Zebrafish early life-stages and adults as a tool for ecotoxicity assessment

Abstract

O peixe-zebra (Danio rerio) é um vertebrado modelo grandemente utilizado em investigação científica em todo o mundo. Nas últimas décadas, foram desenvolvidos protocolos e técnicas que permitem o uso deste organismo na avaliação de ecotoxicidade. Com o presente trabalho pretendeu-se aplicar múltiplas técnicas para avaliar a toxicidade de diferentes químicos em Danio rerio a nível letal e subletal (embriotoxicidade, genotoxicidade e biomarcadores) realizando testes com embriões e adultos. Numa primeira fase foram selecionados químicos representativos de diferentes tipos de contaminação ambiental. O dicromato de potássio (metal pesado), o triclosão (bactericida) e as δ-endotoxinas (toxinas Bt) foram escolhidos com base nos seus diferentes modos de ação, uso e potecial risco ecológico. Foram realizados ensaios ecotoxicológicos utilizando o peixe-zebra nos diferentes estádios do seu ciclo de vida. Os protocolos da OECD “Fish, Acute Toxicity Test” e “Fish Embryo Test” foram adoptados para avaliação da toxicidade aguda, alterações comportamentais e embriotoxicidade (no caso dos testes com embriões). Foram ainda incluidos ensaios para determinação da actividade de algumas enzimas (colinesterase (ChE), glutationa-S-transferase (GST) e lactato desidrogenase (LDH)) e da genotoxicidade (teste do micronúcleo, anomalias nucleares e teste do cometa). Os resultados mostraram que os testes com embriões são muito mais informativos que os testes com adultos visto que incluem uma gama de endpoints mais vasta, permitindo obter um “perfil de toxicidade” específico para cada químico testado. Os efeitos a nível do desenvolvimento embrionário (anomalias e atrasos) e os biomarcadores mostraram ser os endpoints testados mais sensíveis. O teste com embriões de zebrafish mostrou assim ser uma óptima ferramenta para avaliação da toxicidade contribuindo para uma melhor compreensão dos efeitos dos tóxicos abordados e uma melhor perspectiva do seu risco ambiental.

The zebrafish (Danio rerio) is a model vertebrate extensively used in scientific investigation worldwide. In the last decades, protocols and techniques have been developed in order to evaluate the effects of chemicals at different levels of biological organization of this species and to characterize the lethal and sublethal effects of pollutants. The main aim of this study was to assess the toxicity of different classes of chemicals to Danio rerio at lethal and sublethal levels applaying multiple techniques (embryotoxicity, genotoxicity and biomarkers) with adults and embryos. In the first phase of this study was the selection of chemicals in order to contemplate different type of contaminants. Potassium dichromate (heavy metal), triclosan (biocide) and δ-endotoxins (Bt toxinsbiopesticide) were selected due to their different modes of action, use and potential environmental risk. Ecotoxicological assays were performed using different life-stages of zebrafish. The OECD protocols “Fish, Acute Toxicity Test” and “Fish Embryo Test” were followed. Acute toxicity, behavioral alterations and embryotoxicity were evaluated. Adaptations in OECD protocols were performed in order to enable tissue sampling to be used in enzymatic activity assays (acetylcolinesterase – ChE; glutatione-S-trasferase – GST, lactate desidrogenase – LDH) in genotoxixity assays (micronuclei and COMET) and in citotoxicity assays (nuclear abnormalities). Results obtained showed that Danio rerio early-life stages test is much more informative than test with adult fish as they include a wide range of endpoints allowing the obtaining of a more specific toxicity profile for each chemical tested. Effects on embryonic development (anomalies and delays) and biomarkers seemed to be the most sensitive endpoints. Zebrafish embryo test showed to be an excellent tool for toxicity evaluation contributing for a better understanding of the effects of the selected chemicals and for a more accurate prespective of their environmental risk.