Indicadores químicos, bioquímicos e citogenéticos em Liza aurata após exposição ambiental a mercúrio

Abstract

A presença de mercúrio no ambiente aquático é, actualmente, consideradacomo um problema à escala global, com repercussão generalizada em todo obiota. A conhecida contaminação por mercúrio numa área particular da Ria de Aveiro (Portugal) - Largo do Laranjo -serviu como motivação para o presente estudo. Foram definidos como objectivos centrais (i) a avaliação do estado dapopulação de Liza aurata (Tainha-garrento) nessa área e (ii) contribuir paraum melhor conhecimento da toxicidade do mercúrio e mecanismos subjacentes empeixes, clarificando a relação entre a contaminação no ambiente e efeitosquímicos, bioquímicos e citogenéticos. Deste modo, o presente trabalho encontra-se divido em duas componentes, sendo a primeira baseada na amostragem sazonal de espécimesselvagens de L. aurata. Em paralelo, foi levada a cabo uma segunda componente pondo em prática uma experiência in situ com animais da mesma espécie engaiolados durante 3 dias no Largo do Laranjo, em três locais diferentes (LAR1, LAR2 e LAR3, por ordem crescente de proximidade àfonte de contaminação). Para avaliar a influência da distância ao sedimento, em cadalocal foi colocada uma gaiola próxima do fundo e outra a alguns centímetros dasuperfície. Os resultados obtidos no Largo do Laranjo foram comparados, emambas as componentes, com resultados correspondentes relativos a uma áreapouco contaminada - S. Jacinto. O mercúrio total (Hgt) foi quantificado na coluna de água e no sedimento, assim como em três diferentes tecidos alvo –sangue, fígado e músculo. Ao nível bioquímico/metabólico, foram estudadas respostas de stresse oxidativo nofígado com a análise de enzimas antioxidantes como a catalase (CAT) e aglutationa-S-transferase (GST), do conteúdo total de glutationa (GSHt) e ainda da peroxidação lipídica (LPO). A interferência do mercúrio com o metabolismohepático de biotransformação associado ao citocromo P450 (P450) foi tambémanalisada através da actividade da etoxiresorufina-O-desetilase (EROD), assim como da determinação do conteúdo em P450 e da sua degradação (conteúdoem P420). Ao nível citogenético, foi avaliada a acção genotóxica do mercúriopor intermédio do teste das anomalias nucleares eritrocíticas (ANE). Tendo em conta os objectivos gerais anteriormente referidos, foi investigada a correlação entre o nível de Hgt no fígado e as respectivasrespostas metabólicas, assim como o Hgt no sangue e a frequência de ANE. Os peixes selvagens capturados no Laranjo não apresentaram alterações significativas nos parâmetros antioxidantes (excluindo um aumento esporádicodo conteúdo GSHt), nem dos níveis de LPO. Os parâmetros associados ao citocromo P450 também não evidenciaramdiferenças significativas. Em paralelo, foi observado um claro aumento dos níveis hepáticos de Hgtnos peixes desta área contaminada, o que pode serentendido como uma evidência de que o metal se encontra acumulado numaforma inócua. Os níveis de Hgtencontrados no músculo dos peixes provenientes do Laranjo foramsignificativamente elevados em todas as estações do ano, sem, contudo, exceder os limites regulamentados pela UE.Todavia, o potencial risco para a saúde humana não pode ser excluído dada aforte dependência da taxa de consumo de peixe de cada população. Este aspecto assume particular importância para o caso português, uma vez quePortugal é um dos maiores consumidores de peixe da Europa. Na avaliação da genotoxicidade, os peixes selvagens oriundos do Laranjo,pescados no Verão e Outono, demonstraram uma elevada frequência de ANE, evidenciando também uma correlação com os altos níveis de Hgtencontrados no sangue. Surpreendentemente, etendo em conta os níveis determinados no sangue, no Inverno não se observou indução de ANE. Numa tentativa deexplicar estefacto, foi avaliada a dinâmica hematológica pela determinação dafrequência de eritrócitos imaturos (EI), que sinalizou alterações (redução daeritropoiese e/ou o aumento da remoção de eritrócitos) capazes de mascarar aexpressão de genotoxicidade. No que respeita à experiência in situ, os peixes engaiolados no Laranjo mostraram um aumento generalizado no Hgthepático, sendo acompanhado pelos aumentos da actividade da CAT e de GSHt, assim como pela inibição daactividade da EROD. As gaiolas de fundo em LAR2 e LAR3 mostraram um aumento dos níveis hepáticos de Hgt e do conteúdo de GSHt, respectivamente, quando comparadas com as gaiolas de superfície, sublinhando a importânciada proximidade ao sedimento. Foi ainda demonstrada a relevância da absorçãodo mercúrio a partir da água, uma vez que a absorção via alimento foirestringida nesta componente. Analisando o efeito genotóxico do mercúrio,observou-se uma induçãode ANE no local mais próximo da fonte de contaminação (LAR3). Deste modo, foi possível observar uma correlação entre o Hgt acumulado no sangue e a genotoxicidade expressa pela frequência deANE. No geral, quer os peixes selvagens, quer os engaiolados, revelaram maioracumulação de Hgtno fígado, quando comparado com os níveis encontradosno músculo e no sangue. Assim, o fígado revelou-se como o órgão com maiorcapacidade de bioacumulação, provavelmente devido ao seu activo papel nadesintoxicação de xenobióticos. A ausência de dano peroxidativo neste órgãopoderá ser atribuída a esta capacidade de desintoxicação e/ou a uma eficaz defesa antioxidante. Globalmente, o mercúrio mostrou ser um agente genotóxico, tendoevidenciado a capacidade de inibir algumas respostas enzimáticas, não sepodendo, com base nos dados obtidos, considerar um indutor de stresse oxidativo. A estratégia adoptada, baseada na análise integrada de diferentesindicadores aplicados ao mugilídeo L. aurata, demonstrou a sua aplicabilidade na monitorização ambiental de contaminação por metais em águas costeiras.

Mercury contamination of aquatic ecosystems became a worldwideenvironmental problem, representing a worrying threat to biota. In this context, the intense mercury contamination historically observed at Laranjo basin, in Ria de Aveiro (Portugal), was the motivation for the present study.Hence, the main goals of this research were (i) to evaluate the health status ofthe local Liza aurata (gold grey mullet) population, and (ii) to improve the knowledge about mercury toxicity and its subjacent mechanisms, clarifying therelation between the environmental contamination and chemical, biochemicaland cytogenetic effects in fish. The present investigation is divided in two components, being the first based on a wild L. aurataseasonal sampling at the contaminated area (Laranjo basin = LAR), and the second, an in situ experiment where L. aurataspecimens were caged, during 3 days, at three different sites (LAR1, LAR2 and LAR3, increasing proximity to the mercury contamination source). To assessthe influence of the sediment distance on fish responses, at each site, one cagewas placed closed to the bottom and other in the surface. For bothcomponents, the results obtained at Laranjo basin were compared with the corresponding results in a low contaminated area – S. Jacinto. Total mercury (Hgt) concentration was quantified in the water column andsediment, as well as in three different target tissues – blood, liver and muscle. Biochemical/metabolic effects were assessed by measuring the followinghepatic oxidative stress indicators: catalase (CAT) and glutathione-S-transferase (GST) activities, total glutathione content (GSHt) and lipid peroxidation (LPO). In addition, the mercury interference on the hepatic cytochrome P450 (P450) dependent biotransformation was evaluated throughethoxyresorufin-O-deethylase (EROD) activity, total P450 content and itsdegradation (P420 content). In a cytogenetic level, the mercury genotoxicity was determined, using the erythrocytic nuclear abnormalities (ENA) assay.Taking into account the previous objectives, the correlation between Hgtlevels in liver and blood and respective responses was also investigated. Wild fish from Laranjo showed noalterations in antioxidant parameters (excluding a sporadic GSHtincrease), LPO or P450 parameters. Considering the concomitant increment on hepatic Hgtlevels, these results were regarded as an indication that metal was accumulated in a detoxified form. Muscle Hgt concentration was significantly increased in L. auratacaptured at Laranjo for all sampling seasons, although the EU regulatory limit was notexceeded. However, the potential risk to human health can not be excluded,taking into account the high fish consumption rate observed in Portugal. Wild L. auratafrom Laranjo displayed elevated ENA frequency in summerand autumn in concomitance with increased blood Hgt levels. Surprisingly, no ENA induction was observed in winter, where the highest blood Hgtlevel was measured. This particular result may be explained by an altered haematologicaldynamics related to high blood Hgtlevels, as supported by a decreased immature erythrocytes frequency, affecting the ENA generation. Considering the in situ experiment, fish caged at Laranjo showed a general hepatic Hgt increase, followed by an elevation of CAT activity and GSHt content, as well as an EROD activity inhibition. Bottom cages from LAR2 andLAR3 revealed higher hepatic Hgt levels and GSHt content, respectively, when compared with surface cages, underlining the importance of sedimentproximity. This caging experiment also demonstrated the relevance of aqueousmercury uptake, since food intake was restricted due to caging. Analyzing themercury genotoxicity, an ENA frequency induction was observed in LAR3, theclosest site to the contamination source. Moreover, a correlation between bloodHgt concentration and ENA frequency was found. Globally, both wild and caged fish revealed that liver accumulateshigher mercury concentrations, when compared with blood and muscle. Thus, liverwas found to be the organ with the most bioaccumulation capacity, probablydue to its role in xenobiotics detoxification. The absence of mercury-induced hepatic peroxidative damage can be attributed to an effective detoxificationand antioxidant defense. Mercury showed to be a genotoxic agent, being alsoresponsible by enzyme inhibition. However, based on the obtained results, thismetal was not confirmed as an oxidative stress inducer. The adopted strategy based on the integrated evaluation of differentindicators, using the mugilide L. aurataas biosensor, demonstrated its usefulness on the assessment of metal pollution in coastal ecosystems.