INHALATION OF PARTICULATE MATTER AND ITS RELATIONSHIP WITH HUMAN HEALTH
REGISTRO DOI:10.5281/zenodo.10183081
Daniela Philippsen Goelzer¹
RESUMO
A poluição atmosférica é responsável por vários danos à saúde humana, resultando no aparecimento de várias doenças e na mortalidade. Nos dias atuais, mais de 50% da população do planeta vivem em grandes cidades urbanas estando expostas a altos níveis de poluentes do ar. A crescente urbanização e industrialização contribuem significativamente para o aumento das emissões de poluentes atmosféricos. Um dos principais poluentes atmosféricos é o material particulado, que pode ser relacionado com o surgimento de diversos efeitos à saúde, principalmente indução ao estresse oxidative e resposta inflamatória. O presente artigo trata-se de uma revisão bibliográfica sobre os efeitos deletérios à saúde da inalação de material particulado.
Palavras-chave: Poluição atmosférica; material particulado; saúde humana.
ABSTRACT
Atmospheric pollution is responsible for various damages to human health, resulting in the emergence of various diseases and mortality. Nowadays, more than 50% of the planet’s population lives in large urban cities and is exposed to high levels of air pollutants. Increasing urbanization and industrialization contribute significantly to the increase in air pollutant emissions. One of the main atmospheric pollutants is particulate matter, which can be related to the emergence of several health effects, mainly induction of oxidative stress and inflammatory response. This article is a literature review on the harmful health effects of inhaling particulate matter.
Keywords: Atmospheric pollution; particulate matter; human health.
INTRODUÇÃO
Nos dias atuais, mais de 50% da população do planeta vivem em grandes cidades urbanas estando expostas a altos níveis de poluentes do ar. A crescente urbanização e industrialização contribuem significativamente para o aumento das emissões de poluentes atmosféricos (WHO, 2015; SALVI et al., 2019).
Um dos principais poluentes atmosféricos é o material particulado (MP), que pode ser de origem primaria, emitida por fontes naturais diretamente na atmosfera, ou secundária, por fontes antropogênicas, ou seja, derivada de atividades humanas (ARBEX et al, 2012). É classificado de acordo com seu tamanho aerodinâmico, podendo também ser classificado pelas partículas inaláveis ou grossas (MP10), cujo diâmetro é menor que 10 µm e maior que 2,5 µm, e partículas finas (MP2,5) de até 2,5 µm (BRAGA et al., 2001). O MP com maior diâmetro fica retido nas vias aéreas superiores, enquanto os de menor diâmetro chegam nos alvéolos (CANÇADO et al, 2006). O material particulado é relacionado com o surgimento de diversos efeitos deletérios à saúde (PEARSON et al., 2010). As partículas podem causar, principalmente, indução ao estresse oxidativo, iniciando uma resposta inflamatória que atinge a circulação sistêmica, que pode causar efeitos sistêmicos (KÜNZLI et al, 2010; GROCHANKE, 2015).
Quando o material particulado entra em contato com o epitélio respiratório, ocorre a formação de radicais livres de nitrogênio e de oxigênio, o que leva ao estresse oxidativo nas vias aéreas. O processo de produção de estresse oxidativo é decorrente de um desequilíbrio entre compostos oxidantes e antioxidantes, favorecendo a geração em excesso de radicais livres ou em diminuição da velocidade de remoção desses. Esse processo leva à oxidação de biomoléculas que perdem suas funções biológicas e/ou um desequilíbrio na homeostase (HALLIWELL et al., 2004). Quando esse processo se cronifica, cita-se consequências como a diabetes, aterosclerose, obesidade, transtornos neurodegenerativos e até câncer (GREEN et al., 2004; FERRARI, 2004). O estresse oxidativo pode ser avaliado a partir de dosagens de superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT), glutationa peroxidase (GPx) e poder antioxidante total (BENZIE; STAIN, 1996).
METODOLOGIA
O presente trabalho consiste em uma revisão de literatura. A pesquisa foi realizada na base de dados PUBMED, SciELO, utilizando os seguintes descritores: particulate matter, pollution e particulate matter and human health Os critérios de inclusão foram trabalhos publicados no idioma inglês e português, que abordassem o tema. Os critérios de exclusão foram artigos que estivessem em domínio privado. Foi realizada uma leitura analítica e seletiva dos artigos de acordo com o interesse e relevância para o estudo. Em seguida, os artigos foram agrupados por assunto, interpretados, discutidos e construída a apresentação da revisão da literatura.
DISCUSSÃO
Por ser um recurso abundante, invisível e inodoro, o ar não recebia a devida importância antigamente. Como consequência do uso do carvão como combustível, as cidades da época começaram a apresentar a qualidade do ar abaixo do desejado. Após a Revolução Industrial, a situação da poluição atmosférica foi se agravando ao longo dos séculos, e hoje, a grande consequência da urbanização e industrialização é a poluição do ar (BRAGA et al., 2001).
O ar poluído é um conjunto de partículas e gases, que são emitidos na atmosfera principalmente por indústrias, termoelétricas, veículos automotivos, queima de biomassa e de combustíveis fósseis. Estes poluentes podem ser divididos em primários ou secundários, sendo que os primários são emitidos diretamente na atmosfera, e os secundários são produtos de reações químicas entre os poluentes primários (OBERG et al., 2011; KÜNZLI et al., 2010).
De acordo com o banco de dados da qualidade do ar mais recente, 98% das cidades em países de baixa e média renda com mais de 100.000 habitantes não atendem às diretrizes de qualidade do ar da Organização Mundial da Saúde. Já nos países de renda alta, a porcentagem cai para 56% (WHO, 2021).
Nos dias atuais, mais de 50% da população do planeta vivem em cidades urbanas e estão expostas a altos e progressivos níveis de poluentes do ar (SALVI et al., 2009). A Organização Mundial da Saúde estima que nove a cada dez pessoas respiram ar que contém altos níveis de poluentes e calcula que cerca de sete milhões de pessoas morrem a cada ano devido á exposição a partículas finas em ar poluído. A poluição do ar causou cerca de 4,2 milhões de mortes em 2016 e mais de 90% dessas mortes ocorrem em países de baixa e média renda, principalmente na África e Ásia. A OMS também reconhece que a poluição atmosférica é um crítico fator de risco para doenças não transmissíveis crônicas, causando 29% das mortes por câncer de pulmão, 43% por doença obstrutiva crônica, 24% por doenças cardíacas e 25% por acidentes vasculares cerebrais. Quando se fala de poluição por material particulado, as principais fontes provêm de indústrias, da agricultura, setor de transportes e usinas termoelétricas a carvão (OMS, 2018).
O material particulado (MP) é um dos poluentes atmosféricos mais estudados e varia em formato, número, tamanho, área de superfície e composição química, características que dependem do sítio de sua produção e da fonte emissora (ARBEX et al., 2012). Os efeitos nocivos sobre a saúde humana dependem apenas do seu tamanho e da sua composição química. O MP pode ser constituído por inúmeros componentes químicos, compostos inorgânicos, onde cita-se sulfatos e nitratos, metais de transição sob a forma de óxidos e sais solúveis; compostos orgânicos, mencionando os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos; e material biológico, como bactérias, esporos e restos animais e pólen (KÜNZLI et al., 2010; WHO, 2005)
A emissão do MP pode ser de fonte antropogênica ou biogênica, o que resulta em uma mistura complexa de partículas muito pequenas e gotículas líquidas. Quando emitidas diretamente na atmosfera, denominam-se partículas primárias e quando formadas a partir de reações químicas entre componentes são chamadas de secundárias (ANDREIA et al., 2016). Os poluentes atmosféricos e o material particulado geram um grande impacto para a saúde humana (WHO EUROPE, 2013). O MP é um poluente classificado segundo seu tamanho aerodinâmico ou pelas suas partículas inaláveis, podendo ser grossas (MP10), cujo diâmetro é menor que 10 µm e maior que 2,5 µm, ou partículas finas (MP2,5) de até 2,5 µm (BRAGA et al., 2001). O valor limítrofe diário de inalação do MP 2,5 é de 35 µg/m3, valor que anteriormente era de 65 µg/m3, estabelecido em 1997, e que foi modificado para proteger a saúde da população (CONAMA, 2011).
O material particulado relaciona-se com o aparecimento de inúmeros efeitos nocivos à saúde (PEARSON et al., 2010). As partículas tóxicas podem causar a indução de estresse oxidativo, desencadeando uma resposta inflamatória que atinge a circulação, podendo levar a uma inflamação no sistema respiratório, com capacidade de tornar-se sistêmica (GROCHANKE, 2015; KÜNZLI et al, 2010). Dentre os principais danos decorrentes do estresse oxidativo destaca-se lesão celular, incluindo biomoléculas como lipídeos, carboidratos, proteínas e DNA, envelhecimento precoce das células, mutações celulares e até morte celular (GUTTERIDGE; HALLIWELL, 2011). Outra possível consequência da inalação do material particulado consiste na sua translocação direta através da corrente sanguínea, facilitando a interação com plaquetas e células endoteliais, gerando danos na vasculatura e hemostasia (SORENSEN et al., 2003; BROOK, 2008; MARTINELLI et al., 2013).
Peters e colaboradores demonstraram que elevadas concentrações de partículas finas no ar podem aumentar momentaneamente o risco de infarto agudo do miocárdio de horas após a exposição e até um dia (PETERS et al., 2001). Na União Europeia, estima-se que a exposição ao MP2,5 reduza em mais de oito anos a expectativa de vida (AEA, 2013).
Um estudo realizado pelo Instituto de Energia e Meio Ambiente sugere que há necessidade de atenção quando a concentração de MP10 for igual a 250 µg/m3. Quando as concentrações chegam a 420 µg/m3, deve ser encarado como um alerta de risco a saúde e situações de emergências serão necessárias quando os níveis alcançarem 500 µg/m3 (SANTANA et al., 2012). São padrões aceitáveis dentro da normalidade, sugeridos pelo CONAMA, para material particulado MP10 é de 25 µg/m3 (CASTRO, ARAÚJO e SILVA, 2013)
Em Londrina, um estudo registrou níveis de MP10 de 23,70 µg/cm3 na zona urbana e de 19,30 µg/cm3 na zona rural (FREITAS e SOLCI, 2009). Já no estado de São Paulo foi encontrada uma média de MP10 de 57,53 µg/m3 entre 2005 e 2006, com picos de 178,85 µg/m3 (TRESMONDI et al., 2008). Moreira et al relataram no sudoeste do estado do Mato Grosso, onde há uma extensa área de canaviais, níveis de MP10 de 80,0 µg/m3 em 2008 (MOREIRA et al., 2014).
Em áreas urbanas, o MP2,5 e 10 usualmente contém fragmentos da crosta terrestre, poeira em suspensão, materiais provenientes de atividades industriais e materiais biológicos, como grãos de pólen, entre outros. Entre os principais elementos encontrados, destacam-se os metais alcalinos Na e K, os metais alcalinos terrosos Mg e Ca, além do Al e Fe, todos elementos componentes da crosta terrestre (HIEU e LEE, 2010). Metais como Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, que tem origem nas emissões industriais e veiculares, tendem a se acumular na fração fina do material particulado (ALLEN et al., 2001; HIEU e LEE, 2010) e outras substâncias tóxicas, como hidrocarbonetos policíclicos aromáticos e hidrocarbonetos policíclicos aromáticos nitrosos também se associam ao MP2,5, o que agrava ainda mais seu potencial de risco (TEIXEIRA et al., 2009).
Após a inalação do material particulado, as células pulmonares liberam mediadores pró inflamatórios e moléculas vasoativas. Deste modo, a exposição a essas partículas pode abranger diversos mecanismos patológicos que envolvem o aumento de espécies reativas do oxigênio (EROS) e nitrogênio (ERNS), assim desencadeando o aumento do estresse oxidativo. O estresse oxidativo pode induzir a apoptose celular nos pulmões e induzir o processo inflamatório pulmonar. A resposta inflamatória sistêmica ocorre através da liberação de mediadores pró inflamatórios, como: citocinas, leucócitos e plaquetas, liberados pelos pulmões (BROOK, 2008; CANÇADO et al., 2006; HUTTUNEN et al., 2012; MARTINELLI; OLIVIERI; GIRELLI, 2013).
A principal consequência de altas dosagens de enzimas oxidativas e baixas dosagens de defesas antioxidantes é o envelhecimento celular precoce, bem como a morte celular. Estudos realizados demonstram que a inalação de partículas de fumaça induzem níveis mais altos de danos oxidativos ao DNA, bem como induzem uma resposta ao estresse oxidativo e genes pró-inflamatórios no fígado e pulmão. A utilização de fornos a lenha de madeira de maneira crônica expões os indivíduos a altas concentrações de material particulado, o que aumenta a possibilidade de estresse oxidativo e até o desenvolvimento de câncer (DANIELSEN et al., 2010; FORCHHAMMER et al., 2012; RABHA et al., 2018). Prado e colaboradores (2012) relataram em cortadores de cana-de-açúcar uma diminuição da função pulmonar e aumento de marcadores de estresse oxidativo, decorrente da inalação de material particulado decorrente da fumaça da queima da cana. Os principais efeitos biológicos do material particulado são o estresse oxidativo e processos inflamatórios, expressando citocinas inflamatórias que recrutam macrófagos e assim produzindo uma grande quantidade de espécies reativas de oxigênio (ERO) e de nitrogênio (ZHAO et al., 2014). O estresse oxidativo, mesmo que com uma exposição aguda, está diretamente associado com o desenvolvimento primário de doença pulmonar obstrutiva crônica e asma (HOGG, 2004). Ainda, pesquisas apontam que o material particulado interfere de forma negativa sobre a produção dos marcadores de estresse oxidativo (RAO et al., 2018; ZHOU et al., 2017).
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1ORCID: https://orcid.org/0009-0006-3532-2546
Universidade Feevale, Brasil
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