Application of the BRAFO-tiered approach for benefit-risk assessment to case studies on natural foods

There is evidence that consumption of fish, especially oily fish, has substantial beneficial effects on health. In particular an inverse relationship of oily fish intake to coronary heart disease incidence has been established. These beneficial effects are ascribed to fish oil components including long chain ω-3 polyunsaturated fatty acids. On the other hand it should be noted that oily fish also contains hazardous substances such as dioxins, PCBs and methylmercury. Soy consumption has been associated with potential beneficial and adverse effects. The claimed benefits include reduced risk of cardiovascular disease; osteoporosis, breast and prostate cancer whereas potential adverse effects include impaired thyroid function, disruption of sex hormone levels, changes in reproductive function and increased breast cancer risk The two cases of natural foods highlight the need to consider both risks and benefits in order to establish the net health impact associated to the consumption of specific food products. Within the Sixth Framework programme of the European Commission, the BRAFO project was funded to develop a framework that allows for the quantitative comparison of human health risks and benefits in relation to foods and food compounds. This paper describes the application of the developed framework to two natural foods, farmed salmon and soy protein. We conclude that the BRAFO methodology is highly applicable to natural foods. It will help the benefit-risk managers in selecting the appropriate dietary recommendations for the population.

The polychaete worm Nereis diversicolor increases mercury lability and methylation in intertidal mudflats

The polychaete worm Nereis diversicolor engineers its environment by creating oxygenated burrows in anoxic intertidal sediments. The authors carried out a laboratory microcosm experiment to test the impact of polychaete burrowing and feeding activity on the lability and methylation of mercury in sediments from the Bay of Fundy, Canada. The concentration of labile inorganic mercury and methylmercury in burrow walls was elevated compared to worm-free sediments. Mucus secretions and organic detritus in worm burrows increased labile mercury concentrations. Worms decreased sulfide concentrations, which increased Hg bioavailability to sulfate-reducing bacteria and increased methylmercury concentrations in burrow linings. Because the walls of polychaete burrows have a greater interaction with organisms, and the overlying water, the concentrations of mercury and methylmercury they contain is more toxicologically relevant to the base of a coastal food web than bulk samples. The authors recommend that researchers examining Hg in marine environments account for sediment dwelling invertebrate activity to more fully assess mercury bioavailability.

Effects of coastal managed retreat on mercury biogeochemistry

We investigated the impact of managed retreat on mercury (Hg) biogeochemistry at a site subject to diffuse contamination with Hg. We collected sediment cores from an area of land behind a dyke one year before and one year after it was intentionally breached. These sediments were compared to those of an adjacent mudflat and a salt marsh. The concentration of total mercury (THg) in the sediment doubled after the dyke was breached due to the deposition of fresh sediment that had a smaller particle size, and higher pH. The concentration of methylmercury (MeHg) was 27% lower in the sediments after the dyke was breached. We conclude that coastal flooding during managed retreat of coastal flood defences at this site has not increased the risk of Hg methylation or bioavailability during the first year. As the sediment becomes vegetated, increased activity of Hg-methylating bacteria may accelerate Hg-methylation rate.

Cationic and neutral phenylmercury(II) complexes with heterocyclic thione ligands. X-ray structures of [HgPh(dmpymtH)][BF(4)] center dot H(2)O and [{HgPh}(2)(mu-dtu)]

The neutral complex [HgPh(dmpymt)] 1 (dmpymtH = 4,6-dimethylpyrimidine-2(1H)-thione) reacts with HBF(4) to give the cationic complex [HgPh(dmpymtH)][BF(4)] 2. The X-ray molecular structure of the later revealed a [2+1] coordination sphere about the mercury(II) atom (C-Hg-S and Hg center dot center dot center dot N). In the dinuclear complex [(HgPh)(2)(mu-dtu)] 3 [dtuH(2) = 2,4(1H,3H)-pyrimidinedithione or dithiouracil] the coordination spheres are also [2+1] although dissimilar regarding the Hg center dot center dot center dot N secondary bonds. NMR spectroscopy ((1)H, (13)C and (199)Hg) studies were undertaken in solution and the results discussed in the light of the X-ray structures. (C) 2008 Elsevier B. V. All rights reserved.

Um novo método para quantificar mercúrio orgânico (Hg orgânico) empregando a espectrometria de fluorescência atômica do vapor frio

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Major Aspects of the Mercury Cycle in the Negro River Basin, Amazon

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Chronopotentiometric stripping analysis using gold electrodes, an efficient technique for mercury quantification in natural waters

This paper proposes a simple methodology for mercury quantification in natural water by stripping chronopotentiometry at constant current, using gold (film) electrodes constructed from recordable CDs in stationary cell. The proposed method allows the direct measurement of labile mercury in natural waters. To quantify total mercury, a robust and low cost UV irradiation system was developed for the degradation of organic constituents of water. The proposed system presents such advantages as excellent sensitivity, low cost, versatility, and smaller dimensions (portability for on-field applications) when compared with other techniques (ICP, GFAAS, fluorimetry) traditionally utilized for mercury quantification. A large linear region of responses was observed, situated over the range 0.02 - 200 μ g L-1. Various experimental parameters were optimized and the system allowed quantifications in natural samples, with detection limit of 8 ng L-1 and excellent reproducibility (RSD of 1.4% for 48 repetitive measurements using a 10 μ g L-1 mercury solution). Different metal ions were evaluated, including copper, as possible interferences on stripping mercury signals. Applications of the new method were demonstrated for the analysis of certified and groundwater samples spiked with a known amount of mercury and for the quantification of methylmercury in synthetic oceanic water, originally utilized for fishes contamination experiment.

Seasonal behavior of mercury species in waters and sediments from the Negro River Basin, Amazon, Brazil

Total (HgT), reactive (HgR) and organic (Hg ORG) mercury species have been quantified in non-filtered waters collected from the Negro River Basin, Amazon (from January/2002 through January/2004), in both black and white water bodies. Black waters presented the highest HgT, HgORG and HgR concentration (29.1 ng L-1, 1.63 ng L-1 and 3.9 ng L-1, respectively), while, white waters presented the lowest HgT, Hg ORG and HgR concentration (8.8 ng L-1, 0.49 ng L-1 and 1.2 ng L-1, respectively). An inverse correlation between HgT and the water level over the basin was obtained, although the HgORG concentration has increased in the first rainy months and then decreased as the water level rose. Total mercury in surface sediments (0-10 cm) ranged from 70 to 271 mg kg-1 being the methylmercury 0.47-1.79 % of this stock. The results indicate that HgR and the labile dissolved organic matter were introduced into the aquatic environment during the flooding season, especially in the earlier stages, thus contributing to mercury methylation. ©2007 Sociedade Brasileira de Química.

Intoxicação alimentar por metilmercúrio em tilápia do Nilo e sua biomagnificação em ratos wistar

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Exposição humana ao metilmercúrio em comunidades ribeirinhas da Região do Tapajós, Pará, Brasil

Avaliou-se a exposição humana ao metilmercúrio e ao mercúrio total em comunidades ribeirinhas do rio Tapajós e da região metropolitana de Belém, no Estado do Pará, Brasil, através da determinação de mercúrio total e metilmercúrio em amostras de cabelo nos anos de 1994 e 1995. Observou-se que as concentrações médias de mercúrio total variaram de 2 ± 1µg/g-1 a 20,5 ± 12,1µg/g-1, enquanto que as concentrações médias de metilmercúrio variaram de 1,4 ± 0,7µg/g-1 a 18,5 ± 11µg/g-1. Estes resultados confirmam a contaminação mercurial na região do rio Tapajós, admitem a possibilidade do aparecimento de sinais e sintomas de intoxicação mercurial e recomendam a manutenção da monitorização do mercúrio total e do metilmercúrio nas amostras de cabelo, bem como a necessidade de estudos clínico-epidemiológicos para implantação de medidas de prevenção e controle da intoxicação mercurial.

Avaliação da contaminação mercurial mediante análise do teor de Hg total em amostras de cabelo em comunidades ribeirinhas do Tapajós, Pará, Brasil

Este estudo avalia a contaminação mercurial em comunidades de pescadores em quatro localidades nas margens do rio Tapajós: Rainha, Barreiras, São Luís do Tapajós e Paraná-Mirim. Análises toxocológicas das amostras de cabelo foram realizadas por espectofotometria de absorção atômica. Os níveis de mercúrio total em amostras de cabelo variaram entre 2,9µg/g e 71,5µg/g. Os valores mais baixos foram encontrados na comunidade de Paraná-Mirim. Os mais elevados, em São Luís do Tapajós e Barreiras, cerca de seis a sete vezes superiores ao valor estabelecido. As diferenças entre as concentrações médias de mercúrio total nas amostras, coletadas em populações ribeirinhas, a montante e a jusante do rio Tapajós em Itaituba, não apresentaram significância estatística (p > 0,05). Conclui-se que a exposição humana ao mercúrio por ingestão de peixes contaminados constitui risco potencial para o aparecimento de sintomas e sinais da doença de Minamata, o que recomenda a manutenção de um programa de vigilância epidemiológica.

Metilmercúrio e mercúrio inorgânico em peixes comercializados nos mercado municipal de Itaituba (Tapajós) e mercado do Ver-o-peso (Belém)

O mercúrio é um perigoso metal e uma importante fonte de contaminação ambiental no Brasil e sobretudo na Amazônia. O principal órgão-alvo deste metal é o SNC onde causa danos que podem levar aos sintomas clássicos: ataxia, parestesia, disartria e alterações no desenvolvimento do sistema nervoso de crianças. A contaminação mercurial nos rios amazônicos aumenta a quantidade encontrada nos peixes, principalmente os que estão no topo da cadeia alimentar, expondo dessa forma a populações ribeiras à intoxicação mercurial, uma vez que o peixe é um elemento central na dieta dessas populações. Por isso, é fundamental o monitoramento periódico dos níveis de mercúrio nas espécies de peixes consumidas nessa região. Nosso trabalho se propôs a identificar os níveis de metilmercúrio e mercúrio inorgânico nas espécies de peixes mais consumidas pelas populações ribeirinhas da região do Tapajós e comparálos com os níveis encontrados em peixes da mesma espécie obtidos na região de Belém. Além disso, realizar uma comparação com os resultados obtidos por Dos Santos et al. (2000) e analisando os nível atuais e os antigos. Os peixes foram coletados no mercado municipal de Itaituba, no Tapajós, e no mercado do Ver-o-peso, em Belém. Amostras de músculo de cada peixe foram liofilizadas e analisadas pela Universidad de Castilla-La Mancha (Espanha) para quantificação do metilmercúrio e do mercúrio inorgânico. Os resultados obtidos no presente trabalho mostraram que somente os peixes piscívoros da região do Tapajós apresentam níveis de metilmercúrio acima do limite preconizado pela OMS (0,5 μg/g). Em todos todos os grupos do estudo, os níveis de mercúrio inorgânico estão bem abaixo deste limite. A espécie mais contaminada foi a Brachyplatystoma flavicans (dourada) chegando a ultrapassar até cinco vezes o limite de tolerância da OMS. Com nossos dados, pode-se dizer que os peixes da região do Tapajós continuam atualmente expostos a altas concentrações de mercúrio. As espécies não-piscívoras tiveram baixas concentrações de mercúrio orgânico, sendo aptas para consumo humano. O presente estudo apoia a importância do monitoramento continuado dos ambientes considerados expostos e não expostos na Amazônia. O conhecimento originado por este monitoramento fomentará definitivamente o desenvolvimento de estratégias de prevenção e de ações governamentais perante o problema da contaminação mercurial na Amazônia.

Investigação dos efeitos protetores do selenito de sódio sobre a neurotoxicidade do metilmercúrio em diferentes períodos de desenvolvimento de ratos wistar

A exposição a compostos mercuriais resulta em danos oxidativos, afetando gravemente o sistema nervoso central, como observado em humanos e em modelos experimentais. Este trabalho utilizou ratos Wistar em diferentes períodos do neuro-desenvolvimento a fim de investigar possíveis efeitos protetores do selênio (selenito de sódio) em um modelo in vivo de exposição ao metilmercúrio (MeHg). Os sujeitos (grupos de idades P1 e P21) receberam por amamentação ou via oral: veículo, Selênio (5ppm), MeHg (10ppm) ou Selênio (5ppm) mais MeHg (10ppm) durante 20 e 10 dias respectivamente (n = 8 por grupo). Após o tratamento, os ratos foram submetidos aos testes de campo aberto e labirinto aquático a fim de analisar déficits motores e de memória/aprendizagem, respectivamente. Para fins de análise histológica, foi realizada perfusão e imunohistoquimica para Neu-N. Com o objetivo de aferir possíveis efeitos deletérios sobre populações neuronais, foi feita contagem estereológica dos neurônios do hipocampo (camada polimórfica do giro denteado). Como resultado, foi observada redução significativa na atividade locomotora de neonatos (P1) mediante exposição ao MeHg. Além disso, nos grupos expostos ao MeHg (isoladamente ou associado ao selênio) verificou-se déficits de aprendizagem e memória. Já os animais P21 expostos ao MeHg apresentaram aumento na atividade locomotora, efeito abolido pela administração concomitante de selênio. Quando submetidos ao labirinto aquático, observou-se redução do tempo de latência apenas no grupo controle e naqueles animais expostos ao selênio. Como resultado das contagens estereológicas, observou-se diminuição do número de neurônios no hipocampo somente nos animais P21 expostos ao mercúrio. Os resultados obtidos sob estas condições experimentais mostraram que a exposição ao MeHg resultou em efeitos comportamentais diversos dependentes da idade dos sujeitos. A administração de selênio só foi capaz de interferir positivamente nos déficits locomotores observados em animais mais velhos. Além disso, foi observado que a administração de selênio não interferiu nos distúrbios comportamentais de memória/aprendizagem, tampouco na morte neuronal induzida por MeHg. Possíveis mecanismos associados a este padrão de proteção parcial por selênio, especialmente em estágios mais avançados de desenvolvimento neural ainda necessitam ser elucidados.

Alterações hepáticas por exposição a baixas doses de metilmercúrio em macacos prego, Cebus apella (Linnaeus 1758)

Cebus apella foram expostos a 1,5 ppm de metilmércurio (metilHg) na dieta por 120 dias. Foi investigado a hepatotoxicidade do metilHg, as concentrações no sangue total foram monitoradas a cada 30 dias usando espectrofotômetro de absorção atômica a vapor frio Hg201, as transaminases (ALT e AST) e bilirrubina total (BT) foram dosadas no decorrer da exposição. O fígado foi fixado com formaldeido 10%, e preparado por protocolos da histopatologia. Foi observada diferença significativa entre os grupos exposto e controle, quanto aos níveis de Hgtotal, nos períodos de 60, 90 (P < 0,05) e 120 dias (P < 0,01). A histopatologia revelou esteatose moderada e degeneração hidrópica, um achado comum em exposição ao metilmercúrio em muitas outras espécies. Não foi observada diferença significativa entre os níveis de AST (p= 0.38), ALT (p= 0.83) e BT (p= 0.07) do grupo controle e exposto. A correlação de Pearson com Hgtotal demonstrou correlação negativa ( AST r= -0,7; ALT r=0,07; BT r= -0,3 e p > 0,05), o que sugere a necessidade de novos estudos para esclarecer o nível de alerta da concentração de mercúrio e das dosagens hepáticas.

Efeitos protetores da prolactina em cultivo glial de córtex de ratos expostos ao metilmercúrio

O metilmercúrio (MeHg) é um composto comprovadamente neurotóxico cujos mecanismos degenerativos ainda não estão bem esclarecidos. No sistema nervoso central o MeHg é seqüestrado do interstício preferencialmente por astrócitos diminuindo a carga de exposição neuronal. Estudos in vitro demonstraram que a prolactina (PRL) possui efeitos mitogênicos sobre astrócitos, além de regular a expressão de citocinas pró-inflamatórias. Este estudo teve por objetivo investigar efeitos protetores da prolactina sobre distúrbios provocados por MeHg na viabilidade, morfologia, expressão de GFAP (glial fibrillary acidic protein), mitogênese e liberação de interleucina-1β (IL-1 β) em cultivo glial de córtex cerebral de ratos neonatos focalizando as células astrogliais. A exposição a diferentes concentrações de MeHg (0,1, 1, 5 e 10 μM) a diferentes intervalos de tempo (2, 4, 6, 18 e 24 h) ocorreu em cultivos com 10% de soro fetal bovino (SFB). Os resultados obtidos demonstraram diminuição progressiva de 20% e 62% da viabilidade celular após exposição às concentrações de 5 e 10 μM MeHg no tempo de 24 h, respectivamente, pelo método do 3-4,5-dimetiltiazol-2-yl)-2,5-difenil tetrazólio bromide (MTT) e distúrbios na expressão e distribuição de GFAP. Diferentes concentrações de prolactina (0.1, 1 e 10 nM) foram adicionadas em meio sem soro fetal bovino (FBS) para avaliar sua ação proliferativa isoladamente. Esta ação foi confirmada com indução de mitogênese em cerca de 4.5x em 18 h de observação na maior concentração (10 nM PRL). Nestas condições (sem SFB) foram analisados os efeitos da associação de 1 nM PRL + 5μM MeHg em teste de viabilidade, expressão de GFAP, morfologia celular, índice mitótico e liberação de IL-1β com o objetivo de estudar possíveis efeitos citoprotetores deste hormônio. A PRL atenuou os distúrbios provocados pelo MeHg, aumentando a viabilidade em 33%, a expressão de GFAP, proliferação celular (4x) e atenuando os distúrbios morfológicos, incluindo picnose nuclear e lise. Adicionalmente, a PRL induziu amplificação da liberação de IL1β quando associada ao MeHg. Estes achados confirmam a hipótese de que a PRL possa atuar como um agente citoprotetor em cultura primária de glia e particulamente em astrócitos, ação esta aditiva aos seus efeitos mitogênicos.