O
pesquisador Marcos Paulo Silva, do Instituto de Química
(IQ), orientado pelo docente do mesmo instituto Matthieu
Tubino, conseguiu determinar a presença de pesticidas
da classe dos organofosforados em amostras aquosas com
o emprego do método enzimático em sua tese de doutorado.
Trata-se de um método analítico de varredura capaz de
verificar se a amostra analisada contém inibidores da
enzima colinesterase, uma vez que “esses pesticidas em
questão são inibidores desta enzima”, explica o químico.
Com isso, o trabalho permitiu identificar as amostras
contaminadas. A sua intenção era propor uma metodologia
alternativa de varredura, que respondeu bem aos compostos
organofosforados estudados, com a vantagem de apresentar
um custo reduzido por análise, comenta ele. Embora as
avaliações tenham sido feitas em laboratório, a ideia
é desenvolver futuramente um kit compacto de análise que
possa ser facilmente transportado para o campo.
Além da água, o método pode ser extrapolado para outros
meios, como os alimentos e o solo. “É possível aplicar
tal técnica também em frutas, desde que se faça a extração
desse composto o que, neste caso, envolve uma etapa adicional
de análise”, frisa o autor da tese. O método não distingue
o pesticida, porém é capaz de determinar se a amostra
está contaminada por inibidores da acetilcolinesterase
(importante na regulação dos níveis de acetilcolina, um
neurotransmissor; tal enzima acelera a hidrólise de acetilcolina).
Esse método, revela Matthieu Tubino, é bastante sensível,
rápido e dá mostras de chegar a um custo final relativamente
baixo em relação aos métodos usuais. Ao colocar a amostra
em contato com esta enzima, verifica-se se ocorre a sua
inibição, que pode inclusive ser medida. O orientador
informa que a acetilcolinesterase está presente nos insetos
e nos mamíferos. Ele afirma que o seu orientando conseguiu
multiplicar satisfatoriamente a sensibilidade do método
a fim de aplicá-lo na varredura para determinar concentrações
muito baixas. O docente garante que, para esse método,
basta saber se existe algum nível de problema na amostra,
o que já contribui para eliminar algumas etapas de trabalho
em laboratório e economizar na realização das análises
específicas.
Insegurança
Os pesticidas, afirma Marcos Paulo Silva, congregam várias
classes. Na sua pesquisa, o químico estudou apenas a classe
dos organofosforados, uma das mais utilizadas atualmente.
É sabido que os organofosforados são amplamente adotados
na agricultura como inseticidas. Também já foram usados
como armas químicas e como agentes terapêuticos.
Para a sua determinação, o químico empregou um biossensor
contendo a enzima acetilcolinesterase, responsiva aos
pesticidas organofosforados e carbamatos. “A enzima ficava
imobilizada em um reator através do qual o pesticida passava
provocando a inibição enzimática. Baseando-se nessa inibição,
fazia-se a determinação, permitindo identificar se a amostra
estava contaminada ou não.”
O
pesquisador não chegou a obter amostra de campo. Ele próprio
contaminou as amostras no Laboratório I-125 do IQ, com
o fim de testar o método e verificar se ele respondia
adequadamente. O método foi desenvolvido como uma técnica
de varredura, reagindo aos pesticidas organofosforados.
Para identificar um composto desta classe de maneira específica
seria necessário realizar uma etapa adicional de análise
empregando outra técnica para a sua identificação. O autor
da tese de doutorado pontua que esse método é uma alternativa
para conseguir detectar amostras contaminadas por organofosforados.
A enzima, conta o pesquisador, é sensível à temperatura
e, assim, é perfeitamente possível influenciar os resultados
dos experimentos. Como o trabalho foi desenvolvido no
laboratório, a temperatura conseguiu ser controlada. Por
outro lado, se a análise fosse conduzida no campo, sem
controle algum da temperatura, isso certamente poderia
influenciar nos resultados. “Não necessariamente de forma
negativa”, aponta o químico, “porém seria capaz de comprometer
o tempo de vida da enzima”, salienta.
Efeitos
Além dos organofosforados, existem mais classes ainda
de pesticidas como a dos carbamatos e a dos organoclorados,
por exemplo, entre outros. A diferença entre as classes
de modo geral está mais localizada na estrutura química
da molécula. Estes últimos, os organoclorados, foram inclusive
proibidos no Brasil, por apresentarem uma grande estabilidade
química, o que os levava a permanecer por um tempo demasiadamente
maior do que o ideal no meio ambiente, sem falar nos efeitos
cumulativos ao organismo, trazendo vários riscos.
No trabalho de Marcos Paulo Silva, o método foi idealizado
para a determinação de pesticidas organofosforados, não
sendo aplicável a compostos organoclorados e nem a outras
classes, uma vez que eles não reagem a esta enzima, informa
ele. “No caso dos pesticidas empregados neste estudo,
o método seria útil para amostras de regiões agrícolas
específicas, onde o uso de organofosforados é observado
de maneira intensa como por exemplo nas culturas de soja,
algodão e milho.”
Um dos gargalos ainda por ser solucionado na problemática
dos pesticidas é que o seu uso indiscriminado com certeza
pode piorar o nível de contaminação, especificamente o
seu excesso no ambiente. “Atualmente, com a demanda por
alimentos, é preciso elevar a sua produção e está claro
que sem o uso destes compostos isso não se tornará então
possível”, sugere o químico. “De outra via, o uso em quantidades
adequadas é benéfico e colabora muito para aumentar a
produção agrícola.”
Segundo ele, alguns produtores lamentavelmente não seguem
de modo algum as recomendações do agrônomo, profissional
que faz os cálculos adequados para saber qual é exatamente
o tipo de composto e a quantidade necessária a ser aplicada
para aquela determinada cultura. “Existe inclusive uma
série de diretrizes hoje para proceder a esta aplicação.
O fato de não segui-las pode levar à contaminação ambiental
e dos trabalhadores.”
Impulsos
No sistema nervoso, os impulsos nervosos são transmitidos
através de células nervosas denominadas neurônios. A comunicação
ente os neurônios ocorre através dos axônios terminais
de um neurônio e os dentritos de outro neurônio. Esses
dentritos recebem os sinais de outra célula, que são difundidos
do axônio da célula transmissora para o dentrito da célula
receptora.
O contato entre os neurônios, assim como entre os neurônios
e as células musculares ou células glandulares, são chamados
de sinapses. Em uma típica sinapse, a membrana pré-sináptica
(por exemplo, o axônio de um neurônio) é separada da membrana
pós-sináptica (por exemplo, o dentrito de outra célula)
pela fenda sináptica. Os impulsos nervosos se comunicam
através da maioria das sinapses mediante transmissores
químicos, que são pequenas moléculas difusíveis, como
a acetilcolina (ACh) e a noradrenalina.
A acetilcolina é também um transmissor nos terminais
das placas motoras (conexões neuromusculares), que são
uniões entre o nervo e o músculo estriado. A chegada de
um impulso nervoso dá lugar à liberação de acetilcolina
na fenda sináptica. Então, a molécula de acetilcolina
difunde-se até a membrana pós-sináptica, onde se combina
a moléculas receptoras específicas, abrindo poros na membrana
com diâmetros de aproximadamente 0,5 nm, suficientemente
grandes para a passagem de cátions com bastante facilidade.
Isso produz uma despolarização da membrana pós-sináptica,
a qual se propaga ao lado da membrana eletricamente excitável
da segunda célula nervosa. Porém, a acetilcolina é hidrolisada
pela acetilcolinesterase em milésimos – em ácido acético
e colina –, e se restabelece a polarização da membrana
pós-sináptica.
O período de tempo muito curto em que a acetilcolina
permanece em contato com a membrana da fibra muscular
é quase sempre suficiente para excitar a fibra muscular,
e a remoção rápida da acetilcolina evita uma nova excitação
após a fibra muscular ter-se recuperado do primeiro potencial
de ação.
A acetilcolina é sintetizada no citoplasma do terminal,
contudo é rapidamente absorvida em várias pequenas vesículas
sinápticas, cerca de 300.000 das quais existem normalmente
em todos os terminais de uma única placa motora. Na matriz
das fendas secundárias, há grande quantidade de enzima
acetilcolinesterase (AChE), comumente denominada de forma
reduzida como ChE, capaz de hidrolizar a acetilcolina.
A acetilcolina reage com uma serina específica do centro
ativo da AChE para formar um intermediário covalente acetil-enzima,
ocorrendo assim a liberação da colina. O intermediário
acetil-enzima reage então com a água para formar acetato
e regenerar a enzima livre o suficiente para iniciar uma
onda de despolarização.
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■ Publicação
Tese: “Determinação de pesticidas organofosforados
através de método enzimático”
Autor: Marcos Paulo Silva
Orientador: Matthieu Tubino
Unidade: Instituto de Química (IQ)
