Long-term effects of embryonic exposure to contaminants in zebrafish

Abstract

Nowadays, the aquatic environment is contaminated by various environmental pollutants, in quantities of a very reduced range. This type of scenario, called a realistic environmental exposure scenario, has an important relevance because the adverse effects it produces are not immediately perceptible, may only manifest in later development stages and also in very sensitive parameters such as behavioral level. In this work we intend to evaluate the effects of sublethal concentrations of carbaryl, a carbamate insecticide, on the behavior of adult zebrafish, which were exposed in the embryonic stage to carbamate. After acute exposure to various concentrations of carbaryl, the organisms completed their development into adulthood in a clean environment. Therefore, several behavioral tests were carried out, namely locomotor activity and thigmotactic behavior, exploratory swimming, feeding behavior, social behavior (shoal) and avoidance behavior to predators. In the test aimed at locomotor activity and thigmotactic behavior, the locomotor response of the pre-exposed organisms was affected, swimming a smaller distance, mainly in the presence of a light stimulus and the fish exposed to the higher concentration showed a decrease of the thigmotactic behavior in the dark periods, with no habituation to the stimuli over time. In the exploratory swimming test, fish exposed to the highest concentration had a lower tendency to explore the surface, remaining closer to the bottom. The feeding test, the higher concentrations had a longer time in the total food intake. In the social behavior test, it was observed in the fish exposed to the higher concentration a greater tendency to remain closer to the shoal. However in the predator avoidance test and in the reproduction and development of F1, our data do not allow us to conclude if pre-exposure to carbaryl affected zebrafish. All of these results may be evidence of a disruption in various physiological and biochemical processes. In general, the data obtained in this study show that exposure to carbaryl during embryonic development may induce long-term effects such as behavioral changes. This scenario has an important ecological relevance that should be taken into account in future risk assessments.

Actualmente o meio aquático é contaminado por diversos poluentes ambientais, em quantidades de uma gama muito reduzida. Este tipo de cenário, designado de cenário de exposição ambiental realista, possui uma relevância importante porque os efeitos adversos que produz não são imediatamente perceptíveis, podendo apenas manifestar-se em fases de desenvolvimento mais tardias e também em parâmetros muito sensíveis como a nível comportamental. Neste trabalho pretendeu-se avaliar os efeitos de concentrações sub-letais de carbaryl, um insecticida carbamato, no comportamento de peixes zebra adultos, tendo estes sido expostos na fase embrionária ao carbamato. Após uma exposição aguda a várias concentrações de carbaryl, os organismos completaram o seu desenvolvimento até à fase adulta em meio limpo. Por conseguinte, realizaram-se diversos testes de comportamento, nomeadamente actividade locomotora e comportamento tigmotáctico, exploração natatória, comportamento alimentar, comportamento social (cardume) e comportamento de evitamento a predadores. No teste que visa a actividade locomotora e comportamento tigmotáctico, a resposta locomotora dos organismos pré-expostos ficou afectada, nadando uma menor distância, principalmente na presença de um estímulo de luz e os peixes expostos à concentração mais elevada mostraram uma diminuição do comportamento tigmotáctico nos períodos de escuro, não se observando uma habituação aos estímulos ao longo do tempo. Na exploração natatória os peixes expostos à concentração mais elevada possuíam uma menor tendência de exploração da superfície, permanecendo mais próximos do fundo. No teste da alimentação, as concentrações mais elevadas apresentavam um tempo mais longo na ingestão total do alimento. No teste de comportamento social, observou-se nos peixes expostos à concentração mais elevada uma maior tendência em permaneceram mais próximos do cardume. Contudo no teste de evitamento a predadores e na reprodução e desenvolvimento da F1, os nossos dados não nos permitem concluir se a pré-exposição a carbaryl afectou os peixes zebra. Todos estes resultados poderão ser uma evidência de uma disrupção em vários processos a nível fisiológico e bioquímico. De uma forma geral, os dados obtidos neste trabalho evidenciam que a exposição a carbaryl durante o desenvolvimento embrionário pode induzir a efeitos a longo prazo como as alterações comportamentais. Este cenário apresenta uma importante relevância ecológica que se deve ter em consideração em futuras avaliações de risco.