Muitas drogas são capazes de danificar os elementos da medula óssea, dando origem a leucemia aguda, aplasia da medula ou mielodisplasia. Os mais importantes são os solventes e as colas de hidrocarbonetos aromáticos, como o benzeno, o tolueno, o xileno e o naftaleno. Outros incluem os pesticidas, os corantes e as toxinas industriais.
Os agentes citotóxicos e imunossupressores utilizados no tratamento de doenças malignas e não malignas estão também associados a um risco acrescido de transformação leucémica. O risco é proporcional à dose e à duração da exposição e é maior com os agentes alquilantes, por exemplo, o melfalano. Os doentes que recebem simultaneamente radioterapia e quimioterapia são particularmente susceptíveis.
As leucemias observadas após a exposição a toxinas desenvolvem-se frequentemente a partir de uma síndrome mielodisplásica e estão associadas a anomalias nos cromossomas 5 e 7.
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