Utilize este identificador para referenciar este registo: http://hdl.handle.net/10773/36562
Título: Influence of surfactants’ functionalization on their toxicity to early life stages of amphibians
Outros títulos: Influência da funcionalização de surfactantes na sua toxicidade em estádios de desenvolvimento iniciais de anfíbios
Autor: Marques, Ana Maria de Lemos Monteiro
Orientador: Lopes, Isabel Maria Cunha Antunes
Antunes, Carla Patrícia Quintaneiro
Palavras-chave: Anurans
Ecotoxicity
Ethylene oxide groups
Pelophylax perezi
Sodium lauryl ether sulfate
Xenopus laevis
Data de Defesa: 15-Dez-2022
Resumo: Amphibians are experiencing a global decline, in which chemical contamination plays a detrimental role. The peculiar characteristics of this group of vertebrates makes them especially vulnerable to the presence of aquatic contaminants, such as surfactants. Surfactants are common components of personal care and cleaning products that, when present above a certain concentration (critical micelle concentration, CMC), form micelles, conferring to such products their foaming and cleaning properties. Sodium lauryl ether sulfate (SLEnS) and linear alkylbenzene sulfonic acid (LAS) are two commonly used anionic surfactants, that when mixed, form mixed micelles, with a lower CMC. By increasing the degree of ethoxylation of SLEnS through the addition of ethylene oxide (EO) groups, CMC can be lowered even more, thus reducing the needed quantity of surfactants, which constitutes a potential advantage, both from the point of view of the product formulation, as from an environmental perspective. However, this is only truly advantageous if SLEnS functionalization is also associated with less toxicity. In this context, the present work aimed at assessing and comparing the lethal and sublethal effects of two SLEnS variants on early aquatic life-stages of two anuran species. For this, Xenopus laevis embryos and tadpoles as well as Pelophylax perezi tadpoles were exposed, for 96 hours, to increasing levels of SLE₁S (1 EO group) and SLE₅₀S (50 EO groups), and biological effects were monitored both at the individual (mortality, malformations, body weight, total body length, snout-vent length, developmental stage, and hatching rate) and sub-individual level (biochemical analysis, namely activity of enzymes related with energy production, neurotoxicity, oxidative stress, and biotransformation). Less EO groups were indeed associated with greater toxicity towards X. laevis tadpoles (96 h LC50s were 0.0571% (v/v) for SLE₁S and 0.0765% (v/v) for SLE50S), whilst for P. perezi tadpoles there were no significant differences in toxicity between variants (96 h LC₅₀ for SLE₁S was 0.0934% (v/v) and for SLE₅₀S was 0.1138% (v/v)). SLE₁S exposure negatively affected X. laevis embryos growth (> 0.044% (v/v)) and development (> 0.031% (v/v)). Tadpoles of both species weighted significantly less than controls following exposure to each SLEnS variant. In X. laevis tadpoles, SLE50S exposure was associated with neurotoxicity (> 0.006% (v/v)) and impairment of both anaerobic energy production (> 0.008% (v/v)) and biotransformation processes (> 0.006% (v/v)). In P. perezi tadpoles, SLE₁S exposure (0.014 and 0.019% (v/v)) was associated with impairment of anaerobic energy production, while SLE50S exposure (0.07% (v/v)) induced metabolic stress. These findings demonstrate the lethal and sublethal effects that a short-term exposure to SLEnS variants may cause in early life stages of anurans and that SLE₁S exposure generally causes stronger negative effects at the individuals’ level, even though at biochemical level the opposite seems to occur. They also highlight the need for further studies investigating this topic to better understand the influence of EO groups in the toxicity of these surfactants to aquatic life stages of amphibians.
Os anfíbios estão a experienciar um declínio global, no qual a contaminação química tem um papel preponderante. As características peculiares deste grupo de vertebrados deixam-nos especialmente vulneráveis à presença de contaminantes aquáticos, como os surfactantes. Os surfactantes são componentes comuns de produtos de limpeza e de cuidado pessoal que, quando estão presentes acima de determinada concentração (concentração micelar crítica, CMC), formam micelas, conferindo a estes produtos as suas características de espuma e limpeza. Sódio lauril éter sulfato (SLEnS) e ácido sulfónico alquilbenzeno linear (LAS) são dois surfactantes aniónicos de uso comum que, quando em mistura, formam micelas mistas, com uma CMC mais baixa. Aumentando o grau de etiloxidação do SLEnS através da adição de grupos de óxido de etileno (grupos EO), a CMC pode baixar ainda mais, reduzindo a quantidade de surfactantes necessária, o que constitui uma potencial vantagem, tanto do ponto de vista da formulação de produtos, como de uma perspetiva ambiental. Porém, isto só é verdadeiramente vantajoso se a funcionalização do SLEnS também estiver associada a menor toxicidade. Neste contexto, o presente trabalho visou avaliar e comparar os efeitos letais e sub-letais de duas variantes de SLEnS em estádios iniciais de desenvolvimento de duas espécies de anuros. Para tal, embriões e girinos de Xenopus laevis e girinos de Pelophylax perezi foram expostos, durante 96 horas, a concentrações crescentes de SLE₁S (1 grupo EO) e SLE₅₀S (50 grupos EO), e os efeitos biológicos foram monitorizados tanto ao nível do indivíduo (mortalidade, malformações, peso corporal, comprimento total, comprimento rosto-cloaca, estádio de desenvolvimento e taxa de eclosão) como a nível sub-individual (análise bioquímica de enzimas relacionadas com produção de energia, neurotoxicidade, stress oxidativo e biotransformação). Menos grupos EO foram de facto associados a uma maior toxicidade para girinos de X. laevis (96 h LC₅₀s foram 0.0571% (v/v) para o SLE₁S e 0.0765% (v/v) para o SLE50S), enquanto para girinos de P. perezi não houve diferenças significativas entre as variantes (96 h LC50 para o SLE1S foi 0.0934% (v/v) e para o SLE₅₀S foi 0.1138% (v/v)). Exposição a SLE₁S afetou negativamente o crescimento (> 0.044% (v/v)) e o desenvolvimento (> 0.031% (v/v)) de embriões de X. laevis. Girinos de ambas as espécies pesavam significativamente menos que os controlos após exposição a ambas as variantes. Em girinos de X. laevis, a exposição a SLE₅₀S esteve associada a neurotoxicidade (> 0.006% (v/v)) e a danos tanto na via anaeróbica de produção de energia (> 0.008% (v/v)) como em processos de biotransformação (> 0.006% (v/v)). Em girinos de P. perezi, a exposição a SLE₁S (0.014 e 0.019% (v/v)) esteve associada a danos na via anaeróbica de produção de energia, enquanto que exposição ao SLE₅₀S (0.07% (v/v)) induziu stress metabólico. Estes resultados demonstram os efeitos letais e sub-letais que a exposição a SLEnS a curto prazo pode causar em estádios de desenvolvimento iniciais de anuros. Demonstram ainda que exposição a SLE₁S geralmente induz efeitos negativos mais pronunciados ao nível do indivíduo, ainda que a nível sub-individual o oposto pareça acontecer. Salientam também a necessidade de mais estudos com foco neste tópico, para a melhor compreensão da influência dos grupos EO na toxicidade destes surfactantes em estádios de desenvolvimento aquáticos de anfíbios.
URI: http://hdl.handle.net/10773/36562
Aparece nas coleções: UA - Dissertações de mestrado
DBio - Dissertações de mestrado

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