Mercury effect on embryonic development of Zebrafish

Abstract

Mercury (Hg) is a widespread contaminant hazardous to the environment and human health. Danio rerio (zebrafish) is a common model species used in toxicology and ecotoxicology, as a surrogate model to understand the effects of contaminants on human health and the environment. The aim of this study was to identify the effects of mercury (Hg) exposure on zebrafish embryo development and biomarkers levels. Zebrafish embryos were exposed to different concentrations of HgCl2 (0, 10 and 100 μg/L) up to 96 hours post-fertilization (hpf). Toxicity and developmental endpoints were assessed every 24h during the exposure period. Hg-induced alterations in the levels of Cholinesterase (ChE), Catalase (CAT), Glutathione-S-transferase (GST), Glutathione-Reductase (GR), Phosphoprotein Phosphatase-1-gamma (PPP1CC) and Glutathione Peroxidase-4 (GPx4), were assessed in zebrafish eggs or larvae, collected and snap-frozen prior to analysis every 24h up to 96h. Results showed that at 100 μg/L HgCl2 induced developmental changes in zebrafish development, including several malformations (eg. Pericardial edema and curvature) and delay of the hatching period. Additionally, a significant decrease in ChE levels (marker of neurotoxic damage) was detected in individuals exposed to 100 μg/L of HgCl2, while an increase in GST activity levels (marker of oxidative stress) was observed. For the first time, the effect of Hg on the levels of PPP1CC and GPx4 during zebrafish development was tested. Overall, we found levels of PPP1CC to increase over time. No alteration on protein levels following Hg exposure were, however, reported. Taken together, our study showed that Hg exposure induced alterations at developmental and biomarkers levels.

O mercúrio (Hg) é um contaminante perigoso para selvagem ambiente e para a saúde humana. Danio rerio (peixe-zebra) é uma espécie modelo comum, usada em toxicologia e ecotoxicologia para estudar os efeitos de contaminantes na saúde humana e no ambiente. O objetivo deste estudo foi identificar os efeitos causados pela exposição ao mercúrio (Hg) no desenvolvimento embrionário do peixe-zebra e nos biomarcadores de efeito. Os embriões de peixe-zebra foram expostos a diferentes concentrações de HgCl2 (0, 10 e 100 μg/L) durante 96 horas após a fertilização (hpf). A toxicidade e os parâmetros de desenvolvimento foram avaliados a cada 24 horas durante o período de exposição. As alterações induzidas pelo Hg ao nível da colinesterase (ChE), catalase (CAT), glutationa-S-transferase (GST), glutationa-redutase (GR), fosfoproteína fosfatase-1-gama (PPP1CC) e glutationa peroxidase-4 (GPx4), foram avaliadas em ovos ou larvas de peixe-zebra, recolhidos e congelados antes da análise a cada 24 horas até às 96h. Os resultados mostraram que 100 μg/L de Hg induzem alterações no desenvolvimento do peixe-zebra, incluindo várias malformações (por exemplo, edema do pericárdio e curvatura) e atraso no período de eclosão. Além disso, foi detetada uma diminuição significativa nos níveis de ChE (marcador neurotóxico), em indivíduos expostos a 100 μg/L de Hg, e foi observado um aumento nos níveis de atividade de GST (marcador de stress oxidativo). Pela primeira vez, foi avaliado o efeito do Hg nos níveis da PPP1CC e da GPx4 durante o desenvolvimento do peixe-zebra. Mostrou-se que os níveis de PPP1CC aumentam ao longo do desenvolvimento embrionário, no entanto, não foi detetada nenhuma alteração nos níveis da proteína após a exposição ao Hg. O nosso estudo mostrou que a exposição ao Hg induz alterações ao nível do desenvolvimento do peixe-zebra e dos biomarcadores de efeito.