho do Comitê Consultivo de Triagem e Teste de Disruptores Endócrinos da EPA, ele atuou como membro oficial do Conselho Consultivo Científico da EPA e foi presidente do Comitê de Exposição e Saúde Humana, revisando o Computational Programa de Toxicologia.
Pete Myers é o fundador da Sudoc, LLC (e-mail; [email protected]; site: www.sudoc.com) e cientista-chefe e presidente do conselho da Environmental Health Sciences (site: www.ehsciences.org), uma organização sem fins lucrativos impulsionando discussões de políticas públicas em torno de temas ambientais, de saúde e clima. Ele também é professor regular de química na Carnegie Mellon University em Pittsburgh, Pa. Ele recebeu vários prêmios científicos, incluindo o Prêmio de Serviços Distintos de 2017 do Sierra Club e o Prêmio Laureate da Endocrine Society por Serviço Público Excepcional.
Tradução livre, parcial, de Luiz Jacques Saldanha, dezembro de 2022.