Avaliação dos efeitos do arsênio para peixes utilizando-se diferentes biomarcadores e modelos experimentais
Data
2021-05-26
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Universidade Estadual de Londrina
Resumo
Resumo: O arsênio é um metaloide amplamente utilizado em diversos tipos de indústrias, na fabricação de agrotóxicos, na mineração e fundição, além de ser liberado na queima de combustíveis fósseis. A grande descarga deste composto no ambiente levou a contaminação de corpos de água por todo o globo, expondo diversas espécies à água contaminada. Os efeitos desse metaloide para organismos aquáticos têm sido avaliados, entretanto ainda são poucos os dados para espécies neotropicais. Além disso, a maioria dos estudos foi realizada com animais expostos ao As por períodos longos de tempo ou a altas concentrações. Assim, o objetivo desse trabalho foi avaliar os efeitos e mecanismos de toxicidade do As utilizando-se diversos biomarcadores e duas espécies de peixes como modelos experimentais, sendo eles juvenis do teleósteo Neotropical Prochilodus lineatus (exposições in vivo) e a linhagem celular de hepatócitos de Danio rerio – ZFL (exposições in vitro). Para os experimentos in vivo, juvenis de P. lineatus foram expostos ao As nas concentrações (em μg L-1) de 0,1 (As 0,1), 10 (As 10) e 1000 (As 1000) e um grupo foi mantido em água desclorada e constituiu o grupo controle (CTR). Decorrido os tempos experimentais (24 e 96 h), os animais foram anestesiados em benzocaína e o sangue foi retirado pela veia caudal. Em seguida, os peixes foram mortos por secção medular para retirada dos órgãos (fígado, músculo e cérebro). Após a realização de análises hematológicas, o sangue foi centrifugado e o plasma foi armazenado (-20C) para análise de íons plasmáticos. Os órgãos foram armazenados (-70C) e posteriormente o fígado foi processado para análises de parâmetros de estresse oxidativo: atividade da superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT), glutationa peroxidase (GPx) e glutationa S-transferase (GST), conteúdo de glutationa (GSH) e lipoperoxidação (LPO). Em cérebro e músculo foi determinada a atividade da acetilcolinesterase (AChE). Os resultados mais evidentes foram observados após 96 h, nos grupos As 10 e As 1000, nos quais houve redução na concentração plasmática de Na+ e aumento de K+, além de aumento na atividade hepática da GPx, SOD e CAT. Também ocorreu inibição da AChE no cérebro, no mesmo tempo experimental. Para os experimentos in vitro, células ZFL foram expostas ao As nas concentrações (em μg.L-1) de 0,1 (As 0,1), 10 (As 10) e 100 (As 100), ou somente ao PBS (CTR), por 1, 3 e 6 h. Foram avaliadas a viabilidade celular pela funcionalidade mitocondrial (MTT) e integridade da membrana (Azul de Trypan), a geração de espécies reativas de oxigênio (ERO), a capacidade antioxidante total (ACAP) e a genotoxicidade (teste do cometa). Os resultados mais relevantes foram nos grupos As 10 e As 100 após 6 h, nos quais houve diminuição da geração de ERO e aumento da ACAP. Com relação a genotoxicidade, o As promoveu aumento nos danos no DNA nas células ZFL em todos os tempos de exposição. Assim, tanto P. lineatus como a linhagem celular ZFL foram sensíveis ao As, demonstrando importantes alterações mesmo após exposição por curto período de tempo e a baixas concentrações do metaloide.
Abstract: Arsenic is a metalloid widely used in different types of industries, in the production of pesticides, in mining and smelting; in addition, burning of fossil fuels can release As. The large discharge of this compound into the environment has led to a global contamination of water bodies, exposing several species to contaminated water. The effects of this metalloid on aquatic organisms have been evaluated, however there are few data for neotropical species. Furthermore, most studies were performed with animals exposed to As for long periods of time or to high concentrations. Thus, the aim of this work was to evaluate the effects of As and its mechanisms of toxicity using different biomarkers and two fish species as experimental models, juveniles of the Neotropical fish Prochilodus lineatus (in vivo exposures) and the hepatocyte cell lineage of Danio rerio – ZFL (in vitro exposures). For the in vivo experiments, juveniles of P. lineatus were exposed to As concentrations (in μg L-1) of 0.1 (As 0.1), 10 (As 10) and 1000 (As 1000) and one group, kept in dechlorinated water, constituted the control group (CTR). After the exposure periods (24 and 96 h), the animals were anesthetized in benzocaine and blood was taken from the caudal vein. Then, the fish were killed by medullary section to remove the organs (liver, muscle, and brain). After performing hematological analyses, the blood was centrifuged, and the plasma was stored (-20) for the analysis of ions. The organs were stored (-70) and then the liver was processed for the analysis of oxidative stress parameters: activity of superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), glutathione peroxidase (GPx) and glutathione S-transferase (GST), glutathione content (GSH) and lipoperoxidation (LPO). In brain and muscle, acetylcholinesterase (AChE) activity was determined. The most evident results were observed after 96 h, in the As 10 and As 1000 groups, in which there was a reduction in the plasma concentration of Na+ and an increase in K+, in addition to an increase in the hepatic activity of GPx, SOD and CAT. Inhibition of AChE in the brain also occurred at the same experimental time. For the in vitro experiments, ZFL cells were exposed to As at concentrations (in μg.L-1) of 0.1 (As 0.1), 10 (As 10) and 100 (As 100) or only to PBS (CTR ) for 1, 3 and 6 h. It was evaluated cell viability by mitochondrial functionality (MTT) and membrane integrity (Trypan Blue), generation of reactive oxygen species (ROS), total antioxidant capacity (ACAP) and genotoxicity (comet test). The most relevant results were in the As 10 and As 100 groups after 6 h, in which there was a decrease in ROS generation and an increase in ACAP. Regarding genotoxicity, As promoted an increase in DNA damage in ZFL cells at all times of exposure. Thus, both P. lineatus and the ZFL cell line were sensitive to As, showing important alterations even after exposure for a short period of time and to low concentrations of the metalloid.
Descrição
Palavras-chave
Prochilodus lineatus, Linhagem celular ZFL, Defesas antioxidantes, Genotoxicidade, Neurotoxicidade