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A cafeína como um contaminante de preocupação emergente
Autores do Blog Ciência em Ação

Por: Gabrielle Rabelo Quadra
Postado dia 19/03/2022

Bióloga, Mestra em Ecologia, Doutora em Biodiversidade e Conservação da Natureza pela UFJF. Atua em pesquisas relacionadas à poluição e biogeoquímica aquática.















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A cafeína como um contaminante de preocupação emergente

A cafeína faz parte do cotidiano da maioria dos seres humanos ao redor do mundo seja pelo consumo de café, chocolates, produtos de cuidado pessoal ou medicamentos. Não é coincidência que a cafeína é uma das substâncias mais consumidas globalmente.

O consumo da cafeína vem aumentando, não somente pelo crescimento populacional, mas também o consumo per capita (ver Quadra et al. 2020; Quadra et al. 2022). Embora tenha uma degradação relativamente rápida no ambiente, a cafeína pode ser considerada como um composto “pseudo-persistente”, o que significa que as suas concentrações ambientais são reestabelecidas pelo descarte contínuo. A cafeína é altamente metabolizada no corpo humano, mas os produtos à base de cafeína têm uma quantidade elevada e o consumo é alto, o que resulta em concentrações ambientais mais elevadas quando comparados a outros contaminantes de preocupação emergente. As taxas de remoção de cafeína em estações de tratamento de águas residuais também não são baixas, mas cerca de 50% do esgoto mundial não passa por um tratamento, não havendo atenuação das concentrações. Além disso, muitos produtos à base de cafeína são descartados antes mesmo do consumo.

Diferentes concentrações ambientais ao redor do mundo

As concentrações ambientais de cafeína apresentam relação, por exemplo, com a presença de agricultura, saneamento básico e consumo da substância. Enquanto há uma taxa maior de coleta e tratamento de esgoto em países desenvolvidos, com estações também mais eficientes, há também um consumo maior. Por outro lado, em países em desenvolvimento, onde o saneamento básico é precário e as estações de tratamento, quando estão presentes, não possuem métodos tão eficientes, as concentrações de cafeína que podem atingir o ambiente também serão maiores, mesmo que o consumo de cafeína seja menor. Além disso, perto das plantações, podem ser encontradas concentrações mais elevadas no ambiente, como um dos maiores níveis já detectados em água superficial na Costa Rica (ver Spongberg et al., 2011).

Quais são as possíveis consequências ambientais da cafeína?

O conhecimento científico sobre os impactos ambientais da cafeína ainda é escasso. A cafeína não necessariamente causará uma intoxicação aguda nos organismos, mas alguns estudos demonstram riscos especialmente pela exposição a longo prazo (ver Rodríguez-Gil et al. 2018; Dafouz et al. 2018; Di Lorenzo et al. 2019). A cafeína pode afetar, por exemplo, o comportamento e capacidade de locomoção dos peixes, causar estresse oxidativo e danos celulares em poliquetas, afetar a reprodução do zooplâncton e a respiração microbiana (ver Del Rey et al. 2011; Rosi-Marshall et al. 2013; Aguirre-Martínez et al. 2015; Cruz et al. 2016; Steele et al. 2018).

Em um trabalho recente, demonstramos que larvas de Rhamdia quelen expostas à cafeína apresentaram deformações esqueléticas e crescimento reduzido. Essas alterações morfológicas podem afetar potencialmente a mobilidade larval e a capacidade de natação, o que pode afetar, consequentemente, a busca por recursos e a fuga de predadores. Comparando com concentrações ambientais, notamos maiores riscos ambientais em ecossistemas de água doce da América do Sul e Central, onde R. quelen é endêmica. Embora os riscos sejam baixos na maioria dos países avaliados, o aumento do consumo de cafeína juntamente com a falta de saneamento em muitos países representam uma ameaça de efeitos morfológicos subletais para as espécies locais (ver Santos et al. 2022).

Importante ressaltar que cada organismo ocupa um nível trófico no ecossistema, o que significa que, ao afetar organismos, a cafeína tem potencial de afetar suas presas ou predadores indiretamente. Além disso, os organismos desempenham certas funções dentro do ecossistema, o que pode levar a efeitos indiretos aos seres humanos, como afetar a capacidade de depuração de um sistema, impulsionar as mudanças climáticas ou reduzir o estoque de alimentos.

Múltiplos estressores

O conhecimento científico a respeito dos possíveis efeitos de mistura são ainda mais escassos, mas alguns estudos já foram realizados nesse sentido. Lawrence e colaboradores (2012) mostraram que a cafeína em combinação com acetaminofeno ou diclofenaco impactou a biodiversidade e a função das comunidades microbianas em um ecossistema aquático. De fato, Rosi-Marshall e colaboradores (2013) também mostraram que a cafeína em combinação com três outros produtos farmacêuticos suprimiu significativamente a respiração do biofilme. Godói e colaboradores (2020) mostraram que a cafeína e o diclofenaco causaram hipertrofia das células dos hepatócitos de uma espécie de peixe.
Além da complexidade das diversas substâncias presentes no ambiente, ainda temos outros fatores ambientais, como a temperatura. Piscopo e colaboradores (2021) mostraram que uma espécie de molusco era mais vulnerável aos nanotubos de carbono e à toxicidade da cafeína enquanto a temperatura aumentava. Considerando aspectos de mudanças ambientais globais, como as mudanças climáticas, pode-se esperar que a tolerância aos químicos diminua para alguns organismos. Independente do modo de ação, o resultado é o mesmo: perda de biodiversidade e serviços ecossistêmicos.

Soluções e perspectivas futuras

Uma das possíveis soluções para a problemática ambiental da cafeína é melhorar significativamente a estrutura de coleta e tratamento de esgoto. Essa solução não somente ajudará a evitar que a cafeína alcance o ambiente, mas diversos outros contaminantes. Quando a cafeína é detectada em ecossistemas aquáticos, é provável que encontre outros compostos, como drogas ilícitas e lícitas, produtos de higiene pessoal e hormônios (ver Montagner et al., 2014). Controlar nossa produção de produtos químicos sintéticos e impedir que esses compostos cheguem ao meio ambiente é uma tarefa urgente.

Como qualquer outra substância, o consumo em excesso da cafeína pode afetar negativamente a saúde humana e ambiental. A alta ingestão de cafeína pode afetar os sistemas cardíaco, gastrointestinal e renal, e até mesmo levar a distúrbios psiquiátricos, como ansiedade e distúrbios do sono (ver Leonard et al. 1987; Winston et al. 2005). De acordo com autoridades de segurança alimentar dos Estados Unidos e da Europa, é improvável que 400 mg/dia (cerca de 4 a 5 xícaras de café) tragam preocupações para adultos saudáveis. Mas crianças e mulheres em idade reprodutiva podem ser consideradas grupos de maior risco (ver Ennis 2014; OMS 2019).

Nossos hábitos de consumo, como um todo, devem ser repensados. Estudiosos da "Ecologia Profunda" trazem o conceito de gestão ambiental a partir da gestão de hábitos e desejos humanos (Silva, 2004).

Referências:Aguirre-Martínez, G. V., et al. (2015). Yes, caffeine, ibuprofen, carbamazepine, novobiocin and tamoxifen have an effect on Corbicula fluminea (Müller, 1774). Ecotoxicology and environmental safety, 120, 142-154.
Coffee & Health. Guidelines on caffeine intake. https://www.coffeeandhealth.org/topic-overview/guidelines-on-caffeine-intake/.
Cruz, D., et al. (2016). Caffeine impacts in the clam Ruditapes philippinarum: Alterations on energy reserves, metabolic activity and oxidative stress biomarkers. Chemosphere, 160, 95-103.
Dafouz, R., et al. (2018). Does the presence of caffeine in the marine environment represent an environmental risk? A regional and global study. Science of the total environment, 615, 632-642.
Del Rey, Z. R., et al. (2011). Expression of HSP70 in Mytilus californianus following exposure to caffeine. Ecotoxicology, 20(4), 855-861.
Di Lorenzo, T., et al. (2019). The role of freshwater copepods in the environmental risk assessment of caffeine and propranolol mixtures in the surface water bodies of Spain. Chemosphere, 220, 227-236.
Ennis, D. (2014). The effects of caffeine on health: the benefits outweigh the risks. Perspectives, 6(1), 2.
Godoi, F. G., et al. (2020). Endocrine disruptive action of diclofenac and caffeine on Astyanax altiparanae males (Teleostei: Characiformes: Characidae). Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology & Pharmacology, 231, 108720.
Lawrence, J. R., et al. (2012). Molecular and microscopic assessment of the effects of caffeine, acetaminophen, diclofenac, and their mixtures on river biofilm communities. Environmental Toxicology and Chemistry, 31(3), 508-517.
Leonard, T. K., Watson, R. R., & Mohs, M. E. (1987). The effects of caffeine on various body systems: a review. Journal of the American Dietetic Association, 87(8), 1048-1053.
Montagner, C. C., Umbuzeiro, G. A., Pasquini, C., & Jardim, W. F. (2014). Caffeine as an indicator of estrogenic activity in source water. Environmental Science: Processes & Impacts, 16(8), 1866-1869.
Piscopo, R., et al. (2021). How temperature can alter the combined effects of carbon nanotubes and caffeine in the clam Ruditapes decussatus?. Environmental Research, 195, 110755.
Quadra, G. R., et al. (2020). A global trend of caffeine consumption over time and related-environmental impacts. Environmental Pollution, 256, 113343.
Quadra, G. R., et al. (2022) Caffeine Consumption Over Time. In: Patel V.B., Preedy V.R. (eds) Handbook of Substance Misuse and Addictions. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-67928-6_78-1
Rodríguez-Gil, J. L., et al. (2018). Caffeine and paraxanthine in aquatic systems: Global exposure distributions and probabilistic risk assessment. Science of the total environment, 612, 1058-1071.
Rosi-Marshall, E. J., et al. (2013). Pharmaceuticals suppress algal growth and microbial respiration and alter bacterial communities in stream biofilms. Ecological Applications, 23(3), 583-593.
Santos, J. A., et al. (2022). Sublethal effects of environmental concentrations of caffeine on a neotropical freshwater fish. Ecotoxicology, 31(1), 161-167.
Silva, J. M. (2004). Ecologia profunda: da ecofilosofia à política ambiental. Éticas e políticas ambientais, 211-226.
Spongberg, A. L., et al. (2011). Reconnaissance of selected PPCP compounds in Costa Rican surface waters. Water Research, 45(20), 6709-6717.
Steele, W. B., et al. (2018). Experimental protocol for examining behavioral response profiles in larval fish: application to the neuro-stimulant caffeine. JoVE (Journal of Visualized Experiments), (137), e57938.
U.S. Food & Drug Administration. How Much Caffeine is too much? https://www.fda.gov/consumers/consumer-updates/spilling-beans-how-much-caffeine-too-much.
Winston, A. P., Hardwick, E., & Jaberi, N. (2005). Neuropsychiatric effects of caffeine. Advances in Psychiatric Treatment, 11(6), 432-439.
World Health Organization. Restricting caffeine intake during pregnancy. https://www.who.int/elena/titles/caffeine-pregnancy/en/. Last update: February 2019.

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