Contaminação por mercúrio em populações ribeirinhas da região Amazônica: identificação de biomarcadores associados à frequência de exposição - Cavallini, Nubya Gonçalves [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2025)
O mercúrio é um elemento químico tóxico, não essencial aos processos metabólicos. Sua presença no ambiente causa contaminações e intoxicações em seres humanos. Nos ecossistemas aquáticos, este elemento químico sofre transformações químicas, sendo bioacumulado e biomagnificado ao longo da cadeia alimentar. Esse processo é mediado por microrganismos e resulta na formação de compostos organomercuriais, como o metilmercúrio (MeHg), que é absorvido por peixes e outros organismos aquáticos. Peixes predadores, localizados no topo da cadeia trófica, acumulam altos níveis de mercúrio. Essas concentrações podem ser transferidas para seus consumidores, incluindo répteis, aves e seres humanos. Na bacia Amazônica, a principal fonte de contaminação por mercúrio é a mineração de ouro, que começou na década de 1970. Como as comunidades ribeirinhas dependem do consumo de peixe, elas estão particularmente expostas a esses compostos mercuriais, que podem causar danos graves, dependendo da forma química, concentração e frequência de exposição. Além disso, ele está associado ao estresse oxidativo, mesmo em baixas concentrações. O objetivo deste estudo foi identificar biomarcadores relacionados à exposição ao mercúrio em populações ribeirinhas da região de Jirau, no rio Madeira, em Rondônia, Brasil. Amostras de sangue, plasma e pellets proteicos dessa população foram coletadas utilizando cartões Noviplex™ com base na frequência de consumo de peixe, verificada por meio de um questionário qualitativo da dieta. O estudo foi desenvolvido por meio de abordagem metaloproteômicas utilizando espectrometria de absorção atômica em forno de grafite (GFAAS) como componente de seletividade, a estratégia de Shotgun com espectrometria de massas em sequência acoplada a cromatografia líquida (LC-MS/MS) como componentes de seletividade/estrutural. Os resultados das determinações por GFAAS indicaram uma correlação positiva entre a concentração de mercúrio total (HgT) e a frequência de consumo de peixe. A partir disso, as amostras biológicas foram classificadas em: G1, grupo controle, referente às menores concentrações de HgT e G2, G3 e G4, grupos experimentais, relativos às determinações mais elevadas de HgT. Após o processo de clivagem proteolítica por Shotgun, análises da abundância de proteínas (PAA) utilizando LC-MS/MS do proteoma plasmático dos quatro grupos de voluntários identificaram 132 proteínas com fold change positivo e negativo e/ou unique proteins, considerando a comparação entre os grupos G2-G4 com grupo G1. Os resultados das PAA indicaram fold change positivo em relação às isoformas de Immunoglobulins (IGs), Albumin (ALB) e Ceruloplasmin (CP), podendo inferir que a upregulation dessas proteínas está associada à exposição dos grupos de voluntários às espécies mercuriais. A correlação positiva das concentrações de HgT com o consumo de peixe pelos grupos de voluntários corrobora com os dados metaloproteômicos e permite sugerir as isoformas de IGs, ALB e CP como candidatas a biomarcadores de exposição às espécies mercuriais em humanos. Destaca-se, que a Immunoglobulin kappa variable 3-20 (IGKV3-20) se expressou como unique protein no G3 e G4 e a CP como upregulated no G4, grupos de voluntários que apresentaram as maiores concentrações de HgT. Como essas proteínas têm sítios de coordenação com características de base mole capazes de interagir com espécies de Hg, os dados do presente estudo potencializam IGKV3-20 e a CP como possíveis biomarcadores plasmático de exposição ao Hg. Os dados reportados nesta tese disponibilizam novos insights aos estudos de identificação de potenciais biomarcadores de exposição às espécies mercuriais em humanos, contribuindo para o avanço no entendimento dos efeitos desses xenobióticos no proteoma plasmático e oferecendo subsídios importantes para a promoção de estratégias de saúde pública. No entanto, é necessário conduzir estudos adicionais que possam confirmar as conclusões relatadas, como a combinação de técnicas 2D PAGE-GFAAS com a Shotgun-LC-MS/MS que permitiriam a identificação de espécies mercuriais em spots obtidos no fracionamento do proteoma plasmático e subsequente PAA.

Mercury is a toxic chemical element, non-essential to metabolic processes. Its presence in the environment causes contamination and poisoning in humans. In aquatic ecosystems, this chemical element undergoes chemical transformations, becoming bioaccumulated and biomagnified along the food chain. This process is mediated by microorganisms and results in the formation of organomercury compounds, such as methylmercury (MeHg), which is absorbed by fish and other aquatic organisms. Predator fish, located at the top of the trophic chain, accumulate high levels of mercury. These concentrations can be transferred to their consumers, including reptiles, birds, and humans. In the Amazon Basin, the primary source of mercury contamination is gold mining, which began in the 1970s. Since riverine communities rely on fish consumption, they are particularly exposed to these mercury compounds, which can cause severe damage depending on the chemical form, concentration, and frequency of exposure. Moreover, mercury is associated with oxidative stress even at low concentrations. The aim of this study was to identify biomarkers related to mercury exposure in riverine populations in the Jirau region, located on the Madeira River, in Rondônia, Brazil. Blood, plasma, and protein pellet samples from this population were collected using Noviplex™ cards based on fish consumption frequency, determined by a qualitative diet questionnaire. The study was developed through a metalloproteomics approach using Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry (GFAAS) as a selectivity component and Shotgun strategy with Liquid Chromatography Tandem Mass Spectrometry (LC-MS/MS) as selectivity/structural components. GFAAS results showed a positive correlation between total mercury concentration (HgT) and fish consumption frequency. Based on this, biological samples were classified into: G1, the control group, representing the lowest HgT concentrations, and G2, G3, and G4, the experimental groups, corresponding to the highest HgT concentrations. After proteolytic cleavage by Shotgun, protein abundance analyses (PAA) using LC-MS/MS of the plasma proteome of the four volunteer groups identified 132 proteins with positive and negative fold changes and/or unique proteins, considering comparisons between the G2-G4 groups and the G1 group. PAA results indicated positive fold changes related to isoforms of Immunoglobulins (IGs), Albumin (ALB), and Ceruloplasmin (CP), suggesting that upregulation of these proteins is associated with volunteer group exposure to mercury species. The positive correlation between HgT concentrations and fish consumption in volunteer groups supports the metalloproteomic data and suggests IGs, ALB, and CP isoforms as potential biomarkers of mercury species exposure in humans. Notably, Immunoglobulin kappa variable 3-20 (IGKV3-20) was expressed as a unique protein in the G3 and G4 groups, and CP was upregulated in the G4 group, both of which had the highest HgT concentrations. As these proteins have coordination sites with molecular characteristics capable of interacting with mercury species, the data from this study highlight IGKV3-20 and CP as potential plasma biomarkers for mercury exposure. The data presented in this thesis provide new insights into the identification of potential biomarkers for mercury species exposure in humans, contributing to a better understanding of the effects of these xenobiotics on the plasma proteome and offering valuable support for the development of public health strategies. However, additional studies are required to confirm the conclusions drawn, such as the combination of 2D PAGE-GFAAS techniques with Shotgun-LC-MS/MS, which would allow the identification of mercury species in spots obtained from plasma proteome fractionation and subsequent PAA.
Mercury contamination in riparian populations of the Amazon region: identification of biomarkers associated with exposure frequency
Keywords: Compostos mercuriais; Estresse oxidativo; Espectrometria de massa; Marcadores bioquímicos; Proteoma plasmático; Biomagnification; Mercurial species; Human poisoning; Plasma proteome