The effects of xenobiotics in biomarkers of porcellionides pruinosus

Abstract

A enorme quantidade de contaminantes quer produzidos pelo Homem (p.e. PHAs, pesticidas, organofosfatos, organocloretos, PBDEs), quer presentes na natureza (p.e. metais) tem um efeito significativamente adverso nos organimos encontrados no meio ambiente. Nos últimos anos, vários biomarcadores têm sido usados na avaliação do efeito de contaminantes no meio ambiente, contudo quase nenhuma informação se centrou no uso desta ferramenta em organismos detritívoros como os isópodes. As reservas energéticas (açucares, lipidos e proteínas) são essenciais para os requisitos de manutenção, crescimento e reprodução de qualquer organismo. As reservas energéticas juntamente com os parâmetros actividade dos sistema de transporte de electrões (STE) e alocação de energia celular (AEC) podem fornecer-nos informação sobre a condição dos organismos quando afectados por contaminantes. Organismos de solo, com o isópode Porcellionides pruinosus, são essenciais para o bom funcionamento dos ecossistemas. Como macrodecompositores, alimentando-se principalmente de matéria vegetal morta, têm um papel importante na cadeia detritívora, através da fragmentação do húmus e pela estimulação e/ou ingestão de fungos e bactérias. São, por isso, organismos importantes na reciclagem de nutrientes. O uso destas espécies chave, juntamente com biomarcadores e conteúdos energéticos poderá ser uma boa ferramenta na avaliação de risco ambiental (ARA). Neste estudo foi avaliado o efeito dos contaminantes zinco e diazinão fornecido por exposição a comida contaminada no isópode Porcellionides pruinosus (Brandt 1833). O estudo baseou-se principalmente no padrão observado nos biomarcadores e nas reservas energéticas para dois tempos de exposição e duas concentrações, já posteriormente descritas como provocando nenhum efeito ou pouco efeito.(5.5 mg zinco/g folha seca, 9.5 mg zinco/g folha seca e de 17.5 μg diazinão/g folha seca, 175 μg diazinão/g folha seca, respectivamente). Para os biomarcadores o tempo de exposição foi de 96h e 7 dias e para as reservas energéticas foi de 7 dias e 14 dias. Os biomarcadores testados foram a acetilcolinesterase (ACHE), lactato desidrogenase (LDH), glutationa S-transferase (GST), glutationa peroxidase (GPx), catalase (CAT) e peroxidação lipídica (LPO). As reservas e conteúdos energéticos medidos foram açúcares, lipidos, proteínas, STE e AEC. Para a exposição a zinco, os biomarcadores GST, CAT e LPO parecem corresponder aos resultados obtidos em outros trabalhos. As reservas energéticas afectadas com uma diminuição significativa foram os açúcares, apresentando também um decréscimo nos valores de ETS e CEA. A exposição a diazinão apresentou diferenças significativas apenas para a ACHE, não apresentado nenhum dos outros biomarcadores alterações de padrões na sua actividade, excepto a GPx para um tempo de exposição de 14 dias. Os lipidos e açúcares foram afectados pela exposição a diazinão e verificou-se também uma diminuição na AEC.

ABSTRACT: The enormous amount of contaminants produced by man (i.e. PAHs, pesticides, organophosphates, organochlorides, PBDEs), or that can be found in nature (i.e. metals) has a significant adverse effect on organisms present in the environment. In recent years the biomarkers have been used to evaluate the effects of these contaminants in the environment, but few data has been focused on this assessment tool using detritivorous key-organisms like isopods. Energy reserves (carbohydrates, lipids and proteins) are important for the maintenance, growth and reproduction requirements of any organism. Energy reserves along with the electron transport system activity (ETS) and with the cellular energy allocation (CEA) can give us information about the organisms “status” when affected by the contaminants. Soil key-dwelling organisms like the isopod Porcellionides pruinosus, are essential to the ecosystems’ functions. As macrodecomposers (feeding mainly on decaying plant material) they play an important role in the detritus food chain, through litter fragmentation and stimulating and/or ingesting fungi and bacteria that are important in the cycling of nutrients. The use of these key species along with biomarkers and energy budgets can be a good environmental risk assessment (ERA) endpoint In this work the effects of two environmental contaminants (zinc and diazinon) through food exposure were studied using the isopod Porcellionides pruinosus (Brandt 1833). The study is mainly focused on the effect patterns observed for the biomarkers and energy reserves for two time exposure and two concentrations presented as NOEC and LOEC on previous studies(5.5 μg zinc/g dry leaf, 9.5 μg zinc/g dry leaf and 17.5μg diazinon/g dry leaf, 175μg diazinon/g dry leaf respectively). For biomarkers the exposure time was 96h and 7-days, as for the energy reserves was 7-days and 14-days. The biomarkers tested were acetylcholinesterase (AChE), lactate dehydrogenase (LDH), glutathione S-transferase (GST), glutathione peroxidase (GPx), catalase (CAT) and lipid peroxidation (LPO). The energy reserves and budget tested were: carbohydrates, lipids, proteins, electrons transport system activity (ETS) and cellular energy allocation (CEA). For zinc exposure the biomarkers GST, CAT and LPO seem to correlate with results obtained for other works. The energy reserves affected were the cabohydrates with significant decrease in their content along with a decrease in both ETS and CEA. The diazinon exposure showed only significative results for AChE, with no changes in all the other biomarkers activity, except the GPx for a 14-day exposure. The energy reserves were affect by a decrease in the carbohydrate and lipid content along with a decrease in the CEA.