Ecotoxicological risk assessment due to the presence of bisphenol A and caffeine in surface waters in the Sinos River Basin - Rio Grande do Sul - Brazil / Risco ecotoxicológico devido à presença de bisfenol A e cafeína nas águas superficiais na Bacia do Rio Sinos - Rio Grande do Sul - Brasil

Abstract Bisphenol A (BPA) is an emerging contaminant, regularly detected in aquatic ecosystems, considered as an endocrine disrupting compound (EDC). Caffeine is another chemical related to human activity, often found in surface waters. The objective of this study was to evaluate the ecotoxicological risk due to BPA and caffeine in water samples from the Sinos River basin, Rio Grande do Sul, Brazil. Water samples were collected at three sites monthly from May 9 th, 2016 to April 11th, 2017 (n = 36). BPA concentrations in water samples collected were in the range of not detected to 517 ng L-1 and caffeine concentrations in the range of 41.7 to 28,439.6 ng L-1. The concentration of BPA in the analyzed samples had a moderate correlation with caffeine (rs = 0.402). High ecotoxicological risk for BPA was characterized in 77.77% of samples, with 11.11% presenting medium and 11.1% presenting low risk. For caffeine 13.9%, 50% and 36.11% of the samples presented high, medium and low risk, respectively. Caffeine concentrations in water can be used as predictors of BPA concentrations above 10 ng L-1, the lower concentration of ecotoxicological risk, with specificity of 66.7% and sensitivity of 70.4%. The assessment of aquatic risks has shown that both investigated compounds pose risks to organisms in the studied surface waters, mouth of the Pampa stream, mouth of the Luiz Rau stream and catchment point for public supply in Lomba Grande.

Resumo Bisfenol A (BPA) é um contaminante emergente regularmente detectado em ecossistemas aquáticos, é considerado um agente modificador endócrino (EDC). Além disso, outro produto químico relacionado com atividade humana, encontrado com frequência nas águas superficiais, é a cafeína. O objetivo deste estudo foi avaliar a ocorrência de risco ecotoxicológico devido a BPA e cafeína em amostras de água da Bacia Hidrográfica do Rio Sinos, Rio Grande do Sul, Brasil. Foram coletadas amostras de água em três locais mensalmente no período de 9 de maio de 2016 a 11 de abril de 2017 (n = 36). As concentrações de BPA em amostras de água coletadas estavam na faixa de não detectada a 517 ng L-1 e concentrações de cafeína na faixa de 41,7 a 28,439,6 ng L-1. A concentração de BPA nas amostras analisadas apresentou correlação moderada com a cafeína (rs = 0,402). Alto risco ecotoxicológico para BPA foi caracterizado em 77,77% das amostras, com 11,11% apresentando médio e 11,1% apresentando baixo risco. Para cafeína 13,9%, 50% e 36,11% das amostras apresentaram risco alto, médio e baixo, respectivamente. Concentrações de cafeína em água podem ser utilizadas como preditoras de concentrações de BPA acima de 10 ng L-1, menor concentração de risco ecotoxicológico, com especificidade de 66,7% e sensibilidade de 70,4%. A avaliação dos riscos aquáticos revelou que ambos os compostos investigados representam risco para os organismos nas águas superficiais estudadas, foz do arroio Pampa, foz do arroio Luiz Rau e ponto de captação para abastecimento público em Lomba Grande.

Mecanismo carcinogénico asociado a la exposición al Bisfenol A / Carcinogenic mechanism associated of Bisphenol A exposure

Resumen Introducción: El Bisfenol A (BPA) es un producto químico al que los seres humanos están expuestos ampliamente por la vía oral, inhalación y transdérmica. Justificación: Dada la importancia de la patología oncológica que puede estar asociada a exposición a este químico, resulta imprescindible comprender mejor sus posibles mecanismos de acción asociados a carcinogénesis. Objetivo General: Investigar el mecanismo carcinogénico asociado a la exposición a BPA. Resultados: Aunque la mayoría de las investigaciones se han orientado hacia el efecto disruptor endocrino, con la limitante que los estudios in vivo son realizados en animales, existen estudios recientes que muestran su posible efecto carcinogénico en tejidos humanos. Sin embargo, se requiere más investigación sobre el papel del BPA de dosis baja (como ocurre en condiciones ambientales normales) y su efecto en la regulación de los cambios globales de expresión génica y las alteraciones epigenéticas en las células, que permitan establecer vínculos con carcinogénesis; esta revisión demuestra que los estudios realizados hasta la fecha señalan varios factores que pueden estar involucrados, como efectos mutagénicos que incluyen cambios en la transcripción génica y enzimáticos que promueven la proliferación celular limitando la apoptosis y favorecen la angiogénesis y migración de células tumorales. Conclusión: Si bien en la actualidad se reconoce que la célula cancerígena adquiere características patológicas que le ayudan a sobrevivir en el organismo, estas características obedecen a mecanismos moleculares genéticos y epigéneticos, muchos de los cuales han sido descritos para el caso de la exposición humana al BPA.

Abstract Introduction: Bisphenol A (BPA) is a chemical to which humans are extensively exposed orally, inhaled and transdermally. Justification: Given the importance of the oncological pathology that may be associated with exposure to this chemical, it is essential to better understand its possible mechanisms of action associated with carcinogenesis. Objective: To investigate the carcinogenic mechanism associated with BPA exposure. Results: Although the majority of investigations have been oriented towards the endocrine disrupting effect, with the limitation that in vivo studies are carried out in animals, recent studies have shown that they can be carcinogenic in human tissues. However, more research is required on the role of low-dose BPA (as occurs under normal environmental conditions) and its effect on the regulation of global changes in gene expression and epigenetic alterations in cells, which allow establishing links with carcinogenesis; this review shows that the studies carried out to date point to several factors that may be involved, such as mutagenic effects that include changes in gene transcription and enzymes that promote cell proliferation, limiting apoptosis and promoting angiogenesis and migration of tumor cells. Conclusion: Although it is currently recognized that the cancer cell acquires pathological characteristics that help it to survive in the organism, these characteristics are due to genetic and epigenetic molecular mechanisms, many of which have been described for the case of human exposure to BPA.

Determinación preliminar de triclosán por espectroscopia UV-Vis en aguas residuales de la ciudad de Guatemala / Preliminary determination of triclosan by UV-Vis spectroscopy in wastewater from Guatemala city

Estimar el grado de remoción de contaminantes emergentes en el proceso de tratamiento de aguas residuales es de importancia para evaluar la efectividad de las técnicas empleadas en la actualidad. El triclosán (TCS) es un agente antimicrobiano sintético de amplio espectro, estudios recientes sugieren que presenta elevado potencial como interruptor endocrino. Se determinó la concentración de TCS en cuatro muestras de aguas residuales obtenidas en diferentes etapas del proceso de tratamiento de aguas en la Planta Piloto para el Tratamiento de Aguas Residuales Ingeniero Arturo Pazos Sosa (IAPS). Las muestras de agua fueron filtradas en membrana, tratadas por adición de TCS estándar y formación de un compuesto complejo coloreado amarillo-café cuya absorbancia a 475 nm fue registrada en un espectrofotómetro Cary® 50 UV-Vis. Se identificó la presencia de TCS en concentraciones por arriba de 200 µg/L en tres diferentes etapas del tratamiento de aguas residuales en la planta piloto IAPS lo que permitió concluir que el grado de remoción de TCS en esta planta de tratamiento de aguas osciló entre 31 y 95% dependiendo de la etapa de tratamiento, sin embargo el agua del efluente de la planta no puede considerarse como potable ya que la concentración de TCS determinada en este estudio sobrepasa por al menos un orden de magnitud de diez los niveles a los cuales no se han reportado efectos adversos hacia organismos vivos.

Estimating the degree of contaminants' removal during wastewater treatment is important to evaluate the effectiveness of the current treatment techniques. Triclosan (TCS) is a synthetic broad spectrum antimicrobial agent and recent investigations suggest that this compound has high potential as endocrine disruptor. The concentration of TCS was measured in four wastewater samples obtained at different processing steps at the Ingeniero Arturo Pazos Sosa (IAPS) pilot plant. The wastewater samples were treated by membrane filtration, standard addition of TCS and the subsequent formation of a brown-yellow colored complex, whose absorbance at 475nm was measured in a Cary 50® UV-Vis spectrophotometer. TCS was found at concentrations over 200 µg/L in three different phases of the wastewater treatment at the IAPS plant. In conclusion, the degree of TCS removal in this plant was between 31 and 95% depending on the treatment stage. However plant effluent cannot be considered potable since the TCS concentration found in this study is at least ten times higher than those at which adverse effects to living organisms have not been detected.

Regulamentação do estrogênio sintético 17-etinilestradiol em matrizes aquáticas na Europa, Estados Unidos e Brasil / Regulación del estrógeno sintético 17-etinilestradiol en matrices acuáticas en Europa, Estados Unidos y Brasil / Regulation of the synthetic estrogen 17-ethinylestradiol in water bodies in Europe, the United States, and Brazil

O estrogênio sintético 17α-etinilestradiol, principal componente utilizado em formulações de contraceptivos orais, tem sido apontado como um dos principais compostos responsáveis por provocar efeitos adversos no sistema endócrino de várias espécies. O objetivo deste estudo foi analisar o estado da arte dos dispositivos legais e normativos referentes ao controle desse estrogênio sintético nas águas da Europa e dos Estados Unidos, e traçar um paralelo com a realidade brasileira. No geral, os países têm buscado ampliar a regulamentação e monitoramento de alguns micropoluentes emergentes que antes não eram objeto de atenção por parte dos dispositivos legais. A Europa está mais avançada no que tange à qualidade dos corpos hídricos, enquanto que nos Estados Unidos esta substância é alvo de regulamentação apenas para a água destinada ao consumo humano. No Brasil, ainda não há nenhum dispositivo legal ou normativo que aborde esse estrogênio, o que pode ser associado a uma baixa maturidade do sistema brasileiro quanto ao controle de poluentes hídricos.

El estrógeno sintético 17α-etinilestradiol, principal componente utilizado en fórmulas de contraceptivos orales, ha sido apuntado como uno de los principales compuestos responsables por provocar efectos adversos en el sistema endócrino de varias especies. El objetivo de este estudio fue analizar el estado de la cuestión de los dispositivos legales y normativos referentes al control de este estrógeno sintético en las aguas de Europa y de los Estados Unidos, y trazar un paralelo con la realidad brasileña. En general, los países han buscado ampliar la regulación y el monitoreo de algunos microcontaminantes emergentes que antes no eran objeto de atención por parte de los dispositivos legales. Europa está más avanzada en lo que se refiere a la calidad de los cuerpos hídricos, mientras que en los Estados Unidos esta substancia es objeto de regulación solamente para el agua destinada al consumo humano. En Brasil todavía no existe ningún dispositivo legal o normativo que aborde este estrógeno, lo que puede ser asociado a una inmadurez del sistema brasileño respecto al control de contaminantes hídricos.

The synthetic estrogen 17α-ethinylestradiol, the principal component of oral contraceptives, has been identified as one of the main compounds accounting for adverse effects on the endocrine system in various species. This study aimed to analyze the state-of-the-art in legislation and guidelines for the control of this synthetic estrogen in water bodies in Europe and the United States and to draw a parallel with the Brazilian reality. Countries have generally attempted to expand the regulation and monitoring of certain emerging micropollutants not previously covered by legislation. Europe is more advanced in terms of water quality, while in the United States this estrogen is only regulated in water for human consumption. Brazil still lacks legal provisions or standards for this estrogen, which can be explained by the relatively limited maturity of the country's system for controlling water pollutants.

Endocrine disruptors in water filters used in the Rio dos Sinos Basin region, Southern Brazil / Disruptores endócrinos em filtros de água utilizados na região da Bacia Hidrográfica do Rio dos Sinos no Sul do Brasil

The activated carbon filter is used in residences as another step in the treatment of drinking water, based on a physical-chemical process to absorb pollutants that are not removed in conventional treatment. Endocrine disruptors (EDCs) are exogenous substances or mixtures of substances that acts on the endocrine system similarly to the endogenously produced hormones, triggering malfunctions and harmful changes to human and animal health. The objective of the present work was to study EDCs through semi-quantitative analysis of residential water filters collected in the region of Rio dos Sinos basin, focusing on two specific classes: hormones and phenols. The solid phase extraction principle was used for the extraction of compounds and gas chromatography coupled with mass spectrometry for the separation and characterization of EDCs. Four samples of residential filters collected from public water distribution and artesian wells, from the cities of Novo Hamburgo and São Leopoldo were analysed. Using the developed methodology, it was possible to detect and comparatively quantify selected EDCs in all studied samples, which indicates the presence of these contaminants in drinking water from different sources.

O filtro de carvão ativado é utilizado em residências como mais uma etapa no processo de tratamento da água potável, tendo como base um processo físico-químico para adsorção de poluentes presentes na água que não são removidos no tratamento convencional. Os Disruptores Endócrinos (DEs) são substâncias ou misturas exógenas que atuam no sistema endócrino de maneira similar aos hormônios produzidos endogenamente, desencadeando disfunções e alterações nocivas à saúde humana e animal. O objetivo do presente trabalho foi estudar DEs através da análise semi-quantitativa de amostras de filtros de água coletados na região da bacia do Rio dos Sinos focando em duas classes químicas: hormômios estrogênicos e fenóis. Foram utilizados os princípios da técnica de extração em fase sólida (SPE) para a extração dos compostos, e cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas para a separação e detecção de DEs. Foram analisadas quatro amostras de filtros residenciais provenientes de água tratada e água de poço artesiano, das cidades de Novo Hamburgo e São Leopoldo. Com o método desenvolvido foi possível detectar e quantificar comparativamente DEs selecionados em todas as amostras estudadas, o que indica a presença desses contaminantes na água de consumo humano oriunda de diferentes fontes.

Neurotoxicidad de los plaguicidas como agentes disruptores endocrinos: una revisión / Neurotoxicity of pesticides as endocrine disruptors agents: a review

Los plaguicidas se encuentran en el medio ambiente como contaminantes formando mezclas complejas, los estudios recientes se han centrados en la evaluación de los efectos y riesgos que pueden causar estas mezclas de plaguicidas en el ser humano y los ecosistemas.Esta revisión hace hincapié a tres plaguicidas específicos, representativos de los grupos químicos organofosforados, carbamato de tipo ditiocarbamato y triazinas, como son: Paratión® etílico, Mancozeb® y Atrazina®, respectivamente. Ha sido demostrado en animales de experimentación la neurotoxicidad de estos plaguicidas por alteración de la transmisión sináptica y de los mecanismos de la homeostasis del sistema neuroendocrino, lo cual explica la acción de estos plaguicidas como disruptores endocrinos. Varios trabajos demuestran que estos plaguicidas son potencialmente tóxicos a la salud humana, y aún en bajas concentraciones, pueden afectar al organismo causando alteraciones en el sistema neuroendocrino, especialmente en los ejes hipotálamo-hipófisis-gónada e hipotálamo-hipófisis-tiroides. Los investigadores destacan que los momentos de particular sensibilidad de la exposición a plaguicidas disruptores endocrinos son las etapas tempranas de la vida como: durante el desarrollo embrionario y la primera infancia, períodos en los cuales los procesos de crecimiento son controlados por las hormonas afectando el desarrollo del cerebro, el sistema inmune y otros órganos como el sistema reproductor y tiroideo. Los cambios neuroquímicos provocados por la exposición a estos plaguicidas durante el desarrollo cerebral constituyen un alto riesgo porque son capaces de interferir en los procesos de neurogénesis y sinaptogénesis, afectando de manera adversa las funciones cognitivas y motoras, cuyos efectos se observan durante las etapas posteriores de la vida.

Pesticides are found in the environment as complex mixtures forming pollutants, recent studies have focused on evaluating the effects and risks that may cause these mixtures of pesticides on humans and ecosystems. This review highlights three specific, representative of organophosphorus pesticide chemical groups carbamate, dithiocarbamate and triazine type, such as: ethyl Paratión®, Mancozeb® and Atrazina®, respectively.It has been demonstrated in experimental animal’s neurotoxicity of these pesticides by altering synaptic transmission and mechanisms of homeostasis of the neuroendocrine system, which explains the action of these pesticides as endocrine disruptors. Several studies show that these pesticides are potentially toxic to human health, and even in low concentrations, can affect the body causing alterations in the neuroendocrine system, especially in the hypothalamic-pituitary-gonadal and hypothalamic-pituitary-thyroid axis. The researchers point out that the moments of particular sensitivity of exposure Endocrine disruptor pesticide are the early stages of life as during embryonic development and early childhood periods in which growth processes are controlled by hormones affecting the development brain, immune system and other organs such as the thyroid and reproductive system. The neurochemical changes induced by exposure to these pesticides during brain development are at high risk because they are able to interfere with the processes of neurogenesis and synaptogenesis, adversely affecting cognitive and motor functions, whose effects are observed during the later stages of life.