Persistent organic pollutants (POPs)

<<NOTE TO USER: Please add details of the date, time, place and sponsorship of the meeting for which you are using this presentation in the space indicated.>> <<NOTE TO USER: This is a large set of slides from which the presenter should select the most relevant ones to use in a specific presentation. These slides cover many facets of the problem. Present only those slides that apply most directly to the local situation in the region.>> TRAINING FOR THE HEALTH SECTOR [Date ... Place ... Event ... Sponsor ... Organizer} PERSISTENT ORGANIC POLLUTANTS (POPs) Children's Health and the Environment WHO Training Package for the Health Sector World Health Organization www. who.intlceh WHO/HSE/PHE/AMR/08.01 .03 <<READ SLIDE.>> <<NOTE TO USER: Please add other objectives, if relevant, and refer to the situation of the country concerning the ratification of the Stockholm Convention and national implementation plans (NIPs).>> POPs LEARNING OBJECTIVES ❖ To learn about POPs (persistent organic pollutants) and related substances ❖ To learn why and how POPs may affect children's health ❖ To identify gaps in knowledge and research needs ❖ To review international agreements and recommendations on POPs ❖ To discuss how health care providers and different stakeholders can take action to prevent exposure 2 The POPs are: vSynthetic (man-made) organic chemicals – they are all synthetic chemicals, either intentionally or non-intentionally produced/released. Some are pesticides, others are industrial products or unintended by- products resulting from industrial processes or combustions (see next slide). vPersistent in the environment – their persistence in the environment is remarkable – it may take them decennia or centuries to be degraded. vLong-range transport leads to global pollution – Some POPs will almost always be found if tested for in tissues or environmental samples from different parts of the world. As is the case with many environmental pollutants, it is most difficult to establish that illness or disease are directly attributable to exposure to a specific persistent organic pollutant or to a group of POPs. This difficulty is further underscored by (a) the fact that POPs rarely occur as a single compound, and (b) that individual field studies are insufficient to provide compelling evidence of cause and effect in their own right. vLipophilic – they have a tendency to remain in fat-rich tissues. This affinity for the adipose tissues means that POPs are likely to accumulate, persist and bioconcentrate and could, eventually, achieve toxicologically relevant concentrations – even though exposure episodes may appear limited. vAccumulate in food chain – POPs enter into a cycle in nature, accumulating in the bigger animals as they eat the smaller ones. vHighest levels found in marine mammals – immune dysfunction is considered as a plausible cause for increased mortality among marine mammals. It is postulated that the consumption by seals of fish contaminated with POPs may lead to vitamin and thyroid deficiencies and cause increased susceptibility to microbial infections and reproductive disorders. vAcute, high-level toxicity is well characterized – acute effects after high-level exposure have been described for some of the organochlorine pesticides (e.g. aldrin, dieldrin and toxaphene). PCBs have caused well-documented episodes of mass poisoning called "Yusho" and "Yu Cheng“, that occurred in China, Province of Taiwan, and in Japan. Pregnant women exposed had no or minor symptomatology, but their children presented adverse effects and developmental disorders. Some are potential endocrine POPs WHAT ARE "POPs" ? ❖ Synthetic organic chemicals ❖ Persistent in environment ❖ Long-range transport leads to global pollution ❖ Lipophilic ❖ Accumulate in food chain ❖ High levels in fish and marine mammals Acute toxicity well characterized disrupters – this will be addressed later in the presentation. Ref: •www.pops.int/documents/background/assessreport/en/ritteren.pdf Picture above: NOAA, NURP, Wicklund. Humpback whales cruising beneath a diver. www.photolib.noaa.gov/nurp/nur02001.htm Picture below: NOAA, Captain Budd Christman. Humpback whale. www.photolib.noaa.gov/animals/anim0800.htm These are the persistent organic pollutants – grouped according to their use and origin: -8 pesticides – Introduced in 1940-1950, banned later on but still in use in some countries. -2 industrial chemicals – One of these, HCB, was used as a fungicide in the past. -2 unintended industrial by-products. <<READ SLIDE.>> PCBs: polychlorinated biphenyls HCB: hexachlorocyclohexane DDT: dichlorodiphenyl trichloroethane. The Stockholm Convention is a global treaty ratified by the international community and led by the United Nations Environment Programme (UNEP) that calls for the elimination and/or phasing out of 12 POPs, called the "dirty dozen". More information is available at: www.chem.unep.ch/pops/default.html POPs PERSISTENT ORGANIC POLLUTANTS (POPs) PESTICIDES Aldrin Dieldrin Chlordane DDT Endrin Heptachlor Mirex Toxaphene INDUSTRIAL CHEMICALS PCBs HCB UNINTENDED BYPRODUCTS Dibenzodioxins Dibenzofu rans Stockholm Convention: a global treaty ratified by the international community lead by UNEP - calls for the elimination and/or phasing out of 12 POPs www. chem. unep .chlpopsldefault.html •Endrin is a foliar insecticide used mainly on field crops such as cotton and grains. It has also been used as a rodenticide to control mice and voles. It is rapidly metabolized by animals and does not accumulate in fat to the same extent as other compounds with similar structures. It can enter the atmosphere by volatilization, and can contaminate surface water from soil run-off. The half-life of endrin in soil may be up to 12 years, depending on local conditions. This persistence, combined with a high partition coefficient (log KOW = 3.21–5.340), provides the necessary conditions for endrin to bioconcentrate in organisms. The chemical properties of endrin (low water solubility, high stability in the environment, and semi-volatility) favour its long-range transport, and it has been detected in arctic fresh water. The main source of endrin exposure to the general population is residues in food however, contemporary intake is generally below the acceptable daily intake of 0.0002 mg/kg body weight recommended by the Joint FAO/WHO Meeting on Pesticide Residues (JMPR). •Heptachlor is a non-systemic stomach and contact insecticide, used primarily against soil insects and termites. It has also been used against cotton insects, grasshoppers, some crop pests and to combat malaria. Heptachlor is highly insoluble in water, and is soluble in organic solvents. It is quite volatile and can be expected to partition into the atmosphere as a result. It binds readily to aquatic sediments and bioconcentrates in the fat of living organisms. The half-life of heptachlor in temperate soil is up to 2 years. This persistence, combined with a high partition coefficient (KOW = 4.4–5.5), provides the necessary conditions for heptachlor to bioconcentrate in organisms. The chemical properties of heptachlor (low water solubility, high stability, and semi-volatility) favour its long range transport, and heptachlor and its epoxide have been detected in arctic air, water and organisms. WHO suggests that food is the major source of exposure of heptachlor to the general population. Heptachlor has been detected in the blood of cattle from both Australia and the USA. In both instances, heptachlor was among the most frequently detected organochlorine. •Mirex is a stomach insecticide with little contact activity. Its main use was against fire ants in the southeastern United States, but it has also been used to combat leaf cutters in South America, harvester termites in South Africa, Western harvester ants in the USA, mealybug of pineapple in Hawaii and has been investigated for possible use against yellow jacket wasps in the USA. It has also been used as a fire retardant in plastics, rubber, paint paper and electrical goods. Mirex is very resistant to breakdown, is very insoluble in water and has been shown to bioaccumulate and biomagnify. Due to its insolubility, mirex binds strongly to aquatic sediments. Mirex is considered to be one of the most stable and persistent pesticides, with a half-life of up to 10 years. This persistence, combined with lipophilicity, provides the conditions necessary for mirex to bioconcentrate in organisms. The chemical properties of mirex (low water solubility, high lipid solubility, high stability, and semi-volatility) favour its long-range transport, and mirex has been detected in arctic fresh water and terrestrial organisms. The main route of exposure of mirex to the general population is through food, especially meat, fish and wild game, and intake is generally below established residue tolerances. •Toxaphene is a nonsystemic and contact insecticide that was used primarily on cotton, cereal grains, fruits, nuts and vegetables. It has also been used to control ticks and mites in livestock. Toxaphene has been in use since 1949 and was the most widely used insecticide in the USA in 1975. Toxaphene is highly insoluble in water, and has a half-life in soil of up to 12 years. It has been shown to bioconcentrate in aquatic organisms and is known to undergo atmospheric transport. The half-life of toxaphene in soil ranges from 100 days up to 12 years, depending on the soil type and climate. This persistence, combined with a high partition coefficient (log KOW = 3.23–5.50) suggests that toxaphene is likely to bioconcentrate. The chemical properties of toxaphene (low water solubility, high stability and semi-volatility) favour its long-range transport, and toxaphene has been detected in arctic air. Exposure of the general population is most likely through food, however levels detected are generally below maximum residue limits. These pesticides are banned and restricted in many countries, please see UNEP website for more information. POPs Endrin: POPs - PESTICIDES White, odourless, crystalline solid (pure); light tan colour with faint chemical odour for technical grade Heptachlor: White to light tan, waxy solid or crystals with a camphor-like odour c1 Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl ~ -c, Cl Mirex: White crystalline, odourless solid C". /4 Cl y __ l CI Toxaphene: Yellow, waxy solid w/ chlorine/terpene-like odour Gin CH3 c(CI Cl ~ CH3 CH2 UNEP 5 Notes and pictures taken from UNEP website: www.chem.unep.ch/pops/alts02.html <<NOTE TO USER: The other POPs are addressed more in detail further on in the module.>> •Polychlorinated biphenyls (PCBs) are mixtures of chlorinated hydrocarbons that have been used extensively since 1930 in a variety of industrial uses, including as dielectrics in transformers and large capacitors, as heat exchange fluids, as paint additives, in carbonless copy paper and in plastics. There are 209 possible PCBs. PCBs in the environment may be expected to associate with the organic components of soils, sediments and biological tissues, or with dissolved organic carbon in aquatic systems, rather than being in solution in water. Association between elevated exposure to PCB mixtures and alterations in liver enzymes, hepatomegaly, and dermatological effects such as rashes and acne has been reported. Adverse effects are predominantly associated with higher blood concentrations. Contamination of rice oil by PCBs in Japan (1968) and China, Province of Taiwan (1979) has resulted in the exposure of a large number of people to PCBs and their contaminants PCDFs. Signs and symptoms of exposure from these incidents include enlargement and hyper secretion of the Meibomian glands of the eyes, swelling of the eyelids, and pigmentation of the nails and mucous membranes, occasionally associated with fatigue, nausea and vomiting. This was followed by hyperkeratosis and darkening of the skin with follicular enlargement and acneform eruptions, often with a secondary staphylococcal infection. Children born up to 7 years after maternal exposure in the Taiwan incident had hyperpigmentation, deformed nails and natal teeth, intrauterine growth delay, poorer cognitive development up to 7 years of age, behavioural problems and higher activity levels. The affected children appeared to "catch up" with controls at 12 years of age. Children born 7–12 years after maternal exposure experienced mildly delayed development, but no differences in behaviour. Effects observed in these children are probably a result of the persistence of PCBs in the human body, resulting in prenatal exposure long after the exposure took place. These effects are consistent with the observations of poorer short-term memory functioning in early childhood, in children exposed prenatally by mothers who had high consumption of Lake Michigan sports fish containing PCBs, amongst other POPs. People exposed in the Yucheng incident had low resistance, and suffered from a variety of infections. Examination during the first year revealed decreased concentrations of IgM and IgA, decreased percentages of total T-cells, active T-cells and helper T-cells, but normal percentages of B- cells and suppressor T-cells; suppression of delayed type response to recalling antigens; enhancement of spontaneous proliferation of lymphocytes and an enhancement in lymphoproliferation to certain mitogens. After 3 years, some, although not all, of the effects had disappeared. Cancer deaths in both male and female workers involved in the manufacture of electrical capacitors were significantly increased. A significant increase in haematological neoplasms and gastrointestinal cancers was observed in male workers. The persistence of PCBs, combined with the high partition coefficients of various isomers (log KOW ranging from 4.3 to 8.26) provide the necessary conditions for PCBs to bioaccumulate in organisms. Concentration factors in fish exposed to PCBs in their diet were lower than those for fish exposed to PCBs in water, suggesting that PCBs are bioconcentrated (taken up directly from the water) as opposed to being bioaccumulated (taken up by water and in food). The main source of PCB exposure to the general population is through food, especially fish. •Hexachlorobenzene (HCB) is a fungicide that was first introduced in 1945 for seed treatment, especially for control of bunt of wheat. HCB is also a byproduct of the manufacture of industrial chemicals including carbon tetrachloride, perchlorethylene, trichloroethylene and pentachlorbenzene. It is quite volatile and can be expected to partition into the atmosphere as a result. It is known to bioconcentrate in the fat of living organisms as a result. The most notable episode involving the effects of HCB on humans involved the ingestion of HCB-treated seed grain in eastern Turkey between 1954 and 1959. The patients who ingested the treated seed experienced a range of symptoms including photosensitive skin lesions, hyperpigmentation, hirsutism, colic, severe weakness, porphyrinuria, and debilitation. Approximately 3000–4000 people developed porphyria turcica, a disorder of haem biosynthesis. Mortality was up to 14%. Mothers who ingested the seeds passed the HCB to their children by placental transfer and through maternal milk. Children born to these women developed "pembe yara" or pink sore, with a reported mortality rate of approximately 95%. A study of 32 individuals 20 years after the outbreak showed that porphyria can persist years after the ingestion of HCB. HCB is very persistent. This persistence, combined with a high partition coefficient (log KOW = 3.03–6.42), provides the necessary conditions POPs POPs - INDUSTRIAL CHEMICALS Rw PCBs: Polychlorinated biphenyls R R R R UNEP Trade Names for different mixtures (partial list): Aroclor, Pyranol , Pyroclor , Phenochlor, Pyralene, Clophen, Elaol, Kanechlor, Santotherm , Fenchlor, Apirolio , Sovol HCB: Hexachlorobenzene White monoclinic crystals or crystalline solid Cl Cl Cl Cl Cl Cl UNEP 6 for HCB to bioconcentrate in organisms. The chemical properties of HCB favour its long-range transport, and HCB has been detected in arctic air, water and organisms. HCB is ubiquitous in the environment, and has been measured in foods of all types. HCB was one of two organochlorines detected in all samples of Spanish meat and meat products. These chemicals are banned and restricted in many countries, please see UNEP website for more information. Notes and pictures taken from UNEP website: www.chem.unep.ch/pops/alts02.html <<NOTE TO USER: PCBs will be addressed more in detail further on in the module.>> Polychlorinated dibenzo-para-dioxins (dioxins) and polychlorinated dibenzofurans (furans) are two groups of planar tricyclic compounds that have very similar chemical structures and properties. Their properties vary with the number of chlorine atoms present. Neither dioxins nor furans are produced commercially, and they have no known use. They are byproducts resulting from the production of other chemicals. Dioxins may be released into the environment through the production of pesticides and other chlorinated substances. Furans are a major contaminant of PCBs. Both dioxins and furans are related to a variety of incineration reactions, and the synthesis and use of a variety of chemical products. Dioxins and furans have been detected in emissions from the incineration of hospital waste, municipal waste, hazardous waste, cars, and the incineration of coal, peat and wood. Of the 210 dioxins and furans, 17 contribute most significantly to the toxicity of mixtures. At present, the only persistent effect associated with dioxin exposure in humans is chloracne. Other health effects that have been reported include peripheral neuropathies, fatigue, depression, personality changes, hepatitis, enlarged liver, abnormal enzyme levels and porphyria cutanea tarda though causal relationships were not established in every case. Two recent studies followed a young population from the area of Seveso, Italy after an industrial accident. The first, a cancer study, examined a cohort of people aged 0–19 years living in the area at the time of the accident, for the period 1977–1986. Whereas a consistent tendency towards increased risk was apparent, none of the relative risks were significantly elevated. Non-significant increases in thyroid cancer and myeloid leukaemia were also observed. The study is limited, however, by the relatively short latency periods, the definition of exposure based on place of residence and the limited number of events. The second study examined the mortality of the same cohort of people for the same time period. Among those exposed, mortality owing to all causes did not deviate from expectations, however, as noted above, this study provides only limited evidence. Dioxins and furans are considered to be very stable and persistent. This persistence, combined with high partition coefficients provides the necessary conditions for these compounds to bioconcentrate in organisms. The chemical properties of dioxins and furans (low water solubility, high stability and semi- volatility) favour their long range transport and these compounds have been detected in arctic organisms. As with most other organochlorines, food is a major source of dioxins and furans in the general population, with food of animal origin contributing the most to human body burdens. Notes and picture taken from UNEP website: www.chem.unep.ch/pops/alts02.html POPs POPs - UNINTENDED BYPRODUCTS Dibenzodioxins and dibenzofurans ❖ Byproducts of production of other chemicals ❖ Detected in incineration of coal, peat, wood, hospital waste, hazardous waste, municipal waste, car emissions ❖ Of 210 dioxins and furans, 17 are in toxic mixtures a~ ylyc, c1~ 0Yc1 H H 2,3,7,8-TCDD 2,3,7,8-TCDF UNEP 7 The chlorination of biphenyl can lead to the replacement of 1–10 hydrogen atoms by chlorine; the conventional numbering of substituent positions is shown in the diagram. The commercial production of the PCBs began in 1930. They have been widely used in electrical equipment, and smaller volumes of PCBs are used as fire- resistant liquid in nominally closed systems. By the end of 1980, the total world production of PCBs was in excess of 1 million tonnes and, since then, production has continued in some countries. Despite increasing withdrawal from use, and restrictions on the production of PCBs, very large amounts of these compounds continue to be present in the environment, either in use or as waste. In recent years, many industrialized countries have taken steps to control and restrict the flow of PCBs into the environment. The most influential force leading to these restrictions has probably been a 1973 recommendation from the Organisation for Economic Co-operation and Development (OECD) (WHO, 1976; IARC, 1978; OECD, 1982). Since then, the 24 OECD member countries have restricted the manufacture, sales, importation, exportation and use of PCBs, as well as establishing a labelling system for these compounds. Current sources of PCB release include volatilization from landfills containing transformer, capacitor, and other PCB-containing wastes, sewage sludge, spills, and dredge spoils, and improper (or illegal) disposal in open areas. Pollution may occur during the incineration of industrial and municipal waste. Most municipal incinerators are not effective in destroying PCBs. Explosions or overheating of transformers and capacitors may release significant amounts of PCBs into the local environment. PCBs can be converted to PCDFs under pyrolytic conditions, at a temperature between 550 and 700 °C. Thus, the uncontrolled burning of PCBs can be an important source of hazardous PCDFs. It is therefore recommended that destruction of PCB-contaminated waste should be carefully controlled, especially with regard to the burning temperature (above 1000 °C), residence time, and turbulence. Some examples of effects of exposure observed in wildlife are given in the slide: Mammals: reproductive and immune effects in Baltic seals (PCBs, DDE). Birds: eggshell thinning, altered gonadal development (DDT) and embryonic abnormalities (PCB). Reptiles: decline in alligators in Florida, USA (organochlorine spill). Fish: reproductive alterations (from paper mills and sewage). Invertebrates: masculinization and decreased population (TBT, a boat antifouling agent). POPs EXAMPLES OF EFFECTS OF POPs ON WILDLIFE ❖ Reproductive impairment and malformations ❖ Immune system is sensitive R R R R ❖ Altered liver enzyme function R R ❖ Increased risk of tumours Mammals: Birds: Reptiles: Fish: Snails: UNEP reproductive and immune effects in Baltic seals eggshell thinning, gonadal and embryo alterations decline in number of alligators reproductive alterations masculinization and population decrease (marine) 8 Picture: UNEP website: www.chem.unep.ch/pops/alts02.html •POPs have an anthropogenic origin: industrial processes, waste (e.g. medical), traffic and agriculture. A few may be of natural origin, e.g. from volcanic eruptions. •POPs are released into air, water and land – from where they deposit into water, sediment, and enter the food-chain •POPs are globally distributed through the air and ocean currents – they travel long distances and enter into atmospheric processes, air–water exchange and cycles involving rain, snow and dry particles. These processes lead to the exposure of even remote populations of humans and animals that depend on aquatic foods. Humans and animals are exposed mainly via ingestion of contaminated aquatic foodstuffs. •POPs travel long distances and are found in places far away from industrial sites or from agricultural areas, such as the Arctic circle. Picture: UNEP POPs POPs IN THE ENVIRONMENT -[ ]_r Long-range AIR transport ~ 1 •Air-water SOURCES • Rain f [ ]"'\ •Snow Industry WATER • Particles Waste WATER& Traffic SEDIMENT DEPOSmON Agriculture '------+ LAND DEPOSITION 9 •Polychlorinated biphenyls (PCBs) are very stable chemicals, with low volatility at normal temperature (non-volatile below 40°C), relatively fire-resistant and do not conduct electricity. PCB mixtures (of about 209 different compounds!) are usually light coloured liquids that look like molasses. PCBs are soluble in most organic solvents but are almost insoluble in water. •They were used in a wide range of industrial and consumer products, especially in the oil of electric capacitors (closed systems) and converters; as well as in coal-mining. •Overheating of electrical equipment containing PCBs can produce emissions of irritating vapours. •PCBs are completely destroyed only under extremely high temperatures (over 1100 °C!) or in the presence of certain combinations of chemical agents and heat. •They are environmentally hazardous due to their extreme resistance to chemical and biological breakdown by natural processes in the environment. •In the late 1960s the discovery of PCBs in birds in Sweden (by scientists researching DDT) and the outbreak of poisoning affecting 1200 people who had consumed rice oil contaminated with PCBs in Japan both focused public attention on the problem. •PCBs have been released into the environment over the years, without any precautions, through open burning or incomplete incineration; by vaporization (from paints, coatings and plastics); by leakage into sewers and streams; by dumping in landfill sites, and by ocean dumping. Despite strict norms and regulations, PCBs may have been illegally dumped through ignorance, negligence or wilfully. •The full health effects of PCBs on humans are unknown. It is unlikely that serious injury would result from short-term low-level exposure to PCBs. However, many are concerned about possible adverse health effects of long-term exposure to even low concentrations of these substances. •PCBs can enter the body through skin contact, by the inhalation of vapours or by ingestion of food containing PCB residues. The most commonly observed health effect from extensive exposure to PCBs is chloracne, a painful and disfiguring skin condition, similar to adolescent acne. Liver damage can also result. •When PCBs in transformers are involved in fires, particularly in buildings, the combustion of these POPs AN EXAMPLE: PCBs ❖ Widely used, released into the environment ❖ Caused mass-poisoning episodes ❖ Effects in animals: reproductive, immune, carcinogenic ❖ Effects in humans after high-level exposure: • "Yusho" and "Yu-Cheng" episodes ❖ Effects of long-term, low-level exposures in children are a cause for concern ... 10 materials can result in the production of highly toxic substances (chlorinated dibenzofurans and dioxins) thus increasing the hazard associated with smoke inhalation. Experimental effects - PCBs produce a variety of effects ranging from the disruption of photosynthesis in microscopic plants, to effects on reproduction in higher animals. Marine/freshwater invertebrates, fish and birds are particularly sensitive to PCBs (effects include death of the embryo, abnormalities at birth). Long-term exposure can severely affect reproduction, PCBs are carcinogenic and have immunotoxic effects. In some species, liver toxicity has been reported. Refs: •Chen YC et al. A 6-year follow up of behavior and activity disorders in the Taiwan Yu-cheng children. Am J Public Health 1994; 84:415-421. •Environment Canada - www.ec.gc.ca/pcb/pcb08/eng/pcb08ch16_e.htm •www.atsdr.cdc.gov/DT/pcb007.html Effects on humans - Although PCBs are widely recognized as a potential hazard to human health, the effects are not fully known. Brief exposure does not appear to be a major health hazard, but contact may cause skin rashes, swelling of eyelids, hyper- pigmentation (the darkening of nails, skin and mucous membranes), headaches, or vomiting. Extended high-level exposure has resulted in cases of chloracne. The worst incident of human exposure was the 1968 Yusho incident: 1200 people (in Japan) consumed rice oil heavily contaminated with PCBs over 20 to 190 days. These people had reproductive dysfunction, severe chloracne, hyperpigmentation, eye discharges, headaches, vomiting, fever, visual disturbances and respiratory problems. Female victims tend to have disorders of the reproductive organs, and also an increased risk of miscarriage and stillbirth. Infants born to women who had been exposed to PCBs exhibited numerous effects, including neurobehavioural deficits and lower overall age-adjusted developmental scores were reported among the exposed children. The effects experienced were also attributed to polychlorinated dibenzofurans (PCDFs), considered more toxic than PCBs, a major contaminant of the PCBs. Some PCB mixtures are suspected human carcinogens (rats and mice may develop liver cancers), but no studies have yet been carried out to prove this. Similarly, the potential effects of PCBs on human reproduction have yet to be ascertained. The multigenerational effects of PCBs are still under study. Refs: •Environment Canada - www.ec.gc.ca/pcb/pcb08/eng/pcb08ch16_e.htm •www.atsdr.cdc.gov/DT/pcb007.html POPs AN EXAMPLE: PCBs ❖ Effects in humans after high-level exposure: • Skin rash, eyelid swelling • Hyperpigmentation - CHLORACNE • Headaches, vomiting ❖ Effects of long-term exposures: • Hepato-, immuno-, reproductive and dermal toxicities ❖ Fetal exposures to PCBs: • Neural and developmental changes • Lower psychomotor scores • Short-term memory and spatial learning effects • Long-term effects on intellectual function 11 •Two important mass-poisoning episodes have occurred: one in Japan ("Yusho", in the 1960s) and one in China, Province of Taiwan ("Yu-Cheng" in the 1970s). •The main symptoms in Yusho and Yu-Cheng patients have frequently been attributed to contaminants in PCB mixtures, specifically, to PCDFs. Expert groups concluded that the symptoms may have been caused by the combined exposure to PCBs and PCDFs. However, some of the symptoms, principally, the chronic respiratory effects, may have been caused specifically by the methylsulfone metabolites of certain PCB congeners. •The signs of intoxication in Yusho and Yu-Cheng patients included: eye irritation and lacrimation, swelling of the eyelids, hyperpigmentation of the nails and mucous membranes, occasionally associated with fatigue, nausea and vomiting. This was usually followed by hyperkeratosis and darkening of the skin with follicular enlargement and acneiform eruptions. Furthermore, oedema of the arms and legs, liver enlargement and liver disorders, central nervous system disturbances, respiratory problems (e.g. bronchitis-like) and changes in the immune status of the patients were also reported. •Children of Yusho and Yu-Cheng patients presented: reduced growth, dark pigmentation of the skin and mucous membranes, gingival hyperplasia, xerophthalmia, oedematous eyes, dentition at birth, abnormal calcification of the skull, rocker bottom heel. A high incidence of low birth weight was reported. • Infants born to women who had been exposed to PCBs exhibited numerous effects, including neurobehavioural deficits and lower overall age-adjusted developmental scores among the exposed children. •The link between exposure and the occurrence of malignant neoplasms in these patients could not be definitely established, because the number of deaths was too small. However, a statistically significant increase in liver and lung cancer was observed in male patients, in the context of mortality due to all types of neoplasms (Kuratsune, 1986). Refs: •www.atsdr.cdc.gov/DT/pcb007.html •Chen YC et al. A 6-year follow up of behavior and activity disorders in the Taiwan Yu-cheng children. Am J Public Health 1994; 84:415-421. •Kuratsune M et al, Analysis of deaths seen among patients with Yusho, (Abstract FL17), In: Dioxin 86, Proceedings of the VI International Symposium on Chlorinated Dioxins and Related Compounds, Fukuoka, Japan. 1986, p.179. POPs PCB: HUMAN HEALTH INCIDENTS Toxic effects at high levels of exposure, "Yusho" & "Yu-Cheng" accidental or occupational: Adverse, persistent ❖ Dermal effects in newborns ❖ Ocular • Low birth weight ❖ Blood and liver enzyme alteration • Reduced growth ❖ Respiratory • Hyperpigmentation - ❖ Immune system • Gingival hyperplasia ❖ Neurological system • Eye oedema ❖ Reproductive • Dentition at birth ❖ Developmental • Skull calcifications 12 •As with many POPs, the main source of human exposure is dietary. •Over the years, thousands of different food samples have been analysed, in several countries, for contaminants, including PCBs. Most samples have been from fish, meat and milk. •Food becomes contaminated with PCBs through three main routes: a) uptake from the environment by fish, birds, livestock (via food-chain), and also into crops; b) migration from packaging materials into food (around 1 mg/kg, but in some cases up to 10 mg/kg); c) direct contamination of foodstuff or animal feed as the result of an industrial accident or incident. •The levels of PCBs found in different foodstuff are: •animal fat: 20 to 240 µg/kg •cow's milk: 5 to 200 µg/kg •butter: 30 to 80 µg/kg •fish: 10 to 500 µg/kg, on a fat basis. Certain fish species (eel) and fish products (fish liver and fish oils) may contain much higher levels, up to 10 mg PCBs/kg •vegetables, cereals, fruits, and a number of other products: <10 µg/kg •Main causes of concern regarding PCBs are: large fish, shellfish, marine mammals, meat, milk, and other dairy products. The median levels reported in fish, in various countries, are of the order of 100 µg/kg (on a fat basis). However, it appears that the levels of PCBs in fish are slowly decreasing. POPs MAIN ROUTE OF EXPOSURE TO PCBs: DIETARY MARINE MAMMALS Whale FISH Seals Salmon Eel Shellfish Fish liver Fish oils ANIMAL FAT Meat Poultry ······ ...... · • .. • · •· ····► .•· .... COW'S MILK Butter Dairy products .·· OTHER Vegetables Cereals Fruits WHO 13 Refs: •INCHEM. Environmental Health Criteria 140, Polychlorinated Biphenyls and Terphenyls (Second Edition). Geneva, World Health Organization, 1993 •www.inchem.org/documents/ehc/ehc/ehc140.htm Picture: WHO (Virot), Ghana, 2003. •PCBs accumulate in human adipose tissue and breast milk. •The concentrations of PCBs in different organs and tissues depend upon the lipid content of the organ or tissue, with the exception of the brain. •The levels of PCB residues in adipose tissue of the general population in industrialized countries range from <1 to 5 mg/kg, on a fat basis. •The average concentration of total PCBs in human milk is in the range of 0.5 to 1.5 mg/kg fat, depending on the donor's place of residence, lifestyle, and the analytical methods used. •Women living in heavily industrialized urban areas, or with a high fish consumption (especially fish from heavily contaminated waters), may have higher PCB concentrations in breast milk. •Although PCBs are measurable, there are no agreed-upon methods, quality controls or reference values available. Thus far, all experts recommend breastfeeding and do not recommend testing of milk (AAP, 2003). "FOS does not have standard levels (of PCB in breast milk that may indicate interruption of breastfeeding) although the exposure of the infant is often over the current Provisional Tolerable Monthly Intake for dioxan-like PCBs. It is generally agreed that the benefits of breastfeeding would outweigh anything but the most acute type of health effects." (Dr G. Moy, WHO/SDE/FOS). •Low-level exposures have been linked to neurodevelopmental effects in children. Prenatal exposure to low levels of PCBs causes (AAP, 2003): Newborns: decrease in birth weight Infants: motor delay detectable from newborn to age 2 years 7-month-olds: defects in visual recognition memory 42-month-olds: lower IQ (maybe some contribution from postnatal exposure) POPs AN EXAMPLE: PCBs ❖ PCBs accumulate in human adipose tissue and breast milk ❖ In adipose tissue: <1 to 5 mg/kg, on fat basis ❖ Average concentration in human milk: 0.5 to 1.5 mg/kg fat ❖ PCB levels are higher in some areas or in relation to diet ❖ Concern: low-level exposures and neurodevelopment 14 4-year-olds: defects in short-term memory 11-year-olds: delays in cognitive development Refs: •American Academy of Pediatrics Committee on Environmental Health. Polychlorinated biphenyls, dibenzofurans and dibenzodioxins. In: Pediatric Environmental Health, 2nd ed. Etzel RA. Ed. 2003. •Environment Canada - www.ec.gc.ca/pcb/pcb08/eng/pcb08ch16_e.htm Refs: •van Larebeke N. The Belgian PCB and dioxin incident of January– June 1999: Exposure data and potential impact on health. Environmental Health Perspectives 2002;109:265-73. In January 1999, 500 tons of feed contaminated with approximately 50 kg of polychlorinated biphenyls (PCBs) and 1 g of dioxins were distributed to animal farms in Belgium, and to a lesser extent in the Netherlands, France, and Germany. This study was based on 20,491 samples collected in the database of the Belgian federal ministries from animal feed, cattle, pork, poultry, eggs, milk, and various fat-containing food items analyzed for their PCB and/or dioxin content. Dioxin measurements showed a clear predominance of polychlorinated dibenzofuran over polychlorinated dibenzodioxin congeners, a dioxin/PCB ratio of approximately 1:50,000 and a PCB fingerprint resembling that of an Aroclor mixture, thus confirming contamination by transformer oil rather than by other environmental sources. In this case the PCBs contribute significantly more to toxic equivalents (TEQ) than dioxins. The respective means +/- SDs and the maximum concentrations of dioxin (expressed in TEQ) and PCB observed per gram of fat in contaminated food were 170.3 +/- 487.7 pg, 2613.4 pg, 240.7 +/- 2036.9 ng, and 51059.0 ng in chicken; 1.9 +/- 0.8 pg, 4.3 pg, 34.2 +/- 30.5 ng, and 314.0 ng in milk; and 32.0 +/- 104.4 pg, 713.3 pg, 392.7 +/- 2883.5 ng, and 46000.0 ng in eggs. Assuming that as a consequence of this incident between 10 and 15 kg PCBs and from 200 to 300 mg dioxins were ingested by 10 million POPs AN EXAMPLE: PCBs IN BELGIUM (1999) ❖ Food contamination ❖ 40-50 kg of PCBs and 1 g of dioxins in 500 tonnes of animal feed ❖ Effects in chickens: • Decreased egg production and hatching • Chicken oedema disease • 2 million chickens destroyed ❖ Estimated effects of human exposures: • Predicted 40 to 8,000 total cancers in adults • Predicted neurotoxic and behavioural effects in newborns • Studies underway 15 Belgians, the mean intake per kilogram of body weight is calculated to maximally 25,000 ng PCBs and 500 pg international TEQ dioxins. Estimates of the total number of cancers resulting from this incident range between 40 and 8,000. Neurotoxic and behavioral effects in neonates are also to be expected but cannot be quantified. Because food items differed widely (more than 50-fold) in the ratio of PCBs to dioxins, other significant sources of contamination and a high background contamination are likely to contribute substantially to the exposure of the Belgian population. •Dichlorodiphenyl trichloroethane (DDT) is a pesticide that was very widely used in the past, because of its very low acute toxicity. Although DDT was widely banned worldwide, countries in sub-Saharan Africa are seeking exemptions for malaria control. •Adverse effects have been observed in animals – eggshell thinning and altered gonadal development have been observed in birds of prey exposed to DDT, resulting in severe population declines. •Animal experimentation has demonstrated the effects of DDT (including its metabolites DDE and DDD) on the liver and on the central nervous system (such as hypersensitivity, excitability, generalized trembling, convulsions, paralysis), as well as estrogenic and antiandrogenic effects, and possible carcinogenicity •Exposure in humans occurs through the ingestion of DDT-contaminated foods and retention of the chemical and its main metabolite, DDE. •Plausible human data link increasing concentrations of DDE in human breast milk with reductions in the duration of lactation. An additional study in humans found that as the DDE levels in the blood of pregnant women increased, the chances of having a pre-term baby and small-for-gestational-age births also increased. •These studies raise the possibility that DDT does indeed have such toxicity. Assuming that these associations are causal, an increase in infant deaths might result from the use of DDT to combat malaria (Chen and Rogan, 2003). If maternal DDT exposure does in fact increase preterm births and decrease the duration of lactation, further investigation is warranted, especially in areas where DDT is reintroduced for malaria control. The unintended consequences of DDT use need to be part of the discussion of modern vector control policy. •Significant concentrations of DDT and DDE are still found in the body fat (adipose tissue) of humans and animals, in human breast milk and in placenta; the levels of DDT and its metabolites are much higher in areas where it was used for malaria control. The main metabolite is DDE and the ratio DDT/DDE indicates time of exposure. •A 2006 study of Mexican American children showed that prenatal exposure to DDT, and to a lesser extent DDE, was associated with neurodevelopmental delays during early childhood. Ref: •Chen A, Rogan WJ. Nonmalarial infant deaths and DDT use for malaria control. Emerg Infect Dis, Aug 2003 (www.cdc.gov/ncidod/EID/vol9no8/03-0082.htm). •Eskenazi B. et al (2006). In Utero Exposure to Dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT) and Dichlorodiphenyldichloroethylene (DDE) and Neurodevelopment Among Young Mexican American POPs AN EXAMPLE: DDT ❖ Widely used in the past ❖ Malaria control in 12 countries! ❖ Adverse effects in animals • Reproductive, immune, neurological • Estrogenic and anti-androgenic effects • Liver effects and carcinogenesis Structur~ of p, p' - DDT and its analogues of the form · a• I •-0 -c-O -• I au (many of the com.pounds also exist as o,p'-isomers and other isomers) INCHEMMIHO ❖ Few studies of effects on children's health and development ❖ Exposure linked to preterm delivery, reduced birth weight and shortened lactation 16 Children. Pediatrics, Vol 118 (1), pg 233-241. Picture: INCHEM, WHO: www.inchem.org/documents/ehc/ehc/ehc83.htm#SectionNumber:1.1 Fig: Norsk Barnemuseum. www.norskbarne.museum.no/html/barn100.htm Used with copyright permission. POPs USE OF DDT IN THE PAST ... NorsJt Barnemuseum 17 Refs: •Farhang L et al, Association of DDT and DDE with Birth Weight and Length of Gestation in the Child Health and Development Studies, 1959–1967. American Journal of Epidemiology, 2005, 162 (8): 717- 725 . •De Jager C et al, Reduced seminal parameters breakthroughs in andrology associated with environmental DDT exposure and p,p´-DDE concentration in men in Chiapas, Mexico: A cross-sectional study, Journal of Andrology, 2006, 27 (1): 16-27 •Aneck-Hahn N et al, Impaired semen quality associated with environmental DDT exposure in young men living in a malaria area in the Limpopo Province, South Africa, Journal of Andrology, 2007, 28 (3): 423- 434. •Bhatia R et al, Organochlorine pesticides and male genital anomalies in the child health and development studies, Environmental Health Perspectives, February 2005, 113 (2): 220-224 •Cohn BA et al, DDT and Breast Cancer in young women: New data on the significance of age of exposure, Environmental Health Perspectives, October 2007, 115(10): 1406-1414 •Eskenazi B et al, In utero exposure to dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT) and dichlorodiphenyldichloroethylene (DDE) and neurodevelopment among young Mexican American children. Pediatrics, 2006, 118(1):233-41. •Torres-Sánchez L et al, In utero p,p´-DDE exposure and infant neurodevelopment: A perinatal cohort in Mexico, Environmental Health Perspectives, March 2007, 115 (3). •Ribas-Fitó N et al, Beneficial effects of breastfeeding on cognition regardless of DDT concentrations at birth, American Journal of Epidemiology, 2007, 166(10):1198-202. POPs EVOLVING EVIDENCE: LONG-TERM DDT EFFECTS? -Association with birth weight and length of gestation (Farhang 2005) -Reduced seminal parameters (De Jager 2006) -Impaired semen quality (Aneck-Hahn 2007) -Male genital anomalies (Bhatia 2005) -Breast cancer in young women (Cohn 2007) -In utero exposure assoc with neurodevelopment (Eskenazi 2006) -Assoc with infant neurodevelopment ( Torres-Sanchez 2007) -Beneficial effects of breastfeeding on cognition regardless of DDT concentrations at birth (Ribas-Fit6 2007) 18 •Dioxins (PCDD) and furans (PCDF) are environmental contaminants detectable in trace amounts in air, water and soil. •Typically, dioxins and furans are found in mixtures of about 210 compounds. 17 are highly toxic. One of these, known as Seveso dioxin, referring to the release of high levels of dioxin during an industrial accident in Italy in 1976, has been considered the most toxic man-made compound. •They are produced worldwide and do not serve any purpose. •In the past, environmental contamination due to dioxins and furans came primarily from production and use of chlor-organic chemicals. These included polychlorinated biphenyls, pentachlorophenol, and other chlorinated aromatic chemicals. The pulp and matter paper industry was a major source of contamination of the aquatic environment (happened in the Baltic Sea) and may still be taking place in many developing countries. •Today's major sources – at least in industrialized countries – are combustion processes of any type. Examples are: incineration of municipal, hazardous and clinical wastes, the iron and non-ferrous metal industry; and smaller sources, such as motor vehicles (especially when run on leaded petrol), home heating, open burning of waste and landfill fires. •WHO has set a tolerable daily intake of 1 to 4 picograms per kilogram of body weight. Notes taken from UNEP website: www.chem.unep.ch/pops/infosheets/is1-html/index.html Picture: UNEP, www.chem.unep.ch/pops/alts02.html Ref: •WHO. Dioxins and their effeects on human health. Http://www.who.int/mendicentre/factsheets/fs225/en/index.html •Assessment of the health risk of dioxins: re-evaluation of the tolerable daily intake (TDI). Geneva, Switzerland, 25-29 May 1998. Food Addit Contam. 2000; 17(4):223-369. POPs AN EXAMPLE: Dioxins Cl~ /O)y CI 1~¥ c1 Cl~C I Cl~~ I H -I I- H 2,3,7,8-TCDD 23,7, - ICDF ❖ Detectable in trace amounts in all parts of ecosystem ❖ Dioxins and furans: 210 compounds: 17 highly toxic • Seveso: release of high levels of dioxin in industrial accident (1976) • Considered one of the most toxic man-made compounds ❖ Sources in developing countries: • Production and use of chlor-organic chemicals • Pulp and paper industry (bleaching) ❖ Source in industrialized countries: ❖ Combustion processes: waste incineration, iron and non-ferrous metal industry, ... ❖ WHO tolerable intake: 1 to 4 pg/kg body weight/day 1/NEP 19 •At present, the only persistent effect associated with dioxin exposure in humans is chloracne. (Recall that in 2004 Ukraininan President Victor Yushchenko developed severe chloracne when he was reportedly poisoned with dioxin.) Other health effects that have been reported include peripheral neuropathies, fatigue, depression, personality changes, hepatitis, enlarged liver, abnormal enzyme levels and porphyria cutanea tarda though causal relationships were not established in every case. Results of a study on 1520 workers known to have been exposed to 2,3,7,8-TCDD for a period of at least 1 year, and with a latency of at least 20 years between exposure and diagnosis of disease, revealed a slightly, but significantly elevated mortality from soft tissue sarcoma and cancers of the respiratory system. As with other studies, interpretation of results was limited by the small number of deaths and by possible confounders including smoking and other occupational exposures. •Two recent studies followed a young population from the area of Seveso, Italy following an industrial accident. The first, a cancer study, examined a cohort of people aged 0–19 years living in the area at the time of the accident, for the period 1977–1986. Wheras a consistent tendency toward increased risk was apparent, none of the relative risks were significantly elevated. Non-significant increases in thyroid cancer and myeloid leukaemia were also observed. The study is limited, however, by the relatively short latency periods, the definition of exposure based on place of residence and the limited number of events. The second study examined the mortality of the same cohort of people for the same time period. Among those exposed, mortality owing to all causes did not deviate from expectations, however, as noted above, this study provides only limited evidence. •In animals, effects of dioxin exposure that are common to most, and sometimes all, species include wasting, lymphoid involution, hepatotoxicity, chloracne and epidermal changes, and gastric lesions. Other characteristic responses include oedema and ascites in chickens; fetal death and resorption in rats and fetal wastage, embryotoxicity and malformations in mice. Dioxins are associated with a variety of adverse effects on the reproductive systems of both male and female rats. Male reproductive toxicity has included altered regulation of luteinizing hormone secretion, reduced testicular steroidogenesis, reduced plasma androgen concentrations, reduced testis and accessory sex organ weights, abnormal testis morphology, decreased spermatogenesis, and reduced fertility. Signs of female reproductive toxicity included hormonal irregularities in the estrous cycle, reduced litter size and reduced fertility. 2,3,7,8-TCDD was first listed in the Second Annual Report on Carcinogens as reasonably anticipated to be a human carcinogen. Subsequent to the 1981 listing, a number of studies were published that examined cancers in human populations exposed to POPs AN EXAMPLE: Dioxin - health effects In humans: ❖ Chloracne ❖ Polyneuropathy ❖ Hepatomegaly ❖ Fatigue ❖ Depression ❖ Porphyria IARC classification: 2,3,7,8-TCDD is a human carcinogen (Group 1) In animals: ❖ Chloracne ❖ Lymphatic alteration ❖ Liver effects ❖ Gastric lesion ❖ Epidermal lesions ❖ Chicken: oedema, ascites ❖ Rats: fetal death and resorption, endocr ine alterations ❖ Mice: embryotoxicity, malformations IARC classification: carcinogen 20 TCDD occupationally or through industrial accidents. In 1997 the IARC upgraded the classification of 2,3,7,8 TCDD from a s a possible human carcinogen (Group 2B) to a known human carcinogen (Group 1) based on sufficient evidence of carcinogenicity from studies in humans and was listed in the January 2001 addendum to the Ninth Report on Carcinogens. As with most other organochlorines, food is a major source of dioxins and furans in the general population, with food of animal origin contributing the most to human body burdens. Notes taken from UNEP website: www.chem.unep.ch/pops/alts02.html <<NOTE TO USER: A reminder of IARC (International Agency for Research on Cancer) standard group classification: 1: "Carcinogenic to humans": there is enough evidence to conclude that it can cause cancer in humans. 2A: "Probably carcinogenic to humans": there is strong evidence that it can cause cancer in humans, but at present it is not conclusive. 2B: "Possibly carcinogenic to humans": there is some evidence that it can cause cancer in humans but at present it is far from conclusive. 3: "Unclassifiable as to carcinogenicity in humans": there is no evidence at present that it causes cancer in humans. 4: "Probably not carcinogenic to humans": there is strong evidence that it does not cause cancer in humans.>> <<NOTE TO USER: These are not POPs but it is foreseen that they will be included in further Conventions or expanded international agreements.>> •In addition to POPs, other chemicals are characterized by their persistence in the environment. They are called persistent toxic substances (PTSs) and may pose a serious threat to humans and the environment. •They can remain in the environment for a long time and be transported long distances, far away from their site of origin. •They can accumulate in organisms and enter the foodchain. •Their levels in food may be of concern to human health. •They are not "POPs" as they are not listed in the Stockholm Convention. However, there is growing concern that these chemicals, which are somehow similar to the 12 listed in the UNEP convention, may harm the environment, and through the environment, endanger human health. •The list of PTSs has not been defined, but could include, for example: mercury, cadmium, lead, the polybrominated diphenyl ethers (PBDE-flame retardants). PTSs: Persistent Toxic Substances UNEP: United Nations Environment Programme POPs ❖ In addition to POPs, other chemicals are characterized by their persistence in the environment Persistent Toxic Substances (PTSs) ❖ Can be transported long distances ❖ Can accumulate in organisms and enter food-chain ❖ Not "POPs" - not listed in the Stockholm Convention ❖ Could include: mercury, cadmium, lead, polybrominated di phenyl ethers (PBDE - flame retardants), others 21 This slide illustrates a concrete example of POPs and PTSs found in a remote indigenous population, where a number of adverse health effects were found. The yellow box shows some of the chemicals that were identified in a study of indigenous people living in the Russian Arctic areas. Some are POPs (HCB, dioxins, DDT, PCB, toxaphene, mirex) and others are considered PTSs (shown in bold). Preliminary evidence from a study by the Arctic Monitoring and Assessment Program (AMAP) suggests that exposure to some persistent toxicants (PCBs, HCH, DDT, lead, cadmium and mercury) may be linked to stillbirths, birth defects, low birth weight and spontaneous abortions observed in some indigenous population groups. The study suggests an association between high blood lead levels and PCB exposure in pregnant women and reduced number of male births. In 1997–1998 the AMAP clearly documented that PTSs -primarily POPs – can be transported to, and accumulate in, the Arctic Region. Due to low solubility in water and high solubility in lipids, they can accumulate in fat-rich Arctic foodstuffs. As a result, certain Arctic indigenous populations, whose traditional diet is based on consumption of these food species, are subject to some of the highest exposure levels. These exposures may cause adverse health effects: neurological, reproductive, immunosuppression, cancer, and others. Due to the ability of some of these substances to cross the placenta and accumulate in breast milk, the foetus, newborns and infants may be exposed during critical periods of development. HCB: hexacholorobenzene/HCH: hexachlorocyclohexane/PCBs: polychlorinated POPs Persistent Toxic Substances (PTSs) - Russian Arctic ❖ Indigenous people exposed to pesticides, industrial compounds, heavy metals ❖ Breast milk and umbilical cord blood have moderate to extremely high levels of PTS ❖ Why do PTS accumulate? • Northward flow in rivers, oceans and atmospheric currents • Low temperatures retard dispersal and degradation HCB Dioxins DDT PCBs Toxaphene Mirex HCH Oxychlordane Mercury Cadmium Lead PBDEs :: biphenyls/DDT: dichlorodiphenyltrichloroethane/PBDEs: polybrominated diphenyl ethers PTSs: Persistent Toxic Substances Refs: •Webster P, Persistent toxic substances: study finds heavy contamination across vast Russian Arctic. Science, 2004, 306:1875. •www.amap.no Polybrominated diphenylethers (PBDEs) are brominated chemicals used as flame retardants (also called brominated flame retardants, or BFRs). They slow down ignition and fire growth, increasing available time to escape from a fire Ref: •www.epa.gov/oppt/pbde/ POPs AN EXAMPLE OF PTSs: PBDEs Polybrominated diphenylethers {PBDEs): Brominated chemicals used as flame retardants {also called brominated flame retardants or BFRs) Slow down ignition and fire growth, increasing available time to escape from a fire 23 Uses Present in products used as flame retardants in furniture foam (pentaBDE), plastics for TV cabinets, consumer electronics, wire insulation, back coatings for draperies and upholstery (decaBDE), and plastics for personal computers and small appliances (octaBDE). What are concerns associated with PBDEs? Although use of flame retardants saves lives and property, there have been unintended consequences. There is growing evidence that PBDEs persist in the environment and accumulate in living organisms, as well as toxicological testing that indicates these chemicals may cause liver toxicity, thyroid toxicity, and neurodevelopmental toxicity. Environmental monitoring programs in Europe, Asia, North America, and the Arctic have found traces of several PBDEs in human breast milk, fish, aquatic birds, and elsewhere in the environment. Particular congeners, tetra- to hexabrominated diphenyl ethers, are the forms most frequently detected in wildlife and humans. The mechanisms or pathways through which PBDEs get into the environment and humans are not known yet, but could include releases from manufacturing or processing of the chemicals into products like plastics or textiles, aging and wear of the end consumer products, and direct exposure during use (e.g., from furniture). Ref: •www.epa.gov/oppt/pbde/ POPs Uses: AN EXAMPLE OF PTSs: PBDEs Flame retardants in furniture foam (pentaBDE), plastics for TV cabinets, consumer electronics, wire insulation, back coatings for draperies and upholstery (decaBDE), and plastics for personal computers and small appliances (octaBDE) Pathways into the environment: - manufacturing processes (of plastics or textiles) - aging and wear of the end consumer products - direct exposure during use (e.g. from furniture) Potential health concerns: - Toxicological tests indicates a potential for liver and thyroid toxicity, and neurodevelopmental toxicity - Traces of several PBDEs are found in human breast milk, fish , aquatic birds, and elsewhere in the environment 24 A growing number of chemicals are now recognized as persistent or semi-persistent in the environment – they are found in sewage and may originate from waste or traffic, among other sources. There is no general agreement on the terminology to be used for these substances, but in the future they may be included under the PTS. The list includes, for example: •PAHs – polycyclic aromatic hydrocarbons. The high-molecular-weight molecules originate mainly from vehicle exhaust, and the lower-molecular-weight PAHs from low-temperature combustion, from fossil fuels (e.g. diesel), and spillage from ships and boats (Mai, 2003). •Phthalate esters – used as plasticizers in polyvinyl chloride (PVC) products to make them soft. In 1999, the EU placed bans on these phthalates in toys and child care articles. The main phthalates are: DEHP, DBP, BBP, DINP, DIDP and DNOP (Hileman, 2004). •PBDEs – polybrominated diphenyl ethers. •PCNs – polychlorinated naphthalenes. •BPA (bisphenol A) – high-volume production chemical used in the synthesis of polycarbonates and epoxy resins found in plastic bottles and in the lining of food cans. Small amounts may migrate into food. Reports suggest it may be estrogenic in animals and may have effects on the thyroid. (Kamrin, 2004, Zoeller, 2004). •Alkyl phenols – widely used in industrial and domestic detergents as a surfactant, also used as an antioxidant for polymer resin, wall and floor coverings. They are found in sewage wastewater and also in the indoor air of newly built houses. Refs: •Mai B et al. Distribution of polycyclic aromatic hydrocarbons in the coastal region off Macao, China: assessment of input sources and transport pathways using compositional analysis. Environ Sci Technol, 2003, 37:4855. •Zoeller RT et al. Bisphenol-A, an environmental contaminant that acts as a thyroid hormone receptor antagonist in vitro, increases serum thyroxine and alters RC3/neurogranin expression in the developing rat brain. Endocrinology, 2005, 146:607. •Sathyanarayana S. Phthalates and children's health. Curr Probl Pediatr Adolesc Health Care. 2008; 38(2):34-49. Picture: Courtesy of L. Corra and R. Ceppi. Argentina. POPs Semi-persistent organic pollutants Corra , Cepp/ PAHs Phthalate esters PBDEs PCNs BPA Alkylphenols Found in sewage, generated by waste incineration and traffic 25 •Although the special susceptibility of children has been known for decades (every paediatrician knows it!) it is only in the last decade that this vulnerability has been NEWLY recognized. Children are more vulnerable because of their physiology (organs and systems are growing and maturing; they eat and drink more), their behaviours (hand-to-mouth, spending time near the ground/soil, and their ignorance of danger (do not read labels, do not recognize dangers). In addition, they are politically powerless and cannot protect themselves. <<NOTE TO SPEAKER: THE NEXT SLIDES REFER TO THE SPECIAL VULNERABILITY OF CHILDREN, TIMING OF EXPOSURE, BODY BURDEN AND ENDOCRINE DISRUPTION – PLEASE SELECT THOSE OF RELEVANCE TO THE AUDIENCE.>> •There is NEW knowledge about the importance of dose and TIMING of exposure, because of the special "windows of vulnerability" – periods of development when the effects of a toxicant have important consequences. The importance of the TIMING of exposure is now recognized (see next slide). •Special concern exists about the potential for endocrine disruption in children – as will be discussed in other slides in this module. POPs WHY IS THERE CONCERN ABOUT CHILDREN? ❖ Special vulnerability of children and developing fetus ❖ Effects depend upon dose and timing of exposure ❖ Some POPs are endocrine disrupters ❖ Effects are exacerbated by adverse environmental and social conditions - (e.g. poverty, poor diet, ... ) 26 •In the more degraded environments, the adverse effects are exacerbated or magnified. Poverty may force people to live in polluted sites and eat contaminated foodstuffs. Malnutrition, ignorance and stress may predispose to exposure and adverse effects on health. In the case of children, there is special concern for several reasons, as stated in the previous slide. There are other reasons: vIncreased exposures may occur through specific routes, that are UNIQUE to children: – Transplacental – most of the child's exposure through the mother occurs in utero. – Breast milk – many of the POPs have been found in breast milk, raising controversies concerning the desirability of breastfeeding. <<NOTE TO SPEAKER: Stress that WHO strongly supports breastfeeding – and that some research has demonstrated that "contaminated" human milk has a more positive effect on the growth and development of small children than non-contaminated artificial formula.>> vDuring critical developmental processes: "Windows of susceptibility" (as already stated). vImmature metabolic pathways may increase, in some instances, the levels and effects of exposure to toxicants. vPOPs start accumulating very early in life – even in utero – and the body burden may increase throughout the years. vEffects may become apparent long after exposure, during adulthood, for example. POPs WHY IS THERE CONCERN ABOUT CHILDREN? { Transplacental ❖ Exposure through unique routes Breast milk ❖ During critical developmental processes •windows of susceptibility• ❖ Immature metabolic pathways ❖ Effects may appear later in life ❖ Body burden is acquired early in life 27 Refs: §Pronczuk J et al. Guest editorial: Breast milk: An optimal food. EHP, 2004, 112:A722. §Van Leeuwen FXR et al. Results of the third round of WHO-coordinated exposure study on the levels of PCBs, PCDDs and PCDFs in human milk. Organohalogen Compounds, 2002, 56:311. §Pronczuk J et al. Global perspectives in breast milk contamination: infectious and toxic hazards. Environ Health Perspect. 2002; 110:A349-51. •This diagram helps to explain how the body burden of POPs (and other chemicals…) builds through lifetime exposures. •It may start in utero, through the mother's exposure to POPs in food or air. •After birth, exposure occurs first through breastfeeding (up to 12–18 months, in general) and afterwards, through contamination in solid foods that are usually introduced after 6 months. •The toddler spends much time on the floor, and may be exposed to contaminated soil – through skin or because of ingestion. •Occupational exposure starts later in life – usually after late adolescence. •Contaminated air, water and indoor environments contribute to the body burden throughout life. Refs: •American Academy of Pediatrics Committee on Environmental Health. Pediatric Environmental Health, 2nd ed. Etzel RA, Ed. Elk Grove Village, IL: American Academy of Pediatrics, 2003. •Children's Health and the Environment – A global perspective. A resource guide for the health sector, WHO, 2005. POPs LIFETIME EXPOSURES Air Drinking water Domestic environments Soil: dermal Soil: ingestion "Solid" food Breastfeeding Intrauterine - Birth 6 m 1 yr 5 yr Occupational exposure 16 yr 45yr 65yr 28 §Exposure during the “programming“ period in the fetal stage may result in permanent changes. §Exposure during adulthood tends to be compensated by homeostasis and may not result in detectable effects. §Exposure to the same level during different life stages may produce different effects. §Timing of exposure will determine both the nature and severity of effects. POPs TIMING OF EXPOSURE - A MOST CRITICAL FACTOR During "fetal programming": permanent changes During adulthood: homeostasis compensates During different life stages: different effects Timing of exposure determines: type and severity of effects 29 The endocrine system is crucial to children’s growth and development. Their nutritional, behavioural and reproductive processes are regulated by hormones, as are their growth, gut, cardiovascular and kidney functions, and responses to all forms of stress. The concept of "hormone" has been broadened by the discovery of chemical regulators secreted by neurones (neurohormones), intercellular and intracellular chemical regulators (cytocrines and intracrines) all of which may also be affected by endocrine disrupting chemicals (EDCs). The disorders of the endocrine system – overactive and underactive hormone secretion – may result in disease. EDCs are natural or synthetic hormones and plant constituents, and also synthetic chemicals (e.g. some pesticides, industrial by-products, and chemicals used in plastics) that have the potential to interfere with the endocrine system. POPs SOME POPS ARE ALSO ENDOCRINE DISRUPTORS ❖ Endocrine system - crucial to child's growth and development • Nutritional, behavioural and reproductive processes ■ Growth, gut, cardiovascular and kidney functions ■ Responses to all forms of stress ❖ "Hormones": neurohormones, intercellular and intracellular chemical regulators (cytocrines and intracrines) ❖ Hormonal disorders - overactive and underactive hormone secretion - may result in disease 30 <<READ SLIDE>> An endocrine disrupting chemical (EDC) was defined by a large International Working Group in 1997 as: “exogenous substance or mixture that alters the function(s) of the hormonal system and consequently causes adverse effects in an intact organism, or its progeny or its subpopulation”. The substance may be of natural or synthetic origin. Examples of EDCs of natural origin are the mycotoxins from molds and the "phytoestrogens“ present in plants. The synthetic ones include some pesticides, industrial by-products, chemicals used in plastics, pharmaceuticals that enter the natural environment, and persistent organic pollutants (POPs) (addressed in other slides). The potential effects are FUNCTIONAL and not a toxic end-point. These functional changes may or may not lead to an adverse event. It is difficult to distinguish between the direct and indirect effects and to distinguish the primary from the secondary effects. The effects are complex as they result from multiple mechanisms of action on a hormonal system with close interconnections and "cross-talk". IPCS: International Programme on Chemical Safety Refs: POPs ENDOCRINE DISRUPTING CHEMICALS (EDCs) Exogenous substance/mixture that alters the function(s) of the hormonal system and consequently causes adverse effects in an intact organism, or its progeny or its subpopulation ❖ EDCs may natural or synthetic ❖ Effects - Functional change - not a "toxic end-point" - Direct or indirect - Complex: multiple mechanisms of action 31 •Report of International Working Group at http://www.epa.gov/edrlupvx/Pubs/smithrep.html •Children's Health and the Environment – A global perspective. A resource guide for the health sector, WHO, 2005. This slide illustrates the complexity of effects that may be caused by different chemicals, and the fact that the same chemical may have different effects. For example, DDT may have estrogenic, anti-estrogenic or anti-progestin effects. Phytoestrogens may be both estrogenic and anti-estrogenic. Note that the POPs are shown in purple on this slide. EDCs: endocrine disrupting chemicals <<READ SLIDE.>> POPs SOME EFFECTS OF EDCs - Estrogenic -Anti-estrogenic -Anti-androgenic - Anti-thyroid - Anti-progesti ns *POPs in purple DDT, dieldrin , endosulfan, methoxychlor, PCBs, alkylphenols, phthalates, mycotoxins, phytoestrogens Dioxins , PCBs, phytoestrogens DDT, vinclozolin PCBs, dioxins PCBs, DDT 32 The existing concern about endocrine disrupting chemicals – some of which are POPs – is due to several observations: •Reproductive/developmental effects have been observed in wildlife. •Similar effects have been demonstrated in animal experimentation. •Epidemiologic studies and reports show a trend towards increased risk of hormone- related cancers (e.g. breast, prostate, testicular). •Neurobehavioural deficits in children are reported with increasing frequency and it has been postulated that they may be connected with endocrine-related developmental effects (e.g. effects on the thyroid). EDCs: endocrine disrupting chemicals POPs WHY IS THERE CONCERN ABOUT EDCs? ❖ Reproductive/developmental effects observed in wildlife ❖ Effects demonstrated experimentally, in animals ❖ Trend towards increased risk of hormone-related cancers ❖ Neurobehavioural deficits in children 33 All of the following have been linked to endocrine-disrupting effects: v Neurobehavioural and cognitive impairment vImpaired immune function vAltered sex ratio (fewer males) vIncreased risk of certain malformations - hypospadias, cryptorchidism vLow birth weight vPrecocious puberty EDCs: endocrine disrupting chemicals POPs MORE CONCERNS ABOUT CHILDREN AND EDCs ❖ Neurobehavioural and cognitive impairment ❖ Impaired immune function ❖ Altered sex ratio (fewer males) ❖ Increased risk of certain malformations • Hypospadias, cryptorchidism ❖ Low birth weight ❖ Precocious puberty 34 There are a number of key questions. How do we identify persistent environmental pollutants and their effects on children's health and development? Are the environmental exposures affecting children's growth and development? Do they limit the school attendance and the intellectual performance of girls and boys? What is the magnitude of the problem due to exposure to EDCs in children? EDCs: endocrine disrupting chemicals POPs KEY QUESTIONS: How do we identify POPs and their effects on children's health and development? May environmental exposures affect children's growth and development? If so, do environmental exposures result in limited school attendance and reduced intellectual performance in children? What is the magnitude of the problem due to POPs with endocrine-disrupting effects in children? There are numerous knowledge gaps, and they are difficult to fill. Why? Because: •Endocrine effects are functional – the effects are not a toxic end-point per se or a lesion, but a dysfunction that is difficult to diagnose. •Effects occur in several organ systems. •Effects occur through several mechanisms – receptor-mediated responses include the binding of the hormone to its receptor at the cell surface, cytoplasm or nucleus, followed by a complex series of events that lead to changes in gene expression characteristic for a specific hormone. Changes in gene expression represent an early and critical step in the regulation of normal biological functions (e.g. cell proliferation and differentiation). •Timing of exposure is important -- particular risks for: - "programming" of the fetus - child development • Information on exposure is very limited in all countries (especially developing countries). POPs NEW KNOWLEDGE IS DIFFICULT TO GENERATE ❖ Endocrine effects are functional (not a toxic end-point!) ❖ Effects occur in several organ systems ❖ Effects occur through several mechanisms ❖ Timing of exposure is important - particular risks for: ■ "programming" of the fetus ■ child development ❖ Information on exposure is very limited 36 Some of the research needs that have been identified are: 1. Bioassay systems to study mechanisms of action in relation to specific chemicals and mixtures. • Finding out which chemicals are responsible for adverse effects. 2. Chemical and biological analytical methods, that should be cost-effective, for measuring POPs in different media and also for measuring EDCs. 3. Monitoring the exposure of the foetus and developing child. - New methodologies to measure exposure and effects. - Determining exposure in susceptible human groups, including children. 4. Risk management: reducing the use and release of EDCs. • Treatment and disposal of industrial, municipal and medical waste. • Good agricultural practices in the use and disposal of pesticides. EDCs: endocrine disrupting chemicals POPs RESEARCH NEEDS ❖ Bioassays to study mechanisms of action of POPs and EDCs ❖ Chemical and biological analytical methods to measure POPs and assess endocrine disruption ❖ Monitoring the exposure of the foetus and developing child ❖ How to reduce the use and release of EDCs • Industrial, municipal and medical waste ■ Good agricultural practices for pesticides 37 <<READ SLIDE>> Ref: •Abelsohn A et al. Identifying and managing adverse environmental health effects: 5. Persistent organic pollutants. CMAJ, 2002, 166 POPs CHALLENGES FOR THE HEALTH CARE PROVIDER ❖ Which children are/may be exposed to high levels of POPs? ❖ How to reduce exposure? ❖ How to change diet and lifestyle habits? Improving the paediatric environmental history: ❖ Type of diet? (Wild game? Sport fish? Other?) ❖ Place where children live? ❖ Learning difficulties? ❖ Child's development? ❖ Others? 38 <<READ SLIDE>> Refs: •US EPA Fish Advisories at http://www.epa.gov/waterscience/fishadvice/advice.html •Abelsohn A et al. Identifying and managing adverse environmental health effects: 5. Persistent organic pollutants. CMAJ, 2002, 166 (www.cmaj.ca/cgi/content/full/166/9/1161). Picture above: WHO/PAHO, J. Vizcarra. Picture below: L. Corra and R. Ceppi. Argentina, Sante Fé. POPs PREVENTION ❖ Most fish are nutritious .... Some may have contaminants ~ Seek local fish advisories/guidance ❖ Improve fish cleaning and cooking methods _______ _ ~ Removing fat ❖ Advocate elimination of POPs from industrial sources, waste incineration and power generation ❖ Request cleaning of contaminated sites and sediments <<READ SLIDE>> Ref: • Damstra T et al, Persistent organic pollutants: potential health effects? Journal of Epidemiology and Community Health, 2002, 52:824. POPs THE WAY AHEAD ... ❖ Promote international, collaborative research on POPs ❖ Build health and environment partnerships for action ❖ Advocate the elimination of POPs and the support of the Stockholm Convention ~ . ~ I(A,) United N1Uona Environment Progl'lmme ~ •• ~ Chemicals __,...,... p Persistent Organic Pollutants www.chem.unep.ch/pops/ 40 Certain chemicals present in the environment may interfere with endocrine processes, particularly those affecting growth and development. There are sufficient data to conclude that adverse endocrine-mediated effects have occurred in wildlife. Although data on EDCs and human health effects are scarce, overall the "weight-of- evidence" approach indicates the potential for adverse outcomes – especially in children. The potential health effects and their repercussions in the future of both developed and developing countries warrant global concern. Coordinated international research strategies involving both industrialized and developing countries are urgently needed to address numerous gaps and uncertainties in the data. POPs OVERALL CONCLUSIONS ABOUT EDCs ❖ Certain environmental chemicals (some of which are POPs) may interfere with endocrine processes, affecting growth and development ❖ Effects in wildlife have been demonstrated ❖ Data on EDCs and human health effects are not conclusive - but the "weight-of-evidence" approach indicates a potential for adverse outcomes - especially in children ❖ The potential health effects warrant global concern ❖ Coordinated international research strategies will help address numerous gaps and uncertainties in the data 41 - Research on environmentally-related chemical contaminants in milk has been going on for several decades in several countries. Exposure varies according to local chemical use and different diets. - Breast milk contamination is a an important indicator of environmental and public health problems. Many of the POPs (organochlorine pesticides, PCBs and dioxins have decreased in the countries that have placed bans on their use and production. However, levels of PBDEs are rising. - When dieldrin and aldrin became internationally used, their levels in breast milk rose dramatically. As countries banned their use, the prevalence of detection remained high, but levels in breast milk dropped significantly. In Sweden, as seen on the figure on the left of the slide, there has been a clear decrease in average levels of Dieldrin in breast milk over several decades. - Use of DDT in Sweden was restricted in 1970 and banned in 1975. We can see in the figure on the right how the levels of DDT in breast milk declined in direct correlation with the time since its restriction. Other countries where studies have revealed a decrease in the levels over the years include Canada, China, Hong Kong, Special Administrative Region, the Czech Republic, Denmark, India, Israel, Japan, Norway, Switzerland, Turkey, the United Kingdom and Yugoslavia. - PBDEs came into use as flame retardants and are used in carpets, furniture cushions and construction materials. They may affect hormone function and may be toxic to the developing brain. PDBEs have been associated with non-Hodgkin lymphoma in humans, cancer in rodents and disruptions of thyroid hormone balance. Mothers exposed to PBDEs pass the suspected neurotoxicant to their unborn children. In the figure at the bottom of the slide we can see that the concentrations of PBDE in breast milk in Sweden show a logarithmic increase. Clearly, restrictions and bans do work, but the problem remains as new threats come "out of the woods". PCBs: polychlorinated biphenyls. DDT: dichlorodiphenyltrichloroethane. PBDEs: polybrominated diphenyl ethers. Refs: POPs Example of the Efficacy of Interventions POPs in Breast Milk :§" 80 • ~ 70 ~ 60 • -=-so • = 40 ·! 30 ~ 20 ii 10 "' 0 = c3 1 s 1970 Dieldrin in breast milk - Sweden • • 1976 Year 'c :g. 4.0 ~3 .0 ..s. ~ 2.0 ·= ~ 1.0 ••• • 1980 1916 2 s Cl. ~4 a 5.3 C 0 = E i1 "' C 0 0 19 :.., • • • • • • • ••• . . '·· 1970 Year DDT in breast milk - Sweden = • • tl o ........ ~--'----------- PBDE in breast milk - Sweden = 1970 1Q7S 1!l!0 1985 19 c3 Year Solomol'I, 2002 42 •Solomon GM et al. Chemical contaminants in breast milk: time trends and regional variability. EHP , 2002, 110: A339. •Washam C. Suspect inheritance: potential neurotoxicants passed to fetuses. EHP , 2003, 111: A480. Figures: Solomon, Chemical contaminants in breast milk: time trends and regional variability. EHP (2002) 110 (6), A339. Reproduced with permission from EHP. << READ SLIDE>> <<NOTE TO USER: This publication may be requested free of charge from: IPCS/WHO Av. Appia 20 1211 Geneva 27 Switzerland.>> POPs Due to continuing concern r garding EDC , WHO/IPCS wa requested to provide an obj ctiv tat -of-th - A global perspective was prepar d by over 65 international scientific experts u ing a weight-of- evidence approach www. who.intlpcs/emerg 0blJ<.J ).yj:i:.'.:i:iIIJ:UJ! •IU www .who .int/ipcs/publlcations/new_iss.u8$/endocrine_disruptors/en/ 43 As children represent the future of our societies and have the right to healthier, cleaner and safer environments, the different sectors are called to join efforts and to work towards the protection of children from the potential effects of POPs and EDCs. <<READ SLIDE.>> <<NOTE TO USER: Describe the roles that the different sectors may be called to play in the country.>> POPs PROTECTING CHILDREN'S HEALTH AND ENVIRONMENTS Governments and stakeholders ❖ To recognize the importance of exposure to POPs ❖ To respond to international agreements ❖ To implement policies and take protective actions ❖ To promote health and environment collaboration Health care providers ❖ To learn about POPs/EDCs and their potential threats ❖ To diagnose, prevent, treat and investigate ❖ To advocate for the protection of children 44 Prevention of exposure through cleaner, safer and healthier environments – free of persistent organic and other pollutants – is the single most effective means of protecting children against environmental threats. Education about the environment and human health will enable our children to become informed individuals, contributing members in their own societies and promoters of sustainable development. POPs WHO orn Children represent the future of nations. They need cleaner, safer and healthier environments - free of POPs and other pollutants. Clean environments and education will enable children to reach their full potential as individuals, as contributing members of society and as pillars for sustainable development f 45 <<NOTE TO USER: Add points for discussion according to the needs of your audience.>> POPs POINTS FOR DISCUSSION 46 POPs ACKNOWLEDGEMENTS WHO is grateful to the US EPA Office of Children 's Health Protection and to German donors for the financial support that made possible the preparation of this training module . First draft prepared by: Drs T. Damstra & J. Pronczuk (WHO) Advisers: Working Group on Training Package for the Health Sector: Cristina Alonzo MD (Uru~uay); Vona Amitai MD MPH (Israel); Stephan Boese-O'Reilly MD MPH Germany); Irena Buka MD (Canada); Lilian Corra MD (Argentina); Ruth A. tzel MD PhD (USA); Ligia Fruchtengarten MD {Brazil); Amalia Laborde MD {Uruguay); Leda Nemer TO (WHO/EURO); R. Romizzi MD (ISDE, Italy); S. Borgo MD (ISDE, Italy) Reviewers: S. Michaelidou MD (Cyprus); T. Damstra PhD (WHO), Ruth A. Etzel MD PhD (USA); Lynn R. Goldman MD MPH (USA). Last update: July 2008. Project Coordination: J. Pronczuk MD Medical Consultant: K. M. Shea MD MPH Technical Assistance: M.N. Brune MSc 47 POPs Dlselalm r WHO/H SE/PHE/AMR/08.01.03 C) Wofld Health Organll atlon 2008. All rights reserved . This e-learnlng training was developed by the World Health Organization {WHO). It is inte.nded to be used as a self-learning oourse on Children 's Health and the Environment. All reasonable preca utions have bee n taken by WHO to verify the information conta ined in this e-learning t raining. However , thee - learning tra ining is be ing distributed witho ut warranty of any kind, either expressed or implied . The respo nsibility for the interpre tation and use of thee -learning tra ining lies with the re ader . In no event shall WHO be liable for damages arising from its use . The mentio n of specific companies or of certain manufact ure rs' products does not imply tha t t hey are endorsed or recommended by the World Health Organizat ion in preference to others of a similar nature that are not mentioned . Errors and omissions excepted , the names of prop riet ary prod ucts are distinguished by initial capita l lette rs.

<<NOTA PARA O USUÁRIO: Por favor, adicione detalhes da data, hora, local e patrocínio do evento para a qual você está usando esta apresentação no espaço indicado>> <<NOTA PARA O USUÁRIO: Este é um grande conjunto de slides a partir do qual o apresentador deve selecionar os mais relevantes para usar em uma apresentação específica. Esses slides cobrem muitas facetas do problema. Apresente apenas os slides que se aplicam mais diretamente à situação local na região.>> TREINAMENTO PARA A ÁREA DA SAÚDE [Data ... Lugar ... Evento ... Patrocínio ... Organizador] POLUENTES ORGÂNICOS PERSISTENTES (POPs) Saúde Infantil e o Meio Ambiente Pacote de Treinamento da OMS para o Setor de Saúde Organização Mundial da Saúde www.who.int/ceh Traduzido pela Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul com permissão da Organ ização Mundial da Saúd Publicado pela Organização Mundial da Saúde sob o titulo Childrnn's hea/th and lhe environment . Pacote de trninamento da OMS para o selar de saóde Poluentes Org~nicos Persis t8ntas (POPs) © Wor1d Health Organization A Organização Mundial da Saúde cedeu os direitos de tradução e publicação para uma edição em português para a Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS) . que é a única responsável pela qualidade e fidelidade da tradução em português. No caso de qualquer inconsistência entre as edições em inglês e português, a edição orig inal em inglês será a autêntica e manda tória. <<LER SLIDE.>> <<NOTA AO USUÁRIO: Por favor, adicione outros objetivos, se relevantes, e refira-se à situação do país sobre a ratificação da Convenção de Estocolmo e planos de implementação nacionais (PIN) >> POPs OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM ❖ Aprender sobre POPs (poluentes orgânicos persistentes) e substâncias relacionadas ❖ Aprender como e porque os POPs podem afetar a saúde das crianças ❖ Identificar as lacunas no conhecimento e necessidades de pesquisa ❖ Rever os acordos internacionais e recomendações sobre os POPs ❖ Discutir como trabalhadores da saúde e as diferentes partes interessadas podem tomar medidas para evitar a exposição 2 Os POPs são: vProdutos químicos orgânicos sintéticos (produzidos pelo homem) - são todos os produtos químicos sintéticos, intencionalmente ou não-intencionalmente produzidos/liberados. Alguns são pesticidas, outros são produtos industriais ou subprodutos não intencionais resultantes de processos industriais ou combustões (ver próximo slide). vPersistentes no meio ambiente - a persistência deles no meio ambiente é notável - podem levar dezenas de anos ou séculos para serem degradados. vTransporte de longo alcance leva à poluição global - Alguns POPs quase sempre serão encontrados se testados em tecidos ou amostras ambientais de diferentes partes do mundo. Como é o caso de muitos poluentes ambientais, é mais difícil estabelecer se a doença é diretamente atribuível à exposição a um poluente orgânico persistente específico ou a um grupo de POPs. Esta dificuldade é ainda mais enfatizada pelo (a) os POPs raramente ocorrem como um único composto, e (b) os estudos de campo individuais são insuficientes para fornecer evidências convincentes de causa e efeito direto. vLipofílico - eles têm uma tendência a permanecer em tecidos ricos em gordura. Esta afinidade com os tecidos adiposos significa que os POPs são suscetíveis a acumular, persistir e bioconcentrar e poderiam, eventualmente, atingir concentrações toxicologicamente relevantes - embora episódios de exposição possam parecer limitados. vAcúmulo em cadeia alimentar - POPs entram em um ciclo na natureza, acumulando-se nos animais maiores, a medida em que comem animais menores. vNíveis mais elevados encontrados em mamíferos marinhos - disfunção imune é considerada como uma causa plausível para o aumento da mortalidade entre os mamíferos marinhos. Postula-se que o consumo de postas de peixe contaminadas com POPs podem levar a deficiências de vitaminas e de hormônios da tireoide, causando aumento da suscetibilidade a infecções microbianas e distúrbios reprodutivos. vA toxicidade aguda, de níveis altos está bem caracterizada - efeitos agudos após a exposição a níveis altos têm sido descritos para alguns dos pesticidas organoclorados (por exemplo aldrin, dieldrin e POPs O QUE SÃO"POPs" ? ❖ Produtos químicos orgânicos sintéticos ❖ Persistentes no meio ambiente ❖ Transporte de longo alcance leva à poluição global ❖ Lipofílico ❖ Acumula em cadeia alimentar ❖ Altos níveis em peixes e mamíferos marinhos ❖ Toxicidade aguda bem caracterizada taxofeno). PCBs causaram episódios bem documentados de envenenamento em massa chamados de "Yusho" e "Yu Cheng" que ocorreram na China, província de Taiwan e no Japão. Grávidas expostas tinham nenhuma ou pouca sintomatologia, mas seus filhos apresentaram efeitos adversos e distúrbios de desenvolvimento. Alguns são potenciais disruptores endócrinos - esta questão será abordada mais tarde na apresentação. Ref: •www.pops.int/documents/background/assessreport/en/ritteren.pdf Picture above: NOAA, NURP, Wicklund. Humpback whales cruising beneath a diver. www.photolib.noaa.gov/nurp/nur02001.htm Picture below: NOAA, Captain Budd Christman. Humpback whale. www.photolib.noaa.gov/animals/anim0800.htm Estes são os poluentes orgânicos persistentes - agrupados de acordo com seu uso e origem: 8 pesticidas - Introduzidos em 1940-1950, proibidos mais tarde mas ainda em uso em alguns países. 2 produtos químicos industriais - Um destes, HCB, foi utilizado como um fungicida no passado. 2 subprodutos industriais não – intencionais << LER SLIDE. >> PCB: bifenis policlorados HCB: hexaclorocicloexano DDT: diclorodifenil tricloroetano. A Convenção de Estocolmo é um tratado global ratificado pela comunidade internacional e liderado pelo Programa das Nações Unidas para o Ambiente (UNEP), que exige a eliminação e / ou redução gradativa de 12 POPs, a chamada "dúzia suja". POPs POLUENTES ORGÂNICOS PERSISTENTES (POPs) PESTICIDAS Aldrina Dieldrina Clordano DDT Endrina Heptacloro Mirex Toxafeno PRODUTOS QUÍMICOS INDUSTRIAIS PCBs HCB SUBPRODUTOS NÃO DESEJADOS dibenzodioxinas dibenzofuranos Convenção de Estocolmo: um tratado global ratificado pela liderança da comunidade internacional pela UNEP - exige a eliminação e/ou redução gradativa de 12 POPs www. chem . unep. chlpopsldefau/t. html Mais informações estão disponíveis em: www.chem.unep.ch/pops/default.html •Endrina é um inseticida foliar utilizado principalmente em culturas como algodão e grãos. Tem sido usado também como um raticida para controlar ratos e ratazanas. É rapidamente metabolizado pelos animais e não se acumula na gordura na mesma extensão que outros compostos com estruturas semelhantes. Pode atingir a atmosfera por volatilização e pode contaminar as águas superficiais ao infiltrar o solo. A meia-vida da endrina no solo pode ser de até 12 anos, dependendo das condições locais. Esta persistência, combinado com um alto coeficiente de partição (log Kow = 3,21-5,340) fornece as condições necessárias para a bioconcentração de endrina nos organismos. As propriedades químicas da endrina (baixa solubilidade em água, alta estabilidade no meio ambiente, e semivolatilidade) favorecem o seu transporte a longa distância, e tem sido detectado em água doce do Ártico. A principal fonte de exposição da população em geral a endrina é em resíduos de alimentos, entretanto, o consumo atual é geralmente inferior à ingestão diária aceitável de 0,0002 mg / kg de peso corporal recomendado pela FAO / WHO Meeting on Pesticide Residues (JMPR). •Heptacloro é um inseticida de contato gástrico e não sistêmico, utilizado principalmente contra insetos do solo e cupins. Também tem sido usado contra insetos de cultura de algodão, gafanhotos, algumas pragas e para combater a malária. Heptacloro é altamente insolúvel em água e é solúvel em solventes orgânicos. É bastante volátil e pode ser esperado que se espalhe para a atmosfera, como resultado. Liga-se facilmente aos sedimentos aquáticos e se bioconcentra na gordura dos organismos vivos. A meia-vida de heptacloro no solo temperado é de até 2 anos. Esta persistência, combinada com um alto coeficiente de partição (Kow = 4,4-5,5), fornece as condições necessárias a bioconcentração de heptacloro nos organismos. As propriedades químicas do heptacloro (baixa solubilidade em água, elevada estabilidade e semivolatilidade) favorecem o seu transporte a longa distância e o heptacloro e seu epóxido foram detectados no ar polar, água e organismos. A OMS sugere que os alimentos são a principal fonte de exposição de heptacloro para a população em geral. Heptacloro foi detectado no sangue de bovinos da Austrália e dos EUA. Em ambos os casos, heptacloro estava entre os organoclorados detectados com maior frequência. •Mirex é um inseticida gástrico com pouca atividade de contato. Seu uso principal era contra formigas do fogo no sudeste dos Estados Unidos, mas também tem sido usado para combater insetos cortadores de folhas na América do Sul, cupins colheitadeira na África do Sul, formigas cortadeiras nos EUA ocidental, cochonilha do abacaxi no Havaí e foi investigado por possível uso contra vespas jaqueta amarela nos EUA. Também tem sido utilizado como um retardante de chama em plásticos, borracha, tintas de papel e artigos eléctricos. Mirex é muito resistente à decomposição, muito insolúvel em água e tem mostrado bioacumulação e biomagnificação. Devido à sua insolubilidade, Mirex liga-se fortemente aos sedimentos aquáticos. Mirex é considerado um dos pesticidas mais estáveis e persistentes, com uma meia-vida de até 10 anos. Esta persistência, combinado com sua característica lipofílica, fornece as condições necessárias para o Mirex se bioconcentrar nos organismos. As propriedades químicas de Mirex (baixa solubilidade em água, alta solubilidade lipídica, alta estabilidade e semivolatilidade) favorecem o seu transporte a longa distância, e Mirex foi detectado na água doce do Ártico e nos organismos terrestres. A principal via de exposição do Mirex para a população em geral é através dos alimentos, especialmente carne, peixe e animais de caça, e a ingestão é geralmente abaixo dos resíduos de tolerância estabelecidos. •Toxafeno é um inseticida não sistêmico e de contato que foi usado principalmente em algodão, grãos de cereais, frutas e legumes. Também tem sido utilizado para controlar ácaros e carrapatos em animais domésticos. Toxafeno está em uso desde 1949 e foi o inseticida mais usado nos EUA em 1975. Toxafeno é altamente insolúvel em água e tem uma meia-vida no solo de até 12 anos. Tem sido mostrado que se bioconcentra em organismos aquáticos e é conhecido por sofrer propagação atmosférica. A meia-vida de toxafeno no solo varia de 100 dias até 12 anos, dependendo do tipo de solo e clima. Esta persistência, combinada com um alto coeficiente de partição (log Kow = 3,23-5,50) , sugere que o toxafeno é propício à bioconcentração. As propriedades químicas do toxafeno (baixa POPs POPs - PESTICIDAS e, Endrina: Branco , inodoro , sólido cristalino (puro); cor castanhe CI claro com odor químico fraco por padrões técnicos CI CI Heptacloro : Branco a levemente corado, cera sólida ou cristais com um odor de cânfora CI 1 CI CI CI / CI Cristalino branco , sólido inodoro c,~~ c, Mirex: Toxafeno: Amarelo , cera sólida com odor semelhante a cloro/terpeno J- CI C". /4: CI y __ l CI e( CI CI UNEP CI solubilidade em água, alta estabilidade e semivolatilidade) favorecem o seu transporte a longa distância e o toxafeno foi detectado no ar ártico. A exposição da população em geral é mais provável através de alimentos, no entanto níveis detectados são geralmente abaixo dos limites máximos de resíduos. Estes pesticidas são proibidos e restritos em muitos países, por favor, consulte o site do PNUMA para mais informações. Notas e fotos tiradas a partir do site do PNUMA: www.chem.unep.ch/pops/alts02.html << NOTA AO USUÁRIO: Os outros POPs são abordados com mais detalhes mais adiante no módulo >>. •Bifenil policlorados (PCBs) são misturas de hidrocarbonetos clorados que têm sido amplamente utilizados desde 1930 em uma variedade de aplicações industriais, incluindo como dielétricos em transformadores e grandes capacitores, como fluidos de troca de calor. Existem 209 possíveis PCBs. PCB no ambiente pode associar-se com os componentes orgânicos dos solos, sedimentos e tecidos biológicos ou com carbono orgânico dissolvido em sistemas aquáticos, em vez de estar em solução na água. Tem sido relatada a associação entre a exposição elevada a misturas de PCBs e alterações de enzimas hepáticas, hepatomegalia e efeitos dermatológicos, como erupções cutâneas e acne. Os efeitos adversos são predominantemente associados com concentrações sanguíneas mais elevadas. A contaminação de óleo de arroz por PCBs no Japão (1968) e China, na província de Taiwan (1979), resultou na exposição de um grande número de pessoas à PCBs e seus contaminantes PCDF. Sinais e sintomas de exposição destes incidentes incluem aumento e hiper secreção das glândulas Meibomianas dos olhos, edema das pálpebras e pigmentação das unhas e mucosas, ocasionalmente associados à fadiga, náuseas e vômitos. Isto foi seguido por hiperceratose, escurecimento da pele, alargamento folicular e erupções de acne, muitas vezes com uma infecção estafilocócica secundária. Crianças nascidas até 7 anos após a exposição materna no incidente em Taiwan tiveram hiperpigmentação, unhas deformadas e dentes natais, retardo do crescimento intrauterino, pior desenvolvimento cognitivo até 7 anos de idade, problemas de comportamento e padrão de atividade. As crianças afetadas retornaram para seguimento aos 12 anos de idade. Crianças nascidas de 7-12 anos após a exposição materna mostraram ter desenvolvimento levemente retardado, mas não houve diferenças no comportamento. Os efeitos observados nessas crianças são provavelmente um resultado da persistência de PCBs no corpo humano, resultado de exposição pré-natal por muito tempo depois de que a exposição ocorreu. Estes efeitos são consistentes com as observações de funcionamento mais precário da memória de curto prazo na primeira infância, em crianças expostas no pré-natal de mães que tinham alto consumo de peixes do Lago Michigan, com PCBs. Pessoas expostas no incidente Yucheng tinham baixa resistência e sofriam de uma variedade de infecções. Exame durante o primeiro ano revelou diminuição da concentração de IgM e IgA, diminuição da porcentagem de células T totais, das células T helper ativos e células T, mas porcentagens normais de células B e células T supressoras; supressão da resposta tardia para recordar antígenos; aumento da proliferação de linfócitos e uma melhoria na linfoproliferação a certos mitógenos. Depois de 3 anos, alguns, mas não todos, dos efeitos desapareceram. As mortes por câncer em ambos os trabalhadores e trabalhadoras envolvidos na fabricação de capacitores elétricos foram significativamente aumentadas. Observou-se um aumento significativo da incidência de neoplasias hematológicas e câncer gastrointestinal em trabalhadores do sexo masculino. A persistência de PCBs, combinada com os elevados coeficientes de partição de vários isômeros (Log Kow variando 4,3-8,26) fornece as condições necessárias para PCBs de bioacumulação nos organismos. Fatores de concentração nos peixes expostos a PCBs em sua dieta foram menores do que aqueles para os peixes expostos a PCBs na água, o que sugere que os PCBs são bioacumulados (tomado diretamente da água) em vez de ser bioacumulado (tomado pela água e nos alimentos). A principal fonte de exposição ao PCB para a população em geral é através dos alimentos, especialmente peixes. •Hexaclorobenzeno (HCB) é um fungicida que foi introduzido pela primeira vez em 1945 para o tratamento de sementes, especialmente para o controle de bojo de trigo. HCB é também um subproduto da fabricação de produtos químicos industriais, incluindo o tetracloreto de carbono, percloroetileno e tricloroetileno pentaclorbenzeno. Bastante volátil, pode se espalhar na atmosfera. Sabe-se que a bioconcentração na gordura de organismos vivos é um dos resultados possíveis. O episódio mais notável envolvendo os efeitos do HCB em humanos envolveu a ingestão de misturas com grão de semente com HCB do leste da Turquia, entre 1954 e 1959, e os pacientes que ingeriram a semente tratada tiveram uma variedade de sintomas, incluindo lesões fotossensíveis da pele, hiperpigmentação, hirsutismo, cólica , grave fraqueza, porfirinúria e debilitação. Cerca de 3000-4000 pessoas desenvolveram porfiria de hipófise, um distúrbio de biossíntese do componente heme. A mortalidade foi de até 14%. As mães que ingeriram sementes passaram o HCB a seus filhos por transferência placentária e pelo leite materno. As crianças nascidas dessas mulheres desenvolveram "yara pembe" ou ferida-de-rosa, com uma taxa de mortalidade de aproximadamente 95%. Um estudo com POPs POPs - QUÍMICOS INDUSTRIAIS Rw PCBs: Bifenis policlorados R R R R Nomes comerciais para diferentes misturas (lista parcial): Aroclo ~''EP Pyranol , Pyroclor , Phenochlor , Pyra lene , Clophen , Elaol , Kanechlor , Santotherm , Fenchlor , Apirolio , Sovol HCB: Hexaclorobenzeno Cristais brancos monoc íclicos ou sólido crista lino CI CI CI CI CI CI UNEP 6 32 pessoas de 20 anos após o surto mostrou que a porfiria pode persistir anos após a ingestão de HCB. HCB é muito persistente. Esta persistência, combinada com um alto coeficiente de partição (log Kow = 3,03-6,42), fornece as condições necessárias para a bioconcentração de HCB nos organismos. As propriedades químicas de HCB favorecem seu transporte a longa distância, o HCB foi detectado no ar ártico, água e organismos. HCB é onipresente no meio ambiente e foi medido em alimentos de todos os tipos. HCB era um dos dois organoclorados detectados em todas as amostras de carne em produtos espanhóis. Estes produtos químicos são proibidos e restritos em muitos países, por favor, consulte o site do PNUMA para mais informações. •Notas e fotos tiradas a partir do site do PNUMA: www.chem.unep.ch/pops/alts02.html << NOTA AO USUÁRIO: PCBs serão abordados com mais detalhes mais adiante no módulo >>. Dibenzo-para-dioxinas (dioxinas) e policlorodibenzofuranos (furanos) são dois grupos de compostos tricíclicos planares que têm estruturas e propriedades químicas muito semelhantes. As suas propriedades variam com o número de átomos de cloro presentes. Nem dioxinas nem furanos são produzidos comercialmente e não têm nenhum uso conhecido. Eles são subprodutos resultantes da produção de outros produtos químicos. As dioxinas podem ser liberadas no meio ambiente através da produção de pesticidas e outras substâncias cloradas. Furanos são um dos principais contaminantes do PCB. Ambos, dioxinas e os furanos, são relacionados com uma variedade de reações de incineração, síntese e utilização de uma variedade de produtos químicos. Dioxinas e furanos foram detectados em emissões provenientes da incineração de resíduos hospitalares, resíduos urbanos, resíduos perigosos, de carros e da incineração de carvão, turfa e madeira. Dos 210 dioxinas e furanos, 17 contribuem mais significativamente para a toxicidade de misturas. No momento, o único efeito persistente associado com a exposição da dioxina em seres humanos é cloracne Outros efeitos na saúde que foram relatados incluem neuropatias periféricas, fadiga, depressão, alterações de personalidade, hepatite, hepatomegalia, níveis de enzimas anormais e porfiria cutânea tardia, embora as relações causais não tenham sido estabelecidas em cada caso. Foram feitos dois estudos recentes seguindo uma população jovem da área de Seveso, Itália, depois de um acidente industrial. O primeiro, um estudo sobre câncer, analisou uma coorte de pessoas com idade entre 0-19 anos vivendo na área no momento do acidente, no período 1977-1986. Considerando uma tendência consistente e evidente para o aumento de risco, nenhum dos riscos relativos foram significativamente elevados. Também foram observados aumentos não significativos em câncer de tireoide e leucemia mieloide. O estudo é limitado, no entanto, pelos períodos de latência serem relativamente curtos, pela definição de exposição com base no local de residência e pelo número limitado de eventos. O segundo estudo avaliou a mortalidade do mesmo grupo de pessoas no mesmo período de tempo. Dos expostos, a mortalidade devido a todas as causas não se afastou das expectativas, no entanto, como mencionado acima, este estudo tem evidências limitadas. As dioxinas e os furanos são considerados como muito estáveis e persistentes. Esta persistência, combinada com altos coeficientes de partição, fornece as condições necessárias para estes compostos de bioconcentração nos organismos. As propriedades químicas das dioxinas e furanos (baixa solubilidade em água, alta estabilidade e semivolatilidade) favorecem o transporte a longo alcance e estes compostos foram detectados em organismos árticos. Tal como acontece com a maioria dos outros organoclorados, a comida é uma das principais fontes de dioxinas e furanos na população em geral, com alimentos de origem animal que mais contribuíram para a carga no corpo humano. Notas e imagem tirada do site do PNUMA: www.chem.unep.ch/pops/alts02.html POPs POPs-SUBPRODUTOSINDESEJADOS Dibenzodioxinas e dibenzofuranos ❖ Derivados da produção de outros produtos químicos ❖ Detectado em incineração de carvão , turfa , madeira , resíduos hospitalares , resíduos perigosos , resíduos urbanos , emissões dos automóveis ❖ De 210 dioxinas e furanos , 17 estão em misturas tóxicas a~yly c, c1~ 0Yc1 H H 2,3,7,8-TCDD 2,3,7,8-TCDF UNEP 7 A cloração de bifenil pode levar à substituição de 1-10 átomos de hidrogênio por cloro; a numeração convencional das posições substitutas é mostrada no diagrama. A produção comercial dos PCBs começou em 1930. Eles têm sido amplamente utilizados em equipamentos elétricos e volumes menores de PCBs são utilizados como líquido resistente ao fogo em sistemas fechados. Até o final de 1980, a produção mundial total de PCBs foi superior a 1 milhão de toneladas e, desde então, a produção continua em alguns países. Apesar do aumento da retirada do uso e restrições à produção de PCBs, grandes quantidades destes compostos continuam presentes no ambiente, seja para uso ou como resíduos. Nos últimos anos, muitos países industrializados têm tomado medidas para controlar e restringir o fluxo de PCBs no ambiente. A força mais influente que leva a essas restrições tem sido, provavelmente, uma recomendação de 1973 da Organização para a Cooperação Econômica e Desenvolvimento (OCDE) (WHO, 1976; IARC, 1978; OCDE, 1982). Desde então, os 24 países membros da OCDE têm restringido a fabricação, venda, importação, exportação, uso de PCBs, bem como o estabelecimento de um sistema de rotulagem para estes compostos. Atuais fontes de liberação de PCBs incluem a volatilização dos aterros contendo transformadores, capacitores e outros resíduos contendo PCB, lodo de esgoto, vazamentos e despojos de dragagem e disposição inadequada (ou ilegal) em áreas abertas. Poluição pode ocorrer durante a incineração dos resíduos industriais e urbanos. A maioria dos incineradores municipais não são eficazes na destruição dos PCBs. Explosões ou superaquecimento de transformadores e capacitores podem liberar quantidades significativas de PCBs no ambiente local. PCB pode ser convertido para PCDF sob condições de pirólise a uma temperatura entre 550 e 700 ° C. Assim, a queima não controlada de PCB pode ser uma importante fonte de PCDF perigosos. Por conseguinte, recomenda-se que a destruição de resíduos contaminados com PCB deve ser cuidadosamente controlada, especialmente no que diz respeito à temperatura de queima (acima de 1000 ° C), tempo de residência e turbulência. Alguns exemplos de efeitos da exposição observados em animais selvagens são mostrados no slide: Mamíferos: efeitos reprodutivos e imunológicos em focas bálticas (PCB, DDE). Aves: afinamento da casca do ovo, o desenvolvimento gonadal alterado (DDT) e anormalidades embrionárias (PCB). Répteis: declínio na jacarés na Flórida, EUA (organoclorado). Peixe: alterações reprodutivas (das fábricas de papel e de esgoto). POPs EXEMPLOS DE EFEITO DOS POPs NA VIDA SELVAGEM ❖ Insuficiência reprodutiva e malformações ❖ Sistema imunológico é sensível R ❖ Função alterada das enzimas hepáticas ❖ Aumento do risco de tumores R UNEP Mamíferos: efeitos reprodutivos e imunológicos em focas do Báltico Aves: afinamento da casca do ovo, alterações gonadais e de embriões Répteis: declínio no número de jacarés Peixe: alterações reprodutivas Caracóis: masculinização e decréscimo da população (marinha) R 8 Invertebrados: masculinização e diminuição da população (TBT, um agente anti-incrustante de barco). Imagem: Site UNEP: www.chem.unep.ch/pops/alts02.html •POPs têm uma origem antropogênica: processos industriais, lixo (por exemplo, médico), tráfego e agricultura. Poucos tem origem natural, por exemplo, de erupções vulcânicas. •POPs são liberados no ar, água e terra –onde se depositam na água, sedimentos e alimentos •POPs são distribuídos globalmente pelo ar e correntes oceânicas – eles viajam longas distâncias e entram nos processos atmosféricos, troca ar-água e ciclos de chuva, neve e partículas. Esse processo leva à exposição de até mesmo remotas populações humanas e de animais que dependem de comidas aquáticas. Humanos e animais são expostos principalmente via ingestão dos alimentos aquáticos contaminados. •POPs viajam longas distâncias e são encontrados em lugares distantes de polos industriais ou de áreas agrícolas, como o Ártico. Foto: UNEP POPs POPs NO MEIO AMBIENTE ~---~ Transporte à ~-----•,...[ AR J ~ longa di~ância FONTES ___ l : ~~~::ua [ ] • Neve Indústria / __ A_, G_u_A_~ , • Partículas Lixo - . ~ DEPÓSITO Tráfego ÁGUA & Agricultura '------+ DEPÓSITO DE TERRA SEDIMENTOS 9 •Os bifenil policlorados (PCBs) são substâncias químicas muito estáveis, com baixa volatilidade na temperatura normal (não-volátil abaixo de 40 ° C), são relativamente resistentes ao fogo e não conduzem energia elétrica. Misturas de PCB (de cerca de 209 compostos diferentes!) são geralmente líquidos coloridos de luz que se assemelham a melaço. PCB são solúveis na maioria dos solventes orgânicos, mas são praticamente insolúveis em água. •Eles foram utilizados em uma vasta gama de produtos industriais e de consumo, especialmente no óleo de capacitores elétricos (circuitos fechados) e conversores; bem como na mineração de carvão. •O superaquecimento de equipamentos elétricos contendo PCBs pode produzir emissões de vapores que causam irritação. •PCBs são completamente destruídos apenas sob temperaturas extremamente elevadas (acima de 1100 ° C!) ou na presença de certas combinações de agentes químicos e calor. •Eles são perigosos para o ambiente, devido a sua extrema resistência à degradação química e biológica por meio de processos naturais do meio ambiente. •No final dos anos 1960, tanto a descoberta de PCBs em aves na Suécia (por cientistas que pesquisam DDT) quanto o surto de intoxicação que afetou 1.200 pessoas que consumiram óleo de arroz contaminado com PCBs no Japão chamaram a atenção pública sobre o problema. •PCBs foram liberados no meio ambiente ao longo dos anos, sem qualquer precaução, através de queima a céu aberto ou incineração incompleta; por vaporização (a partir de tintas, revestimentos e plásticos); por vazamento nos esgotos e córregos; por despejo em aterros e pelo lixo no oceano. Apesar de normas e regulamentos estritos, PCBs podem ter sido despejados ilegalmente por ignorância, negligência ou intencionalmente. •Os efeitos completos dos PCBs sobre a saúde em seres humanos são desconhecidos. É improvável que uma lesão grave resulte da exposição de baixo nível e de curto prazo aos PCB. No entanto, muitos estão preocupados com os possíveis efeitos adversos para a saúde da exposição a longo prazo, mesmo que a baixas concentrações destas substâncias. • PCBs podem entrar no corpo através do contato com a pele, inalação de vapores ou pela ingestão de POPs UM EXEMPLO: PCBs ❖ Amplamente usado, é liberado no ambiente ❖ Causa de episódios de envenenamento em massa ❖ Efeitos nos animais: reprodutivos, imunológicos, carcinogênicos ❖ Efeitos nos humanos após exposição de alto nível: ■ Episódios "Yusho" e "Yu-Cheng" ❖ São preocupantes os efeitos de longo prazo, com baixo nível de exposição nas crianças 10 alimentos que contenham resíduos de PCB. O efeito de saúde mais comumente observado de uma elevada exposição aos PCBs é cloracne, uma doença de pele dolorosa e desfigurante, semelhante a acne adolescente. Danos no fígado também podem ser causados. •Quando PCBs de transformadores estão envolvidos em incêndios, particularmente em edifícios, a combustão destes materiais pode resultar na produção de substâncias altamente tóxicas (dibenzofuranos clorados e dioxinas), aumentando assim o risco associado com a inalação de fumaça. Os efeitos experimentais - PCBs produzem uma variedade de efeitos que vão desde a ruptura da fotossíntese em plantas microscópicas até efeitos na reprodução de animais maiores. Invertebrados marinhos e de água doce, peixes e aves são particularmente sensíveis ao PCB (efeitos incluem a morte do embrião, anormalidades no nascimento). A exposição a longo prazo pode afetar gravemente a reprodução, PCBs são cancerígenos e têm efeitos imunotóxicos. Em algumas espécies, foi avaliada a toxicidade hepática. Refs: •Chen YC et al. A 6-year follow up of behavior and activity disorders in the Taiwan Yu-cheng children. Am J Public Health 1994; 84:415-421. •Environment Canada - www.ec.gc.ca/pcb/pcb08/eng/pcb08ch16_e.htm •www.atsdr.cdc.gov/DT/pcb007.html Efeitos no ser humano - Embora os PCB sejam amplamente reconhecidos como um perigo potencial para a saúde humana, os efeitos não são totalmente conhecidos. Um breve exposição não parece ser um grande perigo para a saúde, mas o contato pode causar erupções cutâneas, edema das pálpebras, hiperpigmentação (escurecimento das unhas, pele e mucosas), cefaleias ou vômitos. Exposição ampliada à alto nível resultou em casos de cloracne. O pior incidente de exposição humana foi o incidente de 1968 em Yusho: 1200 pessoas (no Japão) consumiram óleo de arroz contaminado com PCBs por 20 a 190 dias. Essas pessoas tinham disfunção reprodutiva, cloracne grave, hiperpigmentação, descargas oculares, cefaleias, vômitos, febre, distúrbios visuais e problemas respiratórios. Vítimas do sexo feminino tendem a ter distúrbios dos órgãos reprodutivos e também aumentado risco de aborto espontâneo e natimorto. Bebês nascidos de mulheres que haviam sido expostas a PCBs exibiram inúmeros efeitos, incluindo déficits neurocomportamentais e menor pontuação geral ajustadas por idade de desenvolvimento. Os efeitos experientes também foram atribuídos a policlorodibenzofuranos (PCDF), considerado mais tóxico do que o PCB, um importante contaminante dos PCBs. Algumas misturas de PCB são suspeitas de serem cancerígenos humanos (ratos e camundongos podem desenvolver cânceres de fígado), mas não existem estudos ainda realizados para provar isso. Da mesma forma, os efeitos potenciais do PCB sobre reprodução humana ainda não foram apurados. Os efeitos de várias gerações de PCBs ainda estão em estudo. refs: Environment Canada - www.ec.gc.ca/pcb/pcb08/eng/pcb08ch16_e.htm POPs UM EXEMPLO: PCBs ❖ Efeitos em seres humanos após a exposição a altos níveis: ■ Erupções cutâneas , edema de pálpebra • Hiperpigmentação - CLORACNE • Cefaleias , vômito ❖ Efeitos da exposição a longo prazo: • Toxicidades hepática , imunológica, reprodutiva e dérmica ❖ Exposição fetal ao PCB: • Alterações neurais e no desenvolvimento ■ Pontuações psicomotoras mais baixas • Memória de curto prazo e efeitos na aprendizagem espacial ■ Efeitos a longo prazo na função intelectual 11 www.atsdr.cdc.gov/DT/pcb007.html •Dois episódios de intoxicação em massa importantes ocorreram: um no Japão ("Yusho", na década de 1960) e um na China, província de Taiwan ("Yu-Cheng" na década de 1970). •Os principais sintomas nos pacientes de YUSHO e Yu-cheng têm sido frequentemente atribuídos aos contaminantes em misturas de PCB, especificamente, a PCDF. Grupos de peritos concluíram que os sintomas podem ter sido causados pela exposição combinada de PCBs e PCDF. No entanto, alguns dos sintomas, principalmente os efeitos respiratórios crônicos, podem ter sido causados especificamente por metabolitos de metilsulfona de certos similares de PCB. •Os sinais de intoxicação em pacientes YUSHO e Yu-cheng incluem: irritação ocular e lacrimejamento, edema das pálpebras, hiperpigmentação das unhas e mucosas, ocasionalmente associado com fadiga, náuseas e vômitos. Este foi geralmente seguido por hiperceratose e escurecimento da pele com alargamento de folículos e erupções acneiformes. Além disso, edema dos braços e pernas, hepatomegalia e distúrbios hepáticos, distúrbios do sistema nervoso central, problemas respiratórios (por exemplo, bronquite) e mudanças do estado imunológico dos pacientes também foram relatados. •Filhos de pacientes YUSHO e Yu-cheng apresentam: diminuição do crescimento, pigmentação escura da pele e membranas mucosas, hiperplasia gengival, xeroftalmia, edema ocular, dentição no nascimento, calcificação anormal do crânio, calcanhar inferior roxeado. A alta incidência de baixo peso ao nascer foi relatada. • Bebês nascidos de mulheres que haviam sido expostos a PCBs exibiram inúmeros efeitos, incluindo déficits neurocomportamentais e menor pontuação geral relacionada à idade de desenvolvimento entre as crianças expostas. •A ligação entre a exposição e o aparecimento de tumores malignos nesses pacientes não puderam ser definitivamente estabelecida, porque o número de mortes foi muito pequeno. No entanto, foi observado um aumento estatisticamente significativo de câncer de fígado e de pulmão no sexo masculino, no contexto da mortalidade por todos os tipos de neoplasias (Kuratsune, 1986). Refs: •www.atsdr.cdc.gov/DT/pcb007.html •Chen YC et al. A 6-year follow up of behavior and activity disorders in the Taiwan Yu-cheng children. Am J Public Health 1994; 84:415-421. •Kuratsune M et al, Analysis of deaths seen among patients with Yusho, (Abstract FL17), In: Dioxin 86, Proceedings of the VI International Symposium on Chlorinated Dioxins and Related Compounds, Fukuoka, Japan. 1986, p.179. POPs PCB: INCIDENTES NA SAÚDE HUMANA Efeitos tóxicos com altos níveis de exposição, acidental ou ocupacional: ❖ dérmico ❖ ocular ❖ alteração das enzimas hepáticas e do sangue ❖ respiratório ❖ sistema imunológico ❖ sistema neurológico ❖ reprodutivo ❖ desenvolvimento "Yusho" & "Yu-Cheng" Efeitos adversos persistentes em recém- nascidos • baixo peso ao nascer • crescimento reduzido • hiperpigmentação • hiperplasia gengival • edema dos olhos • dentição no nascimento • calcificações crânio 12 •Como acontece com muitos POPs, a principal fonte de exposição humana é dietética. •Ao longo dos anos, milhares de diferentes amostras de alimentos foram analisadas, em vários países incluindo PCBs. A maioria das amostras foram de peixe, carne e leite. •Alimentos tornam-se contaminado com PCBs através de três vias principais: a) absorção do meio ambiente, peixes, aves, gado (via cadeia alimentar) e também em culturas; b) migração dos materiais de embalagem para alimentos (de cerca de 1 mg / kg, mas em alguns casos superior a 10 mg / kg); c) contaminação direta de alimentos ou rações para animais como o resultado de um acidente ou incidente industrial •Os níveis de PCBs encontrados em alimentos diferentes, são: gordura animal: 20-240 ug / kg leite de vaca: 5 a 200 ug / kg manteiga: 30-80 ug / kg peixe: 10 a 500 ug / kg, numa base de gordura. Determinadas espécies de peixe (enguia) e produtos de peixe (fígado de peixe e óleos de peixe) podem conter níveis muito mais elevados, até 10 mg / kg de PCBs legumes, cereais, frutas, e uma série de outros produtos: <10 mg / kg •Principais causas de preocupação com PCBs são: grandes peixes, crustáceos, mamíferos marinhos, carne, leite e outros produtos lácteos. Os níveis médios em peixes, em vários países, são da ordem de 100 mg / kg (numa base de gordura). No entanto, parece que os POPs PRINCIPAL ROTA DE EXPOSIÇÃO À PCB: DIETA MAMÍFEROS MARINHOS Baleia PEIXE Focas salmão enguia marisco fígado de peixe >---- leos de peix GORDURA ANIMAL Carne Aves ...... ·• .. •·•·····► OUTROS Manteiga Vegetais Produtos lácteos Cereais Frutas WHO 13 níveis de PCBs em peixes estão diminuindo lentamente. Refs: •INCHEM. Environmental Health Criteria 140, Polychlorinated Biphenyls and Terphenyls (Second Edition). Geneva, World Health Organization, 1993 •www.inchem.org/documents/ehc/ehc/ehc140.htm Picture: WHO (Virot), Ghana, 2003. •PCBs se acumulam no tecido adiposo humano e leite materno. •As concentrações de PCB em diferentes órgãos e tecidos dependem do teor de lipídios do órgão ou do tecido, exceto do cérebro. •Os teores de resíduos de PCB no tecido adiposo da população em geral em países industrializados variam de <1 a 5 mg / kg, numa base de gordura/lipídio. •A concentração média total de PCB no leite humano está entre 0,5 a 1,5 mg / kg de gordura, dependendo do local de residência, estilo de vida e dos métodos de análise utilizados. •As mulheres que vivem em áreas urbanas densamente industrializadas ou com um alto consumo de peixe (especialmente peixes de águas contaminadas) podem ter maiores concentrações de PCB no leite materno. •Embora os PCBs sejam mensuráveis, não há métodos consensuais para controle de qualidade ou valores de referência disponíveis. Até agora, todos os especialistas recomendavam a amamentação e não recomendam testes para o leite (AAP, 2003). "FOS não tem níveis normais (de PCB no leite materno que indiquem a interrupção da amamentação), embora a exposição da criança seja muitas vezes maior que a ingesta mensal tolerável provisória para PCBs dioxano-like. É geralmente aceito que os benefícios da amamentação superariam qualquer coisa, que não os efeitos mais agudos de saúde ". (Dr G. Moy, WHO / SDE / FOS). •Exposições de baixo nível têm sido associadas a efeitos do desenvolvimento neurológico em crianças. Exposição pré-natal a baixos níveis de PCBs causam (AAP, 2003): Recém-nascidos: diminuição do peso ao nascer Bebês: atraso motor detectável do recém-nascido até 2 anos de idade Crianças de 7 meses: defeitos na memória de reconhecimento visual POPs UM EXEMPLO: PCBs ❖ PCBs se acumulam no tecido adiposo humano e no leite materno ❖ No tecido adiposo: <1 a 5 mg / kg, com base em gorduras ❖ A concentração média no leite humano: 0,5 a 1,5 mg / kg de gordura ❖ Os níveis de PCBs são mais elevados em algumas áreas ou em relação à dieta ❖ Preocupação: expos1çoes a baixos níveis e neurodesenvolvimento 14 Crianças de 42 meses: QI mais baixo (talvez alguma contribuição da exposição pós- natal) Crianças de 4 anos: defeitos na memória de curto prazo Crianças de 11 anos: atrasos no desenvolvimento cognitivo Refs: •American Academy of Pediatrics Committee on Environmental Health. Polychlorinated biphenyls, dibenzofurans and dibenzodioxins. In: Pediatric Environmental Health, 2nd ed. Etzel RA. Ed. 2003. •Environment Canada - www.ec.gc.ca/pcb/pcb08/eng/pcb08ch16_e.htm Refs: •van Larebeke N. The Belgian PCB and dioxin incident of January– June 1999: Exposure data and potential impact on health. Environmental Health Perspectives 2002;109:265-73. In January 1999, 500 tons of feed contaminated with approximately 50 kg of polychlorinated biphenyls (PCBs) and 1 g of dioxins were distributed to animal farms in Belgium, and to a lesser extent in the Netherlands, France, and Germany. This study was based on 20,491 samples collected in the database of the Belgian federal ministries from animal feed, cattle, pork, poultry, eggs, milk, and various fat-containing food items analyzed for their PCB and/or dioxin content. Dioxin measurements showed a clear predominance of polychlorinated dibenzofuran over polychlorinated dibenzodioxin congeners, a dioxin/PCB ratio of approximately 1:50,000 and a PCB fingerprint resembling that of an Aroclor mixture, thus confirming contamination by transformer oil rather than by other environmental sources. In this case the PCBs contribute significantly more to toxic equivalents (TEQ) than dioxins. The respective means +/- SDs and the maximum concentrations of dioxin (expressed in TEQ) and PCB observed per gram of fat in contaminated food were 170.3 +/- 487.7 pg, 2613.4 pg, 240.7 +/- 2036.9 ng, and 51059.0 ng in chicken; 1.9 +/- 0.8 pg, 4.3 pg, 34.2 +/- 30.5 ng, and 314.0 ng in milk; and 32.0 +/- 104.4 pg, 713.3 pg, 392.7 +/- 2883.5 ng, and 46000.0 ng in eggs. Assuming that as a consequence of this incident between 10 and 15 kg PCBs and from 200 to 300 mg dioxins were ingested by 10 million POPs UM EXEMPLO: PCBs NA BÉLGICA (1999) ❖ Contaminação de alimentos ■ 40-50 kg de PCBs e 1 g de dioxinas em 500 toneladas de ração animal ❖ Efeitos em galinhas: ■ Diminuiu a produção e eclosão de ovos ■ Doença do edema do frango ■ 2 milhões de galinhas destruídas ❖ Efeitos estimados da exposição humana: ■ Previstos 40 a 8.000 casos de câncer em adultos ■ Efeitos neurotóxicos e comportamentais previstos em recém-nascidos ■ Estudos em andamento 15 Belgians, the mean intake per kilogram of body weight is calculated to maximally 25,000 ng PCBs and 500 pg international TEQ dioxins. Estimates of the total number of cancers resulting from this incident range between 40 and 8,000. Neurotoxic and behavioral effects in neonates are also to be expected but cannot be quantified. Because food items differed widely (more than 50-fold) in the ratio of PCBs to dioxins, other significant sources of contamination and a high background contamination are likely to contribute substantially to the exposure of the Belgian population. •Diclorodifenil tricloroetano (DDT) é um pesticida que foi amplamente utilizado no passado, devido a sua toxicidade aguda muito baixa. Embora o DDT tenha sido amplamente proibido em todo o mundo, os países da África subsaariana estão abrindo exceções para o controle da malária. •Os efeitos adversos foram observados em animais - afinamento da casca do ovo e desenvolvimento gonadal alterado foram observados em aves de rapina expostas ao DDT, resultando em grave declínio populacional. •A experimentação animal demonstrou os efeitos do DDT (incluindo seus metabólitos DDE e DDD) no fígado e no sistema nervoso central (tais como hipersensibilidade, excitabilidade, tremores generalizados, convulsões, paralisia), bem como efeitos estrogênicos e antiandrogênicos, e possível carcinogenicidade. •Exposição em seres humanos ocorre através da ingestão de alimentos contaminados com DDT e retenção do produto e de seu principal metabolito, DDE. •Dados plausíveis em humanos ligam concentrações crescentes de DDE no leito materno humano com redução na duração da lactação. Um estudo adicional em humanos descobriu que com o aumento dos níveis de DDE no sangue de mulheres grávidas, aumentam também as chances de nascimentos de bebês pré-termos e pequenos para a idade gestacional. •Estes estudos levantam a possibilidade de que o DDT tenha tal toxicidade. Supondo que essas associações sejam causais, um aumento de mortes infantis poderia resultar do uso de DDT no combate à malária (Chen e Rogan, 2003). Se a exposição ao DDT materna, de fato, aumentar a proporção de nascimentos prematuros e diminuir a duração da lactação, uma investigação mais aprofundada é necessária, especialmente em áreas onde o DDT é reintroduzido para o controle da malária. As consequências não intencionais do uso de DDT precisam ser parte da discussão da política moderna de controle de vetor. •Concentrações significativas de DDT e DDE ainda são encontrados na gordura corporal (tecido adiposo) dos seres humanos e animais, no leite materno humano e na placenta; os níveis de DDT e seus metabólitos são muito mais elevados em áreas que eram utilizadas para o controle da malária. O principal metabolito é DDE e a razão de DDT / DDE indica o tempo de exposição. •Um estudo de 2006, sobre crianças americanas mexicanas, mostrou que a exposição pré-natal ao DDT, e, em menor medida ao DDE, foi associada com atrasos de desenvolvimento neurológico durante a primeira infância. Ref: •Chen A, Rogan WJ. Nonmalarial infant deaths and DDT use for malaria control. Emerg Infect Dis, Aug POPs UM EXEMPLO: DDT ❖ Amplamente usado no passado ❖ Controle da malária em 12 países! ❖ Efeitos adversos em animais ■ Reprodutivo , imunológico , neurológico ■ Efeitos estrogênicos e antiandrogênicos ■ Efeitos no fígado e carcinogênese SlruclUTl' of P, p' - DDT QDd ils analor;ues of lhe form a' 1 a-Q -c-Q -a 1 a" {many of lhe compounds also exist as o, p' - isomers and otber 1so mers) INCHEMIWHO ❖ Poucos estudos sobre efeitos na saúde e no desenvolvimento das crianças ❖ Expos ição ligada a parto prematuro, baixo peso ao nascer e aleitamento encurtado 16 2003 (www.cdc.gov/ncidod/EID/vol9no8/03-0082.htm). •Eskenazi B. et al (2006). In Utero Exposure to Dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT) and Dichlorodiphenyldichloroethylene (DDE) and Neurodevelopment Among Young Mexican American Children. Pediatrics, Vol 118 (1), pg 233-241. Picture: INCHEM, WHO: www.inchem.org/documents/ehc/ehc/ehc83.htm#SectionNumber:1.1 Fig: Norsk Barnemuseum. www.norskbarne.museum.no/html/barn100.htm Used with copyright permission. POPs USO DO DDT NO PASSADO ... Norsk Barnemuseum 17 Refs: •Farhang L et al, Association of DDT and DDE with Birth Weight and Length of Gestation in the Child Health and Development Studies, 1959–1967. American Journal of Epidemiology, 2005, 162 (8): 717- 725 . •De Jager C et al, Reduced seminal parameters breakthroughs in andrology associated with environmental DDT exposure and p,p´-DDE concentration in men in Chiapas, Mexico: A cross-sectional study, Journal of Andrology, 2006, 27 (1): 16-27 •Aneck-Hahn N et al, Impaired semen quality associated with environmental DDT exposure in young men living in a malaria area in the Limpopo Province, South Africa, Journal of Andrology, 2007, 28 (3): 423- 434. •Bhatia R et al, Organochlorine pesticides and male genital anomalies in the child health and development studies, Environmental Health Perspectives, February 2005, 113 (2): 220-224 •Cohn BA et al, DDT and Breast Cancer in young women: New data on the significance of age of exposure, Environmental Health Perspectives, October 2007, 115(10): 1406-1414 •Eskenazi B et al, In utero exposure to dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT) and dichlorodiphenyldichloroethylene (DDE) and neurodevelopment among young Mexican American children. 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POPs EVOLUÇÃO DE EVIDÊNCIAS: EFEITOS DO USO PROLONGADO DO DDT -- Associação com peso de nascimento e duração da gestação (Farhang 2005) - Redução de parâmetros seminais (De Jager 2006) - Qualidade reduzida do sêmen (Aneck-Hahn 2007) - Anomalias genitais masculinas (Bhatia 2005) - Câncer de mama em mulheres jovens (Cohn 2007) - Exposição in utero associada ao neurodesenvolvimento (Eskenazi 2006) -Associação com neurodesenvolvimento infantil (Torres-Sánchez 2007) - Efeitos benéficos da amamentação sobre a cognição, independentemente das concentrações de DDT no nascimento (Ribas-Fitó 2007) 18 •Dioxinas (PCDD) e os furanos (PCDF) são contaminantes ambientais detectáveis em pequenas quantidades no ar, água e solo. •Tipicamente, as dioxinas e os furanos são encontrados em cerca de 210 misturas de compostos. 17 são altamente tóxicos. Um deles, conhecido como dioxina Seveso, tem esse nome em referência à liberação de altos níveis de dioxina durante um acidente industrial na Itália, em 1976, e foi considerado o composto mais tóxico feito pelo homem. •Eles são produzidos em todo o mundo e não servem a qualquer propósito. •No passado, a contaminação do meio ambiente devido a dioxinas e furanos veio principalmente da produção e utilização de produtos químicos de cloro-orgânicos. Estes incluíram bifenis policlorados, pentaclorofenol e outros produtos químicos aromáticos clorados. A indústria de papel e celulose foi uma importante fonte de contaminação do ambiente aquático (que aconteceu no Mar Báltico) e ainda pode estar fazendo isso em muitos países em desenvolvimento. •Fontes principais de hoje - pelo menos nos países industrializados - são os processos de combustão de qualquer tipo. Os exemplos são: incineração de resíduos urbanos, perigosos, e de clínicas, indústria de metal ferrosos e não ferrosos; e fontes menores, como motor de veículos (especialmente quando movido a gasolina com chumbo), aquecimento doméstico, queima a céu aberto de resíduos e aterros sanitários. •A OMS definiu uma ingestão diária tolerável de 1 a 4 picogramas por quilograma de peso corporal. Notes taken from UNEP website: www.chem.unep.ch/pops/infosheets/is1-html/index.html Picture: UNEP, www.chem.unep.ch/pops/alts02.html Ref: •WHO. Dioxins and their effeects on human health. Http://www.who.int/mendicentre/factsheets/fs225/en/index.html •Assessment of the health risk of dioxins: re-evaluation of the tolerable daily intake (TDI). Geneva, Switzerland, 25-29 May 1998. Food Addit Contam. 2000; 17(4):223-369. POPs UM EXEMPLO: Dioxinas Cl~ /O)y CI 1~V c1 Cl~C I Cl~~ I H -1 1- H 2,3,7,8-TCDD 23,7, - ICDF ❖ Detectável em pequenas quantidades em todas as partes do ecossistema UNEP ❖ Dioxinas e furanos: 210 compostos: 17 altamente tóxicos • Seveso: liberação de altos níveis de dioxina em acidente de trabalho (1976) • Considerado um dos compostos mais tóxicos feito pelo homem ❖ Fontes em países em desenvolvimento: • Produção e utílização de produtos químicos de cloro-orgânicos • Celulose e papel industrial (branqueamento) - ❖ Fontes em países industrializados: ❖ Processos de combustão: incineração de resíduos, de ferro e da indústria de metais não ferrosos ... ❖ OMS ingestão tolerável: 1 a 4 pg / kg de peso corporal/ dia 19

•No momento, o único efeito persistente associado a exposição da dioxina em seres humanos é a cloracne. (Lembre-se que, em 2004, o presidente Ucraniano Victor Yushchenko desenvolveu cloracne grave quando teria sido envenenado com dioxina). Outros efeitos na saúde que foram relatados incluem neuropatias periféricas, fadiga, depressão, alterações de personalidade, hepatite, aumento do fígado, níveis de enzimas anormais e porfiria cutânea, embora relações causais não tenham sido estabelecidas em cada caso. Os resultados de um estudo com 1520 trabalhadores que se sabe terem sido expostos a 2,3,7,8-TCDD por um período de pelo menos 1 ano, e com uma latência de, ao menos 20 anos entre a exposição e o diagnóstico da doença, revelou uma ligeira, mas significativamente elevada, mortalidade por sarcoma de tecido mole e cânceres do sistema respiratório. Como em outros estudos, a interpretação dos resultados foi limitada pelo pequeno número de mortes e por possíveis fatores de confusão como tabagismo e outras exposições ocupacionais. •Dois estudos recentes acompanharam uma população jovem da área de Seveso, Itália, após um acidente industrial. O primeiro, um estudo sobre o câncer, analisou uma coorte de pessoas com idade entre 0-19 anos vivendo na área no momento do acidente, no período de 1977-1986. Ao passo que uma consistente tendência para o aumento do risco foi evidente, nenhum dos riscos relativos foram significativamente elevados. Também foram observados aumentos não significativos em câncer de tireoide e leucemia mieloide. O estudo é limitado, no entanto, por períodos de latência relativamente curtos, definição de exposição com base no local de residência e pelo número limitado de eventos. O segundo estudo avaliou a mortalidade do mesmo grupo de pessoas para o mesmo período de tempo. Dos expostos, a mortalidade, devido a todas as causas, não se afastou das expectativas, no entanto, como mencionado acima, este estudo fornece evidências limitadas. •Nos animais, os efeitos da exposição à dioxina, que são comuns à maioria, e as vezes, a todas as espécies, incluem debilidade, involução linfoide, hepatotoxicidade, acnes clóricas, alterações epidérmicas e lesões gástricas. Outras respostas características incluem edema e ascite nos frangos; morte fetal e reabsorção em ratos e perda fetal, embriotoxicidade e mal formações em camundongos. As dioxinas estão associadas com uma variedade de efeitos adversos sobre os sistemas reprodutivos de ratos machos e fêmeas. A toxicidade reprodutiva masculina incluiu a regulação alterada da secreção do hormônio luteinizante, esteroidogênese testicular reduzida, redução das concentrações plasmáticas de androgênios, redução dos testículos e do peso dos órgãos sexuais acessórios, a morfologia testicular anormal, a diminuição da espermatogênese, e a redução da fertilidade. Os sinais de toxicidade reprodutiva feminina incluem irregularidades hormonais no ciclo estrogênico, redução do tamanho da ninhada e redução da fertilidade. POPs UM EXEMPLO: Dioxinas - efeitos na saúde Em humanos: ❖ Cloracne ❖ Polineuropatia ❖ Hepatomegalia ❖ Fadiga ❖ Depressão ❖ Porfiria Classificação IARC: 2,3,7,8-TCDD é um carcinógeno humano (Grupo 1) Em animais: ♦:♦ Cloracne ♦:♦ Alteração linfática ♦:♦ Efeitos no fígado ♦:♦ Lesão gástrica ♦:♦ Lesões epidérmicas ❖ Frango : edema , ascite ❖ Ratos: morte fetal e reabsorção , alterações endócrinas ❖ Camundongo: embriotoxicidade , malformações Classificação IARC: substância cancerígena 20 2,3,7,8-TCDD foi listado pela primeira vez no Segundo Relatório Anual em agentes cancerígenos como provável carcinógeno humano. Após a lista de 1981, uma série de estudos foram publicados, os quais analisaram os cânceres em populações humanas expostas ao TCDD profissionalmente ou por acidentes industriais. Em 1997, a IARC atualizou a classificação de 2,3,7,8 TCDD de possível carcinógeno humano (Grupo 2B) a um conhecido carcinogênico humano (Grupo 1) com base em provas suficientes de carcinogenicidade de estudos em humanos e foi listada em janeiro 2001 no adendo ao Nono relatório sobre substâncias cancerígenas. Tal como acontece com a maioria dos outros organoclorados, a comida é uma das principais fontes de dioxinas e furanos na população em geral, com alimentos de origem animal contribuindo mais para a carga do corpo humano. Notes taken from UNEP website: www.chem.unep.ch/pops/alts02.html << NOTA AO USUÁRIO: Um lembrete da classificação do grupo padrão IARC (Agência Internacional para Pesquisa em Câncer): 1: "carcinogênico para humanos": não há provas suficientes para concluir que pode causar câncer em humanos. 2A: "Provavelmente carcinogênico para humanos": há fortes indícios de que pode causar câncer em humanos, mas, atualmente, não é conclusivo. 2B: "possivelmente cancerígeno para humanos": há alguma evidência de que pode causar câncer em humanos, mas neste momento está longe de ser conclusiva. 3: "Não classificável como carcinogênico em humanos": não há nenhuma evidência neste momento que cause câncer em humanos. 4: "Provavelmente não carcinogênico para humanos.": Há fortes indícios de que não causa câncer em humanos >> << NOTA AO USUÁRIO: estas não são POPs, mas prevê-se que eles sejam incluídos em outras convenções ou acordos internacionais expandidos >> •Além de POP, outros produtos químicos são caracterizados pela sua persistência no meio ambiente. Eles são chamados de substâncias tóxicas persistentes (STPs) e podem representar uma séria ameaça para os seres humanos e para o meio ambiente. •Eles podem permanecer no ambiente durante um longo período de tempo e serem transportadas a longas distâncias, longe do seu local de origem. •Eles podem se acumular nos organismos e entrar na cadeia trófica. •Seus níveis nos alimentos pode ser motivo de preocupação para a saúde humana. •Eles não são "POPs", assim como não estão listados na Convenção de Estocolmo. No entanto, há uma preocupação crescente de que essas substâncias químicas, que são de alguma forma semelhantes aos 12 listados na Convenção do UNEP, podem prejudicar o meio ambiente, e através do ambiente, colocar em risco a saúde humana. •Não foi definida a lista de STPs, mas podem incluir, por exemplo: mercúrio, cádmio, chumbo, éteres difenil-polibromados (os retardantes de chama PBDE) STPs: Substâncias tóxicas persistentes POPs ❖ Além de POPs , outros produtos químicos são caracterizados pela sua persistência no meio ambiente Substâncias Tóxicas Persistentes (STPs) ❖ Podem ser transportados a longas distâncias ❖ Podem se acumular nos organismos e entrar na cadeia al imentar ❖ Não "POPs" - não constam na Convenção de Estocolmo ❖ Pode incluir : mercúrio , cádmio , chumbo , éteres difenil-pol ibromados (PBDE - retardadores de chama) , outros 21 UNEP: Programa das Nações Unidas para o Ambiente Este slide mostra um exemplo concreto de POPs e STPs encontrado em uma população indígena remota, onde uma série de efeitos adversos para a saúde foram encontrados. A caixa amarela mostra alguns dos produtos químicos que foram identificados em um estudo dos povos indígenas que vivem nas zonas árticas da Rússia. Alguns são POPs (HCB, dioxinas, DDT, PCB, toxafeno, Mirex) e outros são considerados STPs (mostrados em negrito). Evidências preliminares de um estudo realizado pelo Monitoramento do Ártico e do Programa de Avaliação (AMAP) sugere que a exposição a algumas substâncias tóxicas persistentes (PCB, HCH, DDT, chumbo, cádmio e mercúrio) podem estar ligadas a natimortalidade, defeitos congênitos, baixo peso ao nascer e a abortos espontâneos observados em alguns grupos populacionais indígenas. O estudo sugere uma associação entre níveis elevados de chumbo no sangue e exposição de PCB em mulheres grávidas e redução do número de nascimentos do sexo masculino. Em 1997-1998 o AMAP claramente documentou que STPs - principalmente POPs - podem ser transportados para, e se acumulam, na região do Ártico. Devido à baixa solubilidade em água e alta solubilidade em lipídios, eles podem se acumular nos gêneros alimentícios Árticos ricos em gordura. Como resultado, certas populações indígenas do Ártico, cuja dieta tradicional é baseada no consumo dessas espécies de alimentos, estão sujeitas a alguns dos mais altos níveis de exposição. Estas exposições podem causar efeitos adversos à saúde: neurológico, reprodutivo, imunossupressão, câncer e outros. Devido à capacidade de algumas destas POPs Substâncias tóxicas persistentes (STPs) -Ártico Russo ❖ Povos indígenas expostos a pesticidas, compostos industriais, metais pesados ❖ O leite materno e o sangue do cordão umbilical têm níveis moderados a extremamente elevados de STPs ❖ Por que STP acumula? • Fluem para o norte em rios, oceanos e correntes atmosféricas • Baixas temperaturas retardam dispersão e degradação HCB Dioxinas DDT PCBs Toxafeno Mirex HCH Oxiclordano Mercury Cádmio Chumbo PBDEs substâncias para atravessar a placenta e acumular-se no leite materno, o feto, o recém- nascidos e os lactentes podem ser expostos durante períodos críticos de desenvolvimento. HCB: hexacholorobenzeno / HCH: hexaclorocicloexano / PCB: bifenis policlorados / DDT: diclorodifeniltricloroetano / PBDE éteres difenil-polibromados: STPs: Substâncias tóxicas persistentes Refs: •Webster P, Persistent toxic substances: study finds heavy contamination across vast Russian Arctic. Science, 2004, 306:1875. •www.amap.no Difenil éteres polibromados (PBDEs) são produtos químicos bromados utilizados como retardantes de chama (também chamados de bromados retardantes de chama, ou BFR). Eles abrandam a ignição e propagação do fogo, aumentando o tempo disponível para escapar de um incêndio. Ref: •www.epa.gov/oppt/pbde/ POPs UM EXEMPLO DE STPs: PBDEs Difenil éteres polibromados (PBDEs): Produtos químicos bromados utilizados como retardantes de chama (também chamados de retardantes de chama bromados ou BFR) Lentificam a ignição e propagação do incêndio, aumentando o tempo disponível para escapar de um incêndio 23 Usos Presente em produtos utilizados como retardantes de chama em espuma de mobiliário (pentaBDE), plásticos para armários de TV, aparelhos eletrônicos, isolamento de fios, revestimentos de contorno de cortinas e estofados (deca-BDE), e plásticos para computadores pessoais e aparelhos de pequeno porte (octaBDE). Quais são as preocupações associadas com PBDEs? Embora o uso de retardantes de chama salve vidas e propriedades, houveram consequências não-intencionais. Há evidências crescentes de que PBDEs persistem no ambiente e se acumulam nos organismos vivos, bem como testes toxicológicos que indicam que estes produtos químicos podem causar toxicidade hepática, toxicidade de tireoide e toxicidade do desenvolvimento neurológico. Programas de monitoramento ambiental na Europa, Ásia, América do Norte e no Ártico encontraram traços de vários PBDEs no leite humano materno, peixes, aves aquáticas e no resto do ambiente. Congêneres particulares, tetra-para éteres difenil hexabrominados, são as formas mais frequentemente encontradas nos animais selvagens e seres humanos. Os mecanismos ou caminhos através dos quais PBDEs entram no ambiente e nos seres humanos ainda não são conhecidos, mas podem incluir liberação de fábrica ou processamento de produtos químicos em produtos como plásticos ou têxteis, envelhecimento e desgaste dos produtos de consumo final e exposição direta durante o uso (por exemplo, de móveis). Ref: •www.epa.gov/oppt/pbde/ POPs Usos: UM EXEMPLO DE STPs: PBDEs Retardantes de chama em espuma de mobiliário (pentaBDE), plásticos para armários de TV, aparelhos eletrônicos, isolamento de fios, revestimentos de cortinas e estofados (decaBDE), e plásticos para computadores pessoais e aparelhos de pequeno porte (octaBDE) Caminhos para o meio ambiente: - Processos de fabricação (de plásticos ou têxteis) - Envelhecimento e desgaste dos produtos finais de consumo - Exposição direta durante o uso (por exemplo, de móveis) Preocupações potenciais para a saúde -Testes toxicológicos indicam um potencial de toxicidade hepática e de tireoide, e toxicidade do desenvolvimento neurológico - Traços de vários PBDEs são encontrados no leite materno humano, peixes, aves aquáticas, e em outras partes do ambiente 24 Um número crescente de produtos químicos são agora reconhecidos como persistentes ou semipersistentes no meio ambiente - eles são encontrados em esgotos e podem se originar a partir de resíduos ou de tráfego, entre outras fontes. Não há um consenso geral sobre a terminologia a ser utilizada para estas substâncias, mas no futuro, eles podem ser incluídas sob o STP. A lista inclui, por exemplo: PAHs - hidrocarbonetos aromáticos policíclicos. As moléculas de alto peso molecular se originam principalmente da exaustão do veículos, e os PAHs de menor peso molecular a partir da combustão de baixa temperatura, de combustíveis fósseis (por exemplo diesel) e derramamento de navios e barcos (Mai, 2003). Ésteres de ftalato - utilizados como plastificantes em produtos de cloreto de polivinila (PVC) para torná- los macios. Em 1999, a UE colocou proibições sobre esses ftalatos em brinquedos e artigos de puericultura. Os principais ftalatos são: DEHP, DBP, BBP, DINP, DIDP e DNOP (Hileman, 2004). PBDEs - éteres difenil-polibromados. PCNs - naftalenos policlorados. BPA (bisfenol A) - alto volume de produção química usado na síntese de policarbonatos e resinas epóxi encontrado em frascos de plástico e no revestimento de latas de alimentos. Pequenas quantidades podem migrar para os alimentos. Relatórios sugerem que pode ser estrogênica em animais e podem ter efeitos sobre a tireoide. (Kamrin, 2004, Zoeller, 2004). Alquilfenóis - amplamente utilizados em detergentes industriais e domésticos como surfactante, também usado como antioxidante para revestimentos de resina de polímero, parede e piso. Eles são encontrados em águas residuais de esgotos e também no ar interior de casas recém-construídas. Refs: •Mai B et al. Distribution of polycyclic aromatic hydrocarbons in the coastal region off Macao, China: assessment of input sources and transport pathways using compositional analysis. Environ Sci Technol, 2003, 37:4855. •Zoeller RT et al. Bisphenol-A, an environmental contaminant that acts as a thyroid hormone receptor antagonist in vitro, increases serum thyroxine and alters RC3/neurogranin expression in the developing rat brain. Endocrinology, 2005, 146:607. •Sathyanarayana S. Phthalates and children's health. Curr Probl Pediatr Adolesc Health Care. 2008; 38(2):34-49. POPs Poluentes orgânicos semi-persistentes Corra, Ceppi PAHs Ésteres de ftalato PBDEs PCNs BPA Alquilfenóis Encontrados em esgotos gerados pela incineração de resíduos e tráfego 25 Picture: Courtesy of L. Corra and R. Ceppi. Argentina. •Embora a suscetibilidade especial das crianças tenha sido conhecida há décadas (todo pediatra sabe disso!) é somente na última década que esta vulnerabilidade foi recentemente reconhecida. As crianças são mais vulneráveis por causa de sua fisiologia (órgãos e sistemas estão crescendo e amadurecendo, comem e bebem mais), os seus comportamentos (mão-na-boca, tempo perto do chão / solo, e ignorância com o perigo (não ler rótulos, não reconhecem os perigos). Além disso, eles são politicamente impotentes e não podem se proteger. << NOTA PARA COLUNA: OS PRÓXIMOS SLIDES REFEREM-SE À VULNERABILIDADE ESPECIAL DAS CRIANÇAS, TEMPO DE EXPOSIÇÃO, CARGA CORPORAL E A DESREGULAÇÃO ENDÓCRINA - SELECIONE AQUELES DE RELEVÂNCIA PARA O PÚBLICO >> •Há novos conhecimentos sobre a importância da dose e do tempo de exposição, devido as "janelas de vulnerabilidade" especiais - períodos de desenvolvimento quando os efeitos de uma substância tóxica tem consequências importantes. A importância do tempo de exposição é agora reconhecido (ver próximo slide). •Preocupação especial existe sobre o potencial de disrupção endócrina em crianças - como será discutido em outros slides neste módulo. POPs POR QUE HÁ PREOCUPAÇÃO COM AS CRIANÇAS? ❖ Especial vulnerabilidade das crianças e dos fetos em desenvolvimento ❖ Efeitos dependem da dose e tempo de exposição ❖ Alguns POPs são disruptores endócrinos ❖ Os efeitos são exacerbados por condições ambientais e sociais adversas - (por ex.: pobreza, má alimentação, ... ) 26 •Nos ambientes mais degradados, os efeitos adversos são exacerbados ou ampliados. A pobreza pode forçar as pessoas a viver em locais poluídos e comer alimentos contaminados. A desnutrição, a ignorância e o estresse podem predispor a exposição e os efeitos adversos para a saúde. No caso das crianças, há uma preocupação especial por várias razões, como dito no slide anterior. Existem outras razões: vAumento da exposição pode ocorrer por meio de rotas específicas, que são exclusivas para as crianças: - Transplacentária - a maior parte da exposição da criança através da mãe ocorre no útero. - O leite materno - muitos dos POPs foram encontrados no leite materno, levantando controvérsias sobre a conveniência de amamentação. << NOTA PARA O INTERLOCUTOR: enfatizar que a OMS apoia fortemente o aleitamento materno - e que algumas pesquisas têm demonstrado que o leite humano "contaminado" tem um efeito mais positivo sobre o crescimento e desenvolvimento de crianças pequenas do que a fórmula não-contaminada artificial >>. vDurante os processos de desenvolvimento críticos: "janelas de suscetibilidade" (como já foi dito). vVias metabólicas imaturas podem aumentar, em alguns casos, os níveis e os efeitos de exposição a agentes tóxicos. vPOPs começam a acumular muito cedo na vida - mesmo dentro do útero - e o peso POPs POR QUE HÁ PREOCUPAÇÃO COM AS CRIANÇAS { Transplacentário ❖ Exposição através de rotas exclusivas Leite materno ❖ Durante processos críticos de desenvolvimento "Janela de suscetibilidade" ❖ Vias metabólicas imaturas ❖ Efeitos podem aparecer mais tarde na vida ❖ Carga corporal é adquirida no início da vida 27 corporal pode aumentar ao longo dos anos. vOs efeitos podem tornar-se aparentes depois de longa exposição, durante a fase adulta, por exemplo. Refs: §Pronczuk J et al. Guest editorial: Breast milk: An optimal food. EHP, 2004, 112:A722. §Van Leeuwen FXR et al. Results of the third round of WHO-coordinated exposure study on the levels of PCBs, PCDDs and PCDFs in human milk. Organohalogen Compounds, 2002, 56:311. §Pronczuk J et al. Global perspectives in breast milk contamination: infectious and toxic hazards. Environ Health Perspect. 2002; 110:A349-51. •Este diagrama ajuda a explicar como a carga corporal de POPs (e outros produtos químicos...) se constrói através de exposições ao longo da vida. •Ela pode começar no útero, através da exposição da mãe para POPs em comida ou ar. •Após o nascimento, a exposição ocorre em primeiro lugar através da amamentação (até 12-18 meses, em geral) e, posteriormente, através da contaminação em alimentos sólidos que são, geralmente, introduzidos após 6 meses. •A criança gasta muito tempo no chão, e pode ser exposta ao solo contaminado - através da pele ou por ingestão. •A exposição ocupacional começa mais tarde na vida - geralmente após o final da adolescência. •Ar contaminado, água e ambientes internos contribuem para a carga corporal ao longo da vida. Refs: •American Academy of Pediatrics Committee on Environmental Health. Pediatric Environmental Health, 2nd ed. Etzel RA, Ed. Elk Grove Village, IL: American Academy of Pediatrics, 2003. •Children's Health and the Environment – A global perspective. A resource guide for the health sector, WHO, 2005. POPs EXPOSIÇÃO DURANTE A VIDA Ar Água potável Ambientes domésticos Solo: derme Solo: ingestão Alimentos sólidos Amamentação Intrauterino - Nascimento 6 m 1 ano 5 anos Exposição ocupacional 16 anos 45 anos 65 anos 28 §A exposição durante o período "programado" na fase fetal pode resultar em mudanças permanentes. §Exposição durante a vida adulta tende a ser compensada pela homeostase e pode não resultar em efeitos detectáveis. §A exposição ao mesmo nível durante as diferentes fases da vida pode produzir efeitos diferentes. §Tempo de exposição irá determinar a natureza e gravidade dos efeitos. POPs MOMENTO DE EXPOSIÇÃO - UM FATOR MAIS CRÍTICO Durante a "programação fetal": mudanças permanentes Durante a vida adulta: homeostase compensatória Durante diferentes fases da vida: efeitos diferentes Momento de exposição determina: tipo e gravidade dos efeitos 29 O sistema endócrino é fundamental para o crescimento e desenvolvimento das crianças. Seus processos nutricionais, comportamentais e reprodutivos são regulados por hormônios, assim como são as suas funções de crescimento, intestinais, cardiovasculares e renais e as respostas para todas as formas de estresse. O conceito de "hormônio" foi ampliado pela descoberta de reguladores químicos secretados por neurônios (neuro-hormônios), reguladores químicos intercelular e intracelulares (citocrinas e intracrinas) todos os quais também podem ser afetados por disruptores endócrinos (EDC). Os distúrbios do sistema endócrino - secreção hormonal hiperativa e subativa - podem resultar em doença. EDCs são hormônios naturais ou sintéticos e componentes de plantas, e também produtos químicos sintéticos (por exemplo, alguns pesticidas, subprodutos industriais e produtos químicos utilizados em plásticos) que têm o potencial de interferir com o sistema endócrino. POPs ALGUNS POPS TAMBÉM SÃO DISRUPTORES ENDÓCRINOS ❖ Sistema endócrino - crucial para o crescimento e desenvolvimento da criança • Processos nutricionais, comportamentais e reprodutivos • Funções de crescimento, intestinais, cardiovasculares e renais • Responde a todas as formas de estresse ❖ "Hormônios": neuro-hormônios, reguladores químicos intra e intercelulares (citocrinas e intracrinas) ❖ Distúrbios hormonais - secreção de hormônios hiper e hipoativa - pode resultar em doença 30 <<LEIA O SLIDE>> Disrupção endócrina química (EDC) foi definida por um grande Grupo de Trabalho Internacional em 1997 como: "substância exógena ou mistura que altera a(s) função(ões) do sistema hormonal e, consequentemente, causa efeitos adversos em um organismo intacto, sua descendência ou a sua subpopulação ". A substância pode ser de origem natural ou sintética. Exemplos de EDCs de origem natural são as micotoxinas de fungos e da "fitoestrogênios" presentes nas plantas. Os sintéticos incluem alguns agrotóxicos, subprodutos industriais, produtos químicos usados em plásticos, produtos farmacêuticos que entram no ambiente natural, e poluentes orgânicos persistentes (POPs) (abordados em outros slides). Os efeitos potenciais são funcionais e não um desfecho tóxico pontual. Estas alterações funcionais podem ou não podem conduzir a um evento adverso. É difícil distinguir entre os efeitos diretos e indiretos e distinguir o principal dos efeitos secundários. Os efeitos são complexos, tal como resultam de múltiplos mecanismos de ação sobre um sistema hormonal com interconexões próximas e "cross-talk". IPCS: Programa Internacional de Segurança Química Refs: POPs DISRUPTORES ENDÓCRINOS (EDC) Substância exógena/ mistura que altera a(s) função(ões) do sistema hormonal e, consequentemente, causa efeitos adversos em um organismo intacto, sua descendência ou sua subpopulação ❖ EDCs podem ser naturais ou sintéticos ❖ Efeitos -Alteração funcional - e não um "desfecho tóxico pontualn - Direto ou indireto - Complexo: múltiplos mecanismos de ação 31 •Report of International Working Group at http://www.epa.gov/edrlupvx/Pubs/smithrep.html •Children's Health and the Environment – A global perspective. A resource guide for the health sector, WHO, 2005. Este slide ilustra a complexidade de efeitos que podem ser causados por diferentes produtos químicos, e o fato de que o mesmo produto pode ter efeitos diferentes. Por exemplo, o DDT pode ter efeitos estrogênicos, antiestrogênicos ou antiprogesterona. Os fitoestrogênios podem ser tanto estrogênicos e antiestrogênicos. Note-se que os POPs são mostrados em roxo neste slide. EDC: disruptores endócrinos <<LEIA O SLIDE.>> POPs ALGUNS EFEITOS DAS EDCs - Estrogênicos DDT, dieldrin , endosulfa, metoxicloro, PCBs, alquilfenóis, ftalatos, micotoxinas, fitoestrogênios - Anti-estrogênicos Dioxinas , PCBs, fitoestrógenos - Anti-androgênicos DDT, vinclozolin - Anti-tireoidianos PCBs, dioxinas - Anti-progesteronas PCBs, DDT *POPs em lilás 32 A preocupação existente sobre disruptores endócrinos - alguns dos quais são POPs – deve-se a várias observações: Efeitos na reprodução / desenvolvimento foram observadas em animais selvagens. Efeitos semelhantes foram demonstrados em experiências com animais. Estudos epidemiológicos e relatórios mostram uma tendência para o aumento do risco de cânceres hormônio-relacionados (por exemplo, mama, próstata, testículo). Déficits neurocomportamentais em crianças são relatados com frequência cada vez maior e tem sido postulado que podem estar relacionados com efeitos sobre o desenvolvimento endocrinológico (por exemplo, efeitos sobre a tireoide). EDC: disruptores endócrinos POPs POR QUE HÁ PREOCUPAÇÃO SOBRE EDCs ❖ Efeitos na reprodução / desenvolvimento observados em animais selvagens ❖ Efeitos demonstrados experimentalmente em animais ❖ Tendência ao aumento do risco de câncer hormônio- relacionados ❖ Déficits neurocomportamentais em crianças 33 Todos os seguintes tem sido associados a efeitos de disruptores endócrinos: v Prejuízo neurocomportamental e cognitivo vPrejuízo da função imune vProporção sexual alterada (menos machos) vAumento do risco de certas mal formações - hipospádias, criptorquidismo vBaixo peso ao nascer vPuberdade precoce EDC: disruptores endócrinos POPs MAIS PREOCUPAÇÕES ACERCA DAS CRIANÇAS E OS EDCs ❖ Prejuízo neurocomportamental e cognitivo ❖ Prejuízo da função imune ❖ Proporção sexual alterada (menos machos) ❖ Aumento do risco de certas malformações Hipospádias, criptorquidismo ❖ Baixo peso ao nascer ❖ Puberdade precoce Há uma série de questões-chave. Como podemos identificar poluentes ambientais persistentes e seus efeitos sobre a saúde e o desenvolvimento das crianças? As exposições ambientais estão afetando o crescimento e o desenvolvimento das crianças? Será que eles limitam a frequência escolar e o desempenho intelectual de meninas e meninos? Qual é a magnitude do problema, devido à exposição a EDC em crianças? EDC: disruptores endócrinos POPs PERGUNTAS CHAVE Como podemos identificar POPs e seus efeitos sobre a saúde e o desenvolvimento das crianças? Podem exposições ambientais afetarem o crescimento e o desenvolvimento das crianças? Se assim for, as exposições ambientais resultam em frequência escolar limitada e reduzem o desempenho intelectual das crianças? Qual é a magnitude do problema, uma vez que há POPs com efeitos de disrupção endócrina em crianças? l5 Existem inúmeras lacunas de conhecimento, e são difíceis de preencher. Por quê? Porque: Efeitos endócrinos são funcionais - os efeitos não são um ponto final tóxico por si só ou uma lesão, mas uma disfunção que é difícil de diagnosticar. Efeitos ocorrem em vários sistemas de órgãos. Efeitos ocorrem através de diversos mecanismos - respostas mediadas pelo receptor incluem a ligação do hormônio ao seu receptor na superfície da célula, citoplasma ou no núcleo, seguida por uma série complexa de eventos que levam a alterações na expressão de genes de uma característica específica do hormônio. Alterações na expressão de genes representam um passo inicial e fundamental na regulação das funções biológicas normais (por exemplo, proliferação e diferenciação de células). Tempo de exposição é importante - riscos específicos para: - "Programação" do feto - O desenvolvimento da criança Informação sobre exposição é muito limitada em todos os países (em especial os países em desenvolvimento). POPs NOVOS CONHECIMENTOS SÃO DIFÍCEIS DE PRODUZIR ❖ Efeitos endócrinos são funcionais (não um desfecho pontual tóxico!) ❖ Efeitos ocorrem em vários sistemas orgânicos ❖ Efeitos ocorrem através de diversos mecanismos ❖ Tempo de exposição é importante - riscos específicos para: •"programação" do feto • desenvolvimento da criança ❖ Informações sobre a exposição são muito limitadas 36 Algumas das necessidades de investigação que foram identificados são as seguintes: 1. Sistemas de bioensaios para estudar mecanismos de ação em matéria de substâncias químicas e misturas específicas. Descobrir que os produtos químicos são responsáveis por efeitos adversos. 2. Química e métodos analíticos biológicos, que devem ser rentáveis, para a medição de POPs em diferentes meios e também para medir EDCs. 3. Acompanhamento da exposição do feto e desenvolvimento da criança. Novas metodologias para medir a exposição e os efeitos. Determinar a exposição em grupos humanos sensíveis, incluindo as crianças. 4. Gestão de riscos: a redução do uso e liberação de EDCs. Tratamento e disposição de resíduos industriais, urbanos e hospitalares. Boas práticas agrícolas no uso e descarte de agrotóxicos. EDC: disruptores endócrinos POPs NECESSIDADE DE INVESTIGAÇÃO ❖ Bioensaios para estudar mecanismos de ação dos POPs e EDCs ❖ Métodos de análise químicos e biológicos para medir e avaliar POPs e disrupção endócrina ❖ Monitoramento da exposição do feto e desenvolvimento da criança ❖ Como reduzir a utilização e a divulgação de EDCs • Resíduos industriais, municipais e médicos • Boas práticas agrícolas para pesticidas 37 <<LEIA O SLIDE>> Ref: •Abelsohn A et al. Identifying and managing adverse environmental health effects: 5. Persistent organic pollutants. CMAJ, 2002, 166 POPs DESAFIOS PARA OS PROVEDORES DE SAÚDE ❖ Quais as crianças são/podem estar expostas a altos níveis de POPs? ❖ Como reduzir a exposição? ❖ Como mudar dieta e hábitos de vida? Melhorar a história ambiental pediátrica ❖ Tipo de dieta? (Caça selvagem? Pesca esportiva? Outro?) ❖ Lugar onde as crianças vivem? ❖ Dificuldades de aprendizagem? ❖ Desenvolvimento da criança? ❖ Outros? 38 <<LER SLIDE>> Refs: •US EPA Fish Advisories at http://www.epa.gov/waterscience/fishadvice/advice.html •Abelsohn A et al. Identifying and managing adverse environmental health effects: 5. Persistent organic pollutants. CMAJ, 2002, 166 (www.cmaj.ca/cgi/content/full/166/9/1161). Picture above: WHO/PAHO, J. Vizcarra. Picture below: L. Corra and R. Ceppi. Argentina, Sante Fé. POPs PREVENÇÃO ❖ A maioria dos peixes são nutritivos .... Alguns podem ter contaminantes ---+ Procure avisos de pesca locais / orientação ❖ Melhorar a limpeza de peixes e métodos de cozimento ---+ Remover a gordura ❖ Defender a eliminação de POPs de fontes industriais, a incineração de resíduos e geração de energia ❖ Requerer limpeza de locais contaminados e sedimentos <<LER SLIDE>> Ref: • Damstra T et al, Persistent organic pollutants: potential health effects? Journal of Epidemiology and Community Health, 2002, 52:824. POPs O CAMINHO A SEGUIR ... ❖ Promover pesquisa colaborativa internacional sobre POPs ❖ Construir parcerias de saúde e meio ambiente para a ação ❖ Defender a eliminação dos POPs com o apoio da Convenção de Estocolmo ~ . ~ 1 (Ã.) United N1Uona Environment Progl'lmme ~ •• ~ Chemlcals __,...,... p Persistent Organic Pollutants www.chem.unep.ch/pops/ 40 Certos produtos químicos presentes no meio ambiente podem interferir com os processos endócrinos, particularmente os que afetam o crescimento e desenvolvimento. Não existem dados suficientes para concluir que os efeitos adversos endócrino- mediados ocorreram em vida selvagem. Embora os dados sobre disruptores endócrinos e efeitos na saúde humana sejam escassos, de modo geral a abordagem de "peso-de-evidência" indica a possibilidade de resultados adversos - especialmente em crianças. Os potenciais efeitos na saúde e suas repercussões no futuro de países desenvolvidos e em desenvolvimento demandam preocupação global. POPs CONCLUSÕES GERAIS SOBRE EDCs ❖ Certos produtos químicos ambientais (alguns dos quais são os POPs) podem interferir com processos endócrinos, afetando o crescimento e desenvolvimento ❖ Efeitos demonstrados em animais selvagens ❖ Os dados sobre os disruptores endócrinos e efeitos na saúde humana não são conclusivos -, mas a abordagem do "peso-de- evidência" indica um potencial de resultados adversos - especialmente em crianças ❖ Os potenciais efeitos na saúde garantem preocupação global ❖ Estratégias coordenadas de investigação internacional vão ajudar a lidar com inúmeras lacunas e incertezas nos dados 41 - Investigação sobre contaminantes químicos relacionados com o ambiente em leite vem acontecendo há várias décadas em diversos países. Exposição varia conforme o uso de produtos químicos locais e diferentes dietas. - Contaminação do leite materno é um importante indicador de problemas de saúde pública e ambiental. Muitos dos POPs (pesticidas organoclorados, PCBs e dioxinas têm diminuído nos países que colocaram proibição de seu uso e produção. Entretanto, os níveis de PBDEs estão subindo. - Quando dieldrin e aldrin se tornaram disponíveis internacionalmente, os seus níveis no leite materno aumentaram dramaticamente. Como países proibiram seu uso, a prevalência de detecção se manteve alta, mas os níveis no leite materno caíram significativamente. Na Suécia, como visto na figura à esquerda do slide, houve uma clara diminuição dos níveis médios de Dieldrin no leite materno ao longo de várias décadas. - O uso de DDT na Suécia foi restrito em 1970 e proibido em 1975. Podemos ver na figura à direita como os níveis de DDT no leite materno diminuíram em relação direta com o tempo decorrido desde a sua restrição. Outros países onde os estudos revelaram uma diminuição dos níveis ao longo dos anos incluem Canadá, China, Hong Kong, Região Administrativa Especial, a República Checa, Dinamarca, Índia, Israel, Japão, Noruega, Suíça, Turquia, Reino Unido e Iugoslávia. - PBDEs entraram em uso como retardantes de chama e são usados em tapetes, almofadas de móveis e materiais de construção. Eles podem afetar a função hormonal e podem ser tóxicos para o cérebro em desenvolvimento. PDBEs têm sido associados com linfoma não-Hodgkin em seres humanos, câncer em roedores e rupturas de equilíbrio hormonal da tireoide. As mães expostas a PBDEs passam o neurotóxico suspeito a seus filhos que ainda não nasceram. Na figura, na parte inferior do slide, podemos ver que as concentrações de PBDE no leite materno na Suécia mostram um aumento logarítmico. Claramente, restrições e proibições ajudam, mas o problema permanece a medida em que novas ameaças aparecem de todos os lados. PCB: bifenis policlorados. DDT: diclorodifeniltricloroetano. POPs Exemplo da eficácia das intervenções POPs no leite materno :Ê° 80 • ~ 70 ~ 60 • -=-so • = 40 ·! 30 ~ 20 ii 10 "' o = c3 1 s 1970 Dieldrin no leite materno- Suécia • • 1976 Year 'ê :g. 4.0 ~3 .0 ..s. ~ 2.0 ·= ~ 1.0 ••• • 1980 1916 [ SJ) ~ 4J) à 5.3 e o e E i1 "' o e o 19 :.., • • • • • • • ••• . . '·· 1970 Year DDT no leite materno - Suéc ia = • • ~ 0L....JJ~----=------------ PBDE no leite materno- Suécia c 1970 1Q7S l!l!0 1985 19 c3 Year Sohmum , 1001 42 PBDEs éteres difenil-polibromados:. Refs: •Solomon GM et al. Chemical contaminants in breast milk: time trends and regional variability. EHP , 2002, 110: A339. •Washam C. Suspect inheritance: potential neurotoxicants passed to fetuses. EHP , 2003, 111: A480. Figures: Solomon, Chemical contaminants in breast milk: time trends and regional variability. EHP (2002) 110 (6), A339. Reproduced with permission from EHP. << LEIA O SLIDE>> <<NOTE AO USUÁRIO: ESTA PUBLICAÇÃO PODE SER SOLICITADA GRATUITAMENTE A PARTIR DE IPCS/ OMS Av. Appia 20 1211 Geneva 27 Switzerland.>> POPs Devido às constantes preocupações relativas aos EDCs, foi solicitada à OMS/IPCS a produção de uma avaliação científica objetiva Uma perspectiva global foi preparada por mais de 65 cientistas internacionais, utilizando uma abordagem de ponderação de evidência www.who.int/pcs/emerg www .w ho.int/ipcs/publication s/new_ issue-s/endocri ne_disruptors/en/ 43 Como as crianças representam o futuro de nossas sociedades e têm o direito de ambientes mais saudáveis, limpos e seguros, diferentes setores são chamados a unir esforços e trabalhar para a proteção das crianças contra os efeitos potenciais de POPs e EDC. << LER SLIDE. >> << NOTA AO USUÁRIO: Descrever os papéis que os diferentes setores podem ser chamados para desempenhar no país >>. POPs PROTEGENDO A SAÚDE E O AMBIENTE DAS CRIANÇAS Governos e partes interessadas ❖ Reconhecer a importância da exposição a POPs ❖ Responder a acordos internacionais ❖ Implementar políticas e realizar ações de proteção ❖ Promover a colaboração entre saúde e meio ambiente Profissionais de saúde ❖Saber mais sobre POPs / CDEs e suas ameaças em potencial ❖Diagnosticar, prevenir , tratar e investigar ❖Defender a proteção das crianças 44 Prevenção da exposição através de ambientes mais limpos, mais seguros e saudáveis - livres de poluentes orgânicos persistentes e outros - é o meio mais eficaz de proteger as crianças contra as ameaças ambientais. A educação sobre o meio ambiente e a saúde humana permitirá que nossos filhos se tornem pessoas bem informadas, membros produtivos de suas próprias sociedades e promotores do desenvolvimento sustentável. POPs WHO As crianças representam o futuro das nações. Eles precisam de ambientes mais limpos, mais seguros e saudáveis - livres de POPs e outros poluentes. Ambientes limpos e educação irão permitir que as crianças atinjam seu pleno potencial como indivíduos, como membros contribuintes da sociedade e como pilares para o desenvolvimento sustentável 45 << NOTA AO USUÁRIO: Adicionar pontos para a discussão de acordo com as necessidades de seu público >>. POPs PONTOS PARA DISCUSSÃO 46 POPs AGRADECIMENTOS OMS é grata ao Escritório Amer icano de Proteção à Saúde da Criança pelo apoio financeiro que tomou esse projeto possível e por alguns dos dados , gráficos e textos utilizados na preparação destes materiais. First draft prepared by: Drs T. Damstra & J. Pronczuk (WHO) Advisers: Working Group on Training Package for the Health Sector: Cristina Alonzo MD (Uru~uay); Vona Amitai MD MPH (Israel); Stephan Boese-O'Reilly MD MPH Germany); lrena Buka MD (Canada); Lilian Corra MD (Argentina); Ruth A. tzel MD PhD (USA); Ligia Fruchtengarten MD (Brazil); Amalia Laborde MD (Uruguay); Leda Nemer TO (WHO/EURO); R. Romizzi MD (ISDE, ltaly); S. Borgo MD (ISDE, ltaly) Reviewers: S. Michaelidou MD (Cyprus); T. Damstra PhD (WHO), Ruth A. Etzel MD PhD (USA); Lynn R. Goldman MD MPH (USA). Last update: July 2008. Project Coordination: J. Pronczuk MD Medical Consultant: K. M. Shea MD MPH Technica/ Assistance: M.N. Bruné MSc 47 POPs AVISO LEGAL □ As designações empregadas e a apresentação do material nesta publicação não implicam a expressão de qualquer opinião por parte da Organização Mundial da Saúde sobre a situação legal de qualquer país, território , cidade ou área ou de suas autor idades , nem sobre a delimitação de suas fronte iras ou limites. As linhas pontilhadas nos mapas representam fronteiras aproximadas sobre as quais pode ainda não existir acordo completo. □ A menção de empresas específicas ou de certos produtos não Implica que eles sejam endossados ou recomendados pela Organização Mundial da Saúde em detrimento de outros de natureza similar que não sejam mencionados . Salvo erro ou omissões, os nomes de produtos patenteados são distingui dos por iniciais maiúsculas . □ As opiniões e conclusões expressas não representam necessar iamente a posição oficial da Organização Mundial da saúde. □ Esta publicação está sendo distribuída sem qualquer tipo de garantia expressa ou implícita. Em nenhum caso a Organização Mundial da Saúde será responsável por quaisquer danos , incluindo danos gerais , especiais , acidentais ou consequentes , decorrentes do uso desta publicação. □ O conteúdo deste módulo de formação é baseado em referências disponíve is na literatura publicada a partir da última atualização . Os usuários são incentivados a pesquisar bancos de dados médicos padrão para atua lização na ciência para questões de especial interesse ou sensibilida de em suas regiões e áreas de interesse específicos . □ Se os usuários deste módulo de treinamento acharem necessário fazer qualquer modificação (simplificação , adição ou supressão) para a apresentação , o adaptador deve ser responsável por todas as modificações feitas . A Organização Mundial da Saúde se isenta de qualquer responsab ilidade pelas adaptações feitas por outros . Todas as modificações devem ser claramente distinguidas do material orig inal da OMS . 48 POPs A tradução em português dos módulos foi realizada por: Ana Carolina Jordão uimbra , Ana Paula Jacobs , Andressa Baseggio , Bianca Boff Sandi , ecília Buratti , Fernanda Chiarad ia, Guilherme Foletto, Jéssica Betti , Marieli Grassi , Mayara Brito , Roberta Florian e Stephanie Schafer. ( niversidade de Caxias do Sul / Brasil ) Revisão e supervisão: Emerson Rodrigues da Silva M .D., Ph.D . Coordenação do Ce11ter for E11viro11111e11tal H zards to Childre11 's Hea/tl, (CEHCH), da Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul/ Brasil: Renato Stein , M.D., Ph.D. 49