TOXICOLOGIA DOS SOLVENTES ORGÂNICOS: ETANOL, TOLUENO E ACETONITRILA
Ivone de Oliveira Lopes
RESUMO
A preocupação básica deste estudo é refletir sobre toxicologia dos solventes orgânicos, como etanol, tolueno e acetonitrila, em relação que se faz imperdível para processo de solventes orgânicos aconteça. Este artigo tem como objetivo analisar a importância de um bom solventes são substâncias capazes de dissolver outras substâncias. Realizou-se uma pesquisa bibliográfica considerando as contribuições de autores como VIEIRA (2012), BARROS (2012), FORSTER (1994) e MARTINS (2011), entre outros, procurando enfatizar a importância dos processos Bioquímica de três solventes orgânicos em relação ao corpo humano. Concluiu-se a importância dos solventes orgânicos são tóxicos, dependendo da sua concentração, e analisar tais compostos contextualizados à bioquímica dos seres humanos, buscando-se entender as vias metabólicas.
PALAVRA CHAVE: Solventes orgânicos. Etanol. Tolueno. Acetonitrila.
INTRODUÇÃO
Os solventes orgânicos são compostos largamente utilizados nos mais diversos ramos da indústria, a saber: cosméticos, alimentos, produtos de limpeza, corantes, produção de polímeros,derivados de petróleo, etc. A maioria dessas substâncias é toxica aos seres humanos, podendo ter propriedades químicas diferentes entre si, já que existem uma infinidade de solventes com mais variadas funções.
Aqui serão abordadas as características básicas de três solventes: etanol, tolueno e acetonitrila no tocante às vias metabólicas no organismo dos seres humanos.
A metodologia de pesquisa baseou-se na Análise de Conteúdos inerentes aos três compostos mencionados, objetivando-se primordialmente pesquisar as vias metabólicas de cada um deles no corpo humano.
DESENVOLVIMENTO
Toxicologia dos solventes orgânicos: etanol, tolueno e acetonitrila
Solventes são substâncias capazes de dissolver outras substâncias. Neste trabalho serão abordados três solventes orgânicos: etanol (álcool), tolueno (hidrocarboneto aromático) e a acetonitrila (nitrila). Estes compostos são bastante utilizadas na indústria em geral, sendo de alta importância à sociedade.
ETANOL
O etanol ou álcool etílico como também é conhecido, é um composto orgânico pertencente à função álcool. Possui massa molar igual a 46 g/mol, ponto de fusão a -114,3°Ce ponto de ebulição a 78,4°C (ETANOL, 2012).
O etanol ataca as células ß do pâncreas, responsáveis pela produção das enzimas amilase e lipase. Quando essas células são destruídas, tais enzimas são liberadas no organismo. Por isso, quando se realiza exame de sangue para detectar alcoolismo, busca-se ponderar a concentração tanto da amilase, quanto da lipase. O consumo excessivo e frequente de álcool pode levar ao desenvolvimento da diabetes, pois as células ß do pâncreas são produtoras de insulina. Além disso, a ingestão alcoólica pode interferir a gliconeogênese, promovendo um quadro de desnutrição. Isso ocorre porque há incitação para a produção de muitas moléculas de NADH, coenzima que promove o deslocamento da reação catalisada pela lactato desidrogenase no sentido de formação de lactato. Dessa forma, a via não segue o caminho para a formação da glicose. Isso pode levar o indivíduo a um estado de glicemia ou desnutrição. O lactato em excesso interfere na enzima catalisadora do colágeno, aumentando-se a produção de ácido úrico (VIEIRA, 2012).
Um estado mais grave relacionado ao consumo excessivo de álcool é o coma alcoólico, que pode ocorrer por dois motivos:
1 – Intoxicação por overdose;
2 – Hipoglicemia, pois a molécula etanólica é bastante energética, diminuindo o apetite (embora seja muito energética, ela não é capaz de ser armazenada, como no caso do glicogênio) (VIEIRA, 2012).
Há casos em que o paciente precisa receber doses de glicose para poder continuar realizando seus processos vitais.
O etanol é eliminado principalmente no fígado por meio de uma série de reações oxidativas. Ele ferve a 78,5°C, podendo ser separado da água por meio de processo de destilação. Outro fator que facilita sua absorção pelas células é a solubilidade em água e lipídios. Em jejum, essa absorção faz-se entre 15 e 20 minutos (30% no estômago e 65% no duodeno). A molécula de álcool atravessa a mucosa digestiva sem necessitar de digestão prévia, ao contrário dos alimentos. A cinética de absorção depende da concentração da substância, pH do meio e a quantidade de alimento existente no estômago. No intestino delgado a absorção é extremamente rápida, independendo da concentração do produto ou de qualquer outro alimento (VIEIRA, 2012).
Apenas 10% do álcool é eliminado na forma não oxidada. Esse processo ocorre principalmente nos pulmões, viabilizando o uso do etilômetro (bafômetro) em motoristas para detectar a presença da substância. No hepatócito, localizado no fígado, ocorre a maior parte das etapas metabólicas (VIEIRA, 2012).
Figura 1: vias metabólicas do etanol.
(VIEIRA, 2012)
Na primeira etapa da reação há formação de ADH (Sistema enzimático de localização citosólica) e sua coenzima NAD (nicotinamida adenina dinucleotídeo).
Para cada mol de etanol oxidado, haverá formação de um mol de NADH.
O acetaldeído é convertido em acetato por meio da ALDH (aldeído desidrogenase). Isso ocorre por causa do alto índice de fornecimento energético do NADH na formação de 16 ATP/mol de etanol. É preciso esclarecer que o NAD é necessário em muitos processos metabólicos de alimentos no fígado, assim, se esse órgão dedicar-se exclusivamente à metabolização alcoólica, o organismo entrará em desequilíbrio (VIEIRA, 2012).
Existem outras duas vias metabólicas possíveis para o etanol no organismo humano: a MEOS e a Catalase. A MEOS desnatura 20% do álcool ingerido de forma excessiva. Esse processo ocorre no retículo endoplasmático liso (REL) do hepatócito num pH entre 6,9 e 7,5. O cofator desse sistema é o NADPH (nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato hidrogenado), que interage com o citocromo P-450 (CYP3E1) (VIEIRA, 2012).
Essa via é muito utilizado por indivíduos alcoólicos crônicos, gastando-se muito mais ATP do que na primeira via. Ela utiliza oxigênio e NADPH não gerindo formadores de energia com o NADH. Essa reação é endergônica (VIEIRA, 2012).
Outra via menos usual é a Catalase, na qual há formação endógena do peróxido de hidrogênio, caracterizando-se como uma via tóxica, pois esse composto destrói os ácidos nucleicos dos cromossomos indispensáveis à multiplicação celular (VIEIRA, 2012).
As três vias mencionadas produzem acetaldeído, que por sua vez converte-se em acetato. Esse processo se dá pela ação da enzima aldeído-desidrogenase, que possui alta atividade mitocondrial.
Na reação entre acetato e coenzima A, ocorre desdobramento de ATP para adenosina monofosfato, que por sua vez, poderá ser novamente convertida em ATP, purinas ou ácido úrico. Já a acetilCo-A entrará no ciclo do ácido cítrico, convertendo-se em CO2 e H2O. Dessa forma, o acetato torna-se uma ótima fonte energética, inibindo a oxidação de lipídios, provocando doenças (VIEIRA, 2012).
No fígado, o etanol é convertido em acetilCo-A, produzindo duas moléculas de NADH. Elas adentram a cadeia transportadora de elétrons, produzindo ATP. O etanol inibe a produção do NADH pela glicólise. Assim, os açúcares e os aminoácidos não sofrem desdobramentos, mas são convertidos em gorduras (VIEIRA, 2012).
Figura 3: efeitos tóxicos do etanol.
(VIEIRA, 2012)
O glutiatão é usado como protetor hepático contra substâncias tóxicas, e havendo redução dele no processo, o REL cresce com a ingestão etanólica (VIEIRA, 2012).
O citocromo P-450 tem propriedades relacionadas às ligações de elétrons ao oxigênio e ao ciclo do NADH. Dessa forma, haverá formação de hidroxila, que provocará a peroxidação lipídica na membrana, sintetizando toxinas como o malondialdeído. O citocromo P-450, ao reagir com o etanol, pode formar o radical hidroxietila no REL. Ele interage com proteínas celulares, gerando complexos autoantígenos para iniciar resposta imune (VIEIRA, 2012).
O hepatócito é figura importante na exportação de triglicerídeos sob a forma de lipoproteínas de baixa densidade, formadas no REL e secretadas pelo aparelho golgiense, assim, a hipertrigliceridemia provocada pelo etanol promove o aumento da síntese, secreção e retenção de lipoproteínas ricas em triglicerídeos, responsável pelo surgimento da esteatose hepática (VIEIRA, 2012).
O pico da concentração do etanol é atingido entre 30 e 120 minuto após a ingestão. Essa concentração é medida em milimoles por litro (mmol/L). Acima de 5,4 mmol/L (25 mg/dL) poderá se desenvolver alteração no humor, falta de coordenação motora e prejuízo cognitivo. Isso está relacionado com o córtex cerebral e o cerebelo. Acima de 21,7 mmol/L (100 mg/dL) desencadeia-se visão dupla, confusão mental e hipoglicemia, que se caracteriza pela inibição da gliconeogênese, processo hepático responsável por manter a glicemia na ausência de carboidratos. Uma dose superior a 108,5 mmol/L (500 mg/dL) provavelmente ocasionará morte por depressão respiratória (VIEIRA, 2012).
Figura 4: metabolismo do etanol.
(VIEIRA, 2012)
Efeito relaxante
O álcool tem afinidade com as membranas celulares, que funcionam como porta de entrada e saída de substâncias específicas. Uma alta dosagem pode promover o endurecimento ou enfraquecimento da membrana, podendo até mesmo dissolvê-la. Uma vez que isso acontece, as células ficam sujeitas à entrada de qualquer substância, além da perda do citoplasma.
A substância atua nos canais iônicos existentes nas membranas dos neurônios, trocando íons com o meio circundante. A atividade cerebral funciona com a entrada e saída de cátions e ânions desses neurônios. Isso é problemático, pois esses canais são abertos e fechados por neurotransmissores ou por diferença de potencial elétrico entre o interior e o exterior. Especificamente, o etanol se liga ao receptor GABA, provocando a inibição deste, ocasionando a sensação de relaxamento no organismo. Esse processo afeta também outras áreas do cérebro, responsáveis por ações, como: movimento, memória, respiração, etc. Os receptores GABA (ácido g-aminobutílico) encontram-se espalhados em muitas partes do cérebro. Pesquisas recentes realizadas no Japão e Estados Unidos apontaram um canal iônico específico denominado GIRK. Este, assim que é aberto, as células cerebrais eliminam o cátion K+, reduzindo sua atividade, provocando depressão cerebral e consequente relaxamento corporal (CARDOSO, et.al., s.d.)
Figura 5: aderência do etanol aos neurotransmissores.
(CARDOSO, et.al., s.d.)
Quando a ingestão alcoólica ocorre dentro dos parâmetros normais, a glutationa consegue reagir com o acetaldeído de forma ordenada, clivando-o. Entretanto, em concentrações muito altas de etanol, a quantidade de glutationa torna-se muito pequena para reagir com todas as moléculas de acetaldeído, provocando acúmulo deste no fígado (VIEIRA, 2012).
A glutamina é precursora da síntese de glutamato e do GABA, que são neurotransmissores cerebrais. Com o fim da ingestão alcoólica, o nível desses neurotransmissores é aumentado, estimulando o cérebro enquanto o indivíduo tenta dormir. Assim, é possível dizer que a glutamina é a enzima responsável por uma noite mal dormida, provocando desconforto, tremores, agitação, aumento da pressão arterial e ansiedade (BARROS, 2012).
O excesso de álcool também provoca irritação no pâncreas, estimulando-o a produzir mais ácido clorídrico. Nesse momento, o cérebro é alertado do ferimento estomacal provocado pelo ácido secretado, e o mecanismo de defesa orgânico ordena que o conteúdo estomacal seja expelido por meio do vômito.
TOLUENO
O tolueno, conhecido também por metil benzeno, é um hidrocarboneto aromático, incolor e inodoro. Sua fórmula química é C6H5CH3 e possui massa molar igual a 92,15 g. Ele entra em ebulição a 110,6°C, possui pressão de vapor de 22 mm/g a 20°C, autoinflamável a 480°C. A maior parte dos solventes, assim como o tolueno, são substâncias orgânicas lipossolúveis, que atravessam a barreira hematoencefálica produzindo mudanças bruscas no estado de consciência. O Sistema Respiratório é a principal via de acesso do tolueno ao organismo. O contato prolongado pode promover irritações oculares e dores na garganta, além de cefaleia, confusão mental e tontura. Assim como o etanol, é um depressor do Sistema Nervoso Central (FORSTER, 1994).
O tolueno se faz presente em cosméticos, produtos de limpeza, cola de sapateiro e gasolina. É muito comum sua presença em esmaltes para unhas, livremente comercializado. Nas décadas de 80 e 90 do século XX era muito comum a mídia retratar crianças e adolescentes fazendo uso de cola de sapateiro como entorpecente. Entretanto, esse cenário foi se tornando obsoleto frente ao surgimento do crack.
O tolueno também está presente na gasolina, servindo de aditivo antidetonante. Por isso é importante que os frentista façam exames regularmente afim de verificar se estão contaminados com o solvente em excesso.
No metabolismo humano, cerca de 25 a 40% do tolueno permanece inalterado. Sua principal via é a síntese do álcool benzílico. Esse processo é acelerado pela enzima CYP2EI, da família do citocromo P-450. Em seguida, o álcool benzílico sofre oxidação, formando ácido benzoico por meio da aldeídodesidrogenase mitocondrial-2 e uma pequena parte por aldeído desidrogenase-1. Esta via metabólica produz cerca de 1% de cresol. O ácido benzoico formado se conjuga a glicina, formando ácido hipúrico. Em humanos, cerca de 75% do tolueno inalado é metabolizado a esse ácido, que é excretado pela urina após 12 horas de exposição. Inclusive, há exames laboratoriais que garantem a eficácia do teste de dosagem de ácido hipúrico para detectar a presença do tolueno no organismo. Entretanto, não há consenso sobre isso (FORSTER, 1994).
Figura 6: biotransformação do tolueno no organismo.
O tolueno está presente nos tecidos ricos em gordura, incluindo cérebro, medula óssea, fígado, rins e tecidos nervosos. Em trabalhadores expostos a concentrações entre 100 e 200 ppm durante oito horas diárias foram observados distúrbios neuropsíquicos, como: depressão, confusão mental e emocional, além de tremores (FORSTER, 1994).
ACETONITRILA
A acetonitrila, também conhecida como etilonitrilo ou cianeto de metila, é um solvente orgânico tóxico e inflamável, incolor, com ponto de fusão a -46°C e ponto de ebulição a 81,6°C e massa molar igual a 41,1 g/mol. É utilizado para purificar reagentes e na extração de agrotóxico. Ele é bastante solúvel em água e demais compostos orgânicos, com exceção aos alcanos. A aspiração, inalação ou absorção no organismo humano pode ser fatal se não houver primeiros socorros imediatos, afetando o Sistema Cardiovascular, o Sistema Nervoso Central e órgãos, como fígado e rim. Entretanto, sua principal ação ocorre na cadeia respiratória, impedindo que ela se processe completamente. O primeiro contato da acetonitrila com o organismo humano promove irritação cutânea e no trato respiratório (MARTINS, 2011).
Em termos químicos, todos os cianetos, assim como a acetonitrila, são tóxicos por liberarem o ânion CN- (cianeto). No entanto, os cianetos orgânicos são considerados menos tóxicos do que os cianetos inorgânicos, por causa da cinética da dissociação (MARTINS, 2011), pois a velocidade de dissociação do CN- nas nitrilas é bem menor do que em compostos como NaCN e KCN.
Nas células, substratos provenientes dos nutrientes energéticos oxidam-se em diversas etapas; algumas delas, acoplando-se à síntese de ATP. Entre eles está o NAD+. A oxidação de substrato proveniente de alimentos ocorre simultaneamente à redução do NAD+ a NADH. A forma reduzida reage com outro oxidante, que se reduz. Essa sequência de reações redox é chamada cadeia respiratória, e envolve diversos transportadores de elétrons, para os quais, os elétrons provenientes da oxidação do substrato são sucessivamente transportados até chegar ao O2. O último transportador, denominado citocromo c oxidase é o responsável pela transferência eletrônica final ao O2. O citocromo c oxidase possui íons de ferro em sua estrutura, variando seu nox de 3+ para 2+ e vice-versa. O cianeto possui muita afinidade com o Fe3+, ligando-se a ele, impedindo que ele retorne ao estado 2+. Esse processo bloqueia a cadeia respiratória, assim como a síntese de ATP (PERUZZO & CANTO, 2010).
Figura 7: cadeia respiratória.
(PERUZZO & CANTO, 2010)
O atendimento com urgência à vítima de intoxicação por cianetos, como a acetonitrila, imprescindível a sua conservação vital. Deverá ainda, ser administrado nitrito de amila por inalação e doses intravenosas de nitrito de sódio e tiossulfato de sódio. O nitrito oxidará Fe2+ a Fe3+ uma parte da hemoglobina. Esta, denominada metemoglobina, não é funcional no transporte de O2; entretanto, compete pelo CN- deslocando-o do citocromo c oxidase, desbloqueando assim, a cadeia respiratória. O tiossulfato converte o cianeto em tiocianato por meio da catálise da rodanese, enzima presente na mitocôndria, e finalmente, o tisossulfato é excretado por via urinária.
CONSIDERAÇÕES FINAS
A maior parte dos solventes orgânicos são tóxicos. Entretanto, há casos em que o produto metabolizado pela reação do solvente com outras substâncias é mais tóxico do que o solvente em si. Assim, é preciso analisar tais compostos contextualizados à bioquímica dos seres humanos, buscando-se entender as vias metabólicas e as condições necessárias para a metabolização. De todos os três compostos abordados neste trabalho, o etanol é o mais tolerável, pois sua dose letal é maior que o tolueno e a acetonitrila. O tolueno é vastamente utilizado em diversos ramos da indústria, podendo ser facilmente encontrado em nosso cotidiano. Já a acetonitrila é a mais tóxica por liberar íons cianeto quando em contato com a água. No entanto, qualquer substância pode ser considerada tóxica, dependendo da sua concentração.
REFERÊNCIAS
BARROS, Gizelia. Bioquímica do álcool. 2012. Disponível em <http://bioquimicadoalcool.blogspot.com.br/2012/06/ressaca-o-dia-depois-do-alcool.html>. Acesso em: 8 jun. 2017.
CARDOSO, Sílvia Helena; SABBATINI, Renato M.E; MALAVAZZI, s.d. André Luis. Ação do álcool no cérebro. Disponível em <http://www.cerebromente.org.br/n08/doencas/drugs/alcool.htm>. Acesso em: 8 jun. 2017.
ETANOL. In: WIKIPÉDIA, a enciclopédia livre. Flórida: Wikimedia Foundation, 2015. Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Etanol&oldid=42500310>. Acesso em: 8 jun. 2017.
FORSTER, Letícia M.K; TANNHAUSER, Mario; TANNHAUSER, Semíramis L. Toxicologia do tolueno: aspectos relacionados ao abuso. Revista de Saúde Pública. São Paulo: 1994, vol. 28, n. 2. Disponível em http://www.scielosp.org/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0034-89101994000200011&lng=pt&nrm=iso. Acesso em: 8 jun. 2017.
MARTINS, Márcio. Educação digital 2011. S.l., 2011. Disponível em <file:///H:/litera/Mol%C3%A9cula%20da%20semana%20-%20Acetonitrila%20-%20Educa%C3%A7%C3%A3o%20Digital%202011.htm>. Acesso em: 8 jun. 2017.
PERUZZO, Tito; CANTO, Eduardo. Por que o cianeto mata? Disponível em <http://www2.unifesp.br/reitoria/residuos/curiosidades/por_que_o_cianeto_mata.pdf>. Acesso em: 8 jun. 2017.
VIEIRA, Joana Margarida Fernandes. Metabolismo do etanol. 2012. 55 f. Dissertação (Ciências Farmacêuticas). Universidade Fernando Pessoa, Porto, 2012. Disponível em <http://bdigital.ufp.pt/bitstream/10284/3757/1/Joana%20Vieira.pdf>. Acesso em: 28 jul. 2017.
