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 Endocrine disruption in the terrestrial isopod porcellio scaber
Please use this identifier to cite or link to this item http://hdl.handle.net/10773/961

title: Endocrine disruption in the terrestrial isopod porcellio scaber
authors: Lemos, Marco Filipe Loureiro
advisors: Soares, Amadeu
Gestel, Cornelis van
keywords: Biologia
Isópodos
Disruptores endócrinos
Ecotoxicologia
Proteómica
issue date: 2009
publisher: Universidade de Aveiro
abstract: Nas últimas décadas tem-se assistido a uma preocupação crescente relativamente às possíveis consequências da exposição a compostosxenóbioticos capazes de modular ou causar disrupção do sistema endócrino, os denominados Compostos Disruptores Endócrinos (CDEs). A maioria dos estudos efectuados tem-se centrado principalmente nos efeitos dos CDEs em vertebrados, enquanto que os seus efeitos em invertebrados têmsido negligenciados, embora este grupo represente mais de 95% de todas asespécies animais. Isópodes como o Porcellio scaber, combinam características associadas às mudas e aos processos reprodutivos mediados por mecanismos endócrinosconhecidos com um modo de vida terrestre, tornando-os potenciais espécies sentinela para estudos de disrupção endócrina (DE) em ambientes terrestres. Neste estudo, isópodes machos adultos, machos e fêmeas juvenis e casais foram expostos a concentrações crescentes dedois CDEs, vinclozolina (Vz) e bisfenol A (BPA). Testou-se a hipótese nula que a Vz e o BPA não interferem com o desenvolvimento e reprodução deste isópode terrestre. Foi investigadaa possível ligação entre os efeitos causados pelos compostos propostos e DE assim como a ligação a outros potenciais mecanismos de toxicidade.Parâmetros como concentração de 20-hidroxiecdisona (20E), muda, crescimento, rácios sexuais ediversos parâmetros reprodutivos foram estudados. Adicionalmente, de modo a estudar os alvos moleculares destes tóxicos, analisou-se a expressão proteica do intestino, hepatopâncreas e testículos do isópode após exposição aos químicos. Os resultados demonstram que a Vz e o BPA estimulam o aumento dos níveis de 20E de um modo dependente da dose. Excepção feita para a concentração mais baixa de BPA testada (10 mg/kg solo), para a qual concentrações significativamente mais altas de 20E foram determinadas, sugerindo a ocorrência dos “efeitos de baixas doses típicos de DE” já demonstrados por outros autores. O BPA também distorceu o rácio sexual favorecendo asfêmeas na concentração mais baixa. A mortalidade devido à ecdise incompleta foi relacionada com o hiper-ecdisonismo nas concentrações mais elevadas de Vz. Mais ainda, a Vz tende a atrasar a muda e o BPA a induzi-la. Não obstante, ambos os compostos provocam toxicidade no desenvolvimento,uma vez que foi encontrada uma diminuição generalizada nos parâmetros de crescimento. Os juvenis mostraram ser mais sensíveis à exposição aos tóxicos que os adultos. Estes compostos provocaram ainda toxicidade reprodutiva, com um decréscimo generalizado do “output” reprodutivo. A toxicidadecausada pelos ecdisteróides e o seu papel na síntese de vitelogenina são alguns dos factores chave que poderão influenciar negativamente a reprodução.A Vz e o BPA afectaram a expressão de proteínas envolvidas nometabolismo energético e induziram várias respostas de stress. Interferiram ainda com proteínas intimamente ligadas com o sucesso reprodutivo. Conclui-se assim,que ambos os CDEs propostos provocam toxicidade nodesenvolvimento e na reprodução de P. scaber, tendo sido evidenciada umaligação a DE. Alvos moleculares de natureza não-endócrina foram também revelados, através da expressão diferencial de algumas proteínaspreviamente descritas para invertebrados aquáticos e mesmo alguns vertebrados. ABSTRACT: In the past few decades there has been a growing concern about the possibleconsequences of exposure to xenobiotic compounds that are able to modulate or cause a disruption in the endocrine system, the Endocrine DisruptingCompounds (EDCs). The majority of research done has focused mainly on theeffects of EDCs on vertebrates while the effects on invertebrates have been largely ignored, despite this group representing more than 95% of all animalspecies. Isopods like Porcellio scaber combine the features of molting and reproductive processes mediated by known endocrine mechanisms with a terrestrial modeof life, making them potential sentinel species for the study of endocrinedisruption (ED) in soil environments. In this study, male adult isopods, male and female juveniles, and couples wereexposed to increasing soil concentrations of two proposed EDCs, vinclozolin (Vz) and bisphenol A (BPA). The null hypothesis was that Vz and BPA does not disrupt the normal development nor compromise the reproduction of theterrestrial isopod P. scaber. A causal link to ED and to other potential mechanisms by which these chemicals could elicit toxicity was addressed. Several parameters such as 20-hydroxyecdysone (20E) levels, molting parameters, growth, sex ratio and several reproductive parameters wereassessed. Furthermore, to study a vast array of molecular targets, the protein expression of the isopod gut, hepatopancreas and testes was investigated. Results demonstrated that both Vz and BPA induced increased 20E levels in adose-dependent way. An exception was BPA at the lowest concentration tested(10 mg/kg soil), at which high levels of 20E were also found, suggesting thepresence of “ED typical low-dose effects”. BPA also induced a sex ratio shift favouring females at the lowest concentration. Mortality due to incompleteecdysis was related to hyperecdysonism at the highest concentrations of Vz.Also, Vz tended to postpone molt and BPA induced it. Nevertheless, both compounds elicited developmental toxicity since an overall growth decreasewas found. Juveniles were more sensitive to toxicant exposure than adults.These compounds also elicited reproductive toxicity with an overall decrease ofthe reproductive output. Ecdysteroidal toxicity and its role in vitellogeninsynthesis are some of the key factors possibly causing the reproductiveimpairment. BPA and Vz affectedproteins involved in energy metabolism, induced a variety of stress responses and interfered with proteins intimatelylinked with the isopods’ reproductive success. It is concluded from this investigation that Vz and BPA elicit reproductive anddevelopmental toxicity and a causal link to ED was provided. Non-endocrine molecular targets were also revealed for both compounds, with a differentialexpression of some proteins previously reported for some aquatic invertebrates and also some vertebrates.
description: Doutoramento em Biologia
URI: http://hdl.handle.net/10773/961
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