Efeitos genotóxicos e bioquímicos de xenobióticos em animais aquáticos

Abstract

No presente trabalho, foi estudado um largo espectro de efeitos genotóxicos e bioquímicos na tainha-garrento (Liza aurata). Nos Capítulos II e III são descritos os efeitos de exposição de curta duração ao fenantreno, um hidrocarboneto aromático policíclico (HAP). A exposição de curta duração (16 horas) demonstrou a capacidade deste composto induzir a actividade da enzima de fase I da biotransformação, etoxiresorufina O-desetilase (EROD), provocar decréscimos de integridade no ADN hepático e aumento de anomalias nucleares eritrocíticas (ANE). Em termos de respostas de stresse, os níveis plasmáticos de cortisol e glucose aumentaram face à exposição a este HAP. A exposição ao fenantreno induziu o decréscimo da glutationa peroxidase (GPx) nas guelras, enquanto que no fígado a actividade da GPx aumentou. No rim, a actividade da glutationa S-transferase (GST) foi inibida. Nas guelras, verificou-se um aumento da catalase. O fenantreno demonstrou igualmente a capacidade de induzir um aumento dos níveis de glutationa nas guelras e fígado. Estas respostas demonstraram a sensibilidade de L. aurata, a este HAP, realçando a especificidade das respostas em termos de órgãos. Apesar dos aumentos das defesas antioxidantes, o potencial tóxico deste composto foi demonstrado pelo aumento da peroxidação lipídica nos três órgãos. Nos capítulos seguintes, são descritas as respostas de L. aurata capturada na Ria de Aveiro, em locais com diferentes perfis de contaminação, inicialmente no Outono de 2005 (Capítulos III a IX) e posteriormente analisando respostas sazonais (Capítulos X e XI). A análise de respostas de stresse (cortisol, glucose e lactato) revelou que L. aurata capturada em Vagos (local contaminado por HAPs) apresentava níveis baixos de cortisol, enquanto que no Laranjo (local contaminado por mercúrio) apresentavam elevados níveis de glucose e lactato. Relativamente às hormonas do eixo hipotálamo – hipófise – tiróide (HHT), foram observados elevados níveis plasmáticos da hormona estimuladora da tiróide (TSH) nos organismos capturados no Laranjo, baixos níveis de tiroxina (T4) nos organismos da Barra (local sujeito a tráfego naval) e baixos níveis de triiodotironina (T3) no Rio Novo do Príncipe (próximo de um antigo efluente de pasta de papel), Laranjo e Vagos. A avaliação das defesas antioxidantes, dano oxidativo e genotóxico nas guelras, rim e fígado revelou diferenças significativas nas respostas dos órgãos. L. aurata capturada na Barra apresentou dano oxidativo nas guelras (Capítulo V). No rim foi detectada uma diminuição da integridade do ADN no Rio Novo do Príncipe e Vagos (Capítulo VI), enquanto que no fígado foi observado dano lipídico na Gafanha e Vagos (Capítulo VIII). O dano não esteve sempre associado a um decréscimo das defesas. As análises da água e do sedimento da Ria de Aveiro (Outono de 2005) revelaram elevadas concentrações de metais (Cd, Hg, Cu e Zn),principalmente, no Laranjo e Rio Novo do Príncipe. L. aurata capturada nestes locais apresentou os níveis mais elevados de metalotioninas hepáticas (Capítulo VII) que parecem responsáveis pela inexistência de danos no fígado (Capítulo VIII). O dano oxidativo no ADN, avaliado através da quantificação dos níveis plasmáticos de 8-hidroxi-2-desoxiguanosina (8-OHdG) e o dano clastogénico/aneugénico, avaliado através da quantificação da frequência de ANE, foram estudados, no Outono de 2005, em duas espécies de peixes (L. aurata e Dicentrarchus labrax - robalo) (Capítulo IX). Os resultados revelaram grande sensibilidade de D. labrax em termos de dano oxidativo no ADN na Gafanha, Rio Novo do Príncipe e Vagos, enquanto que L. aurata apresentou dano oxidativo apenas no Laranjo. O aumento da frequência de ANE apenas foi detectado em L. aurata, em Vagos, não se tendo detectado correlação entre estes dois parâmetros. O estudo sazonal (Maio de 2006 a Março de 2007) do dano oxidativo no ADN e frequência de ANE em L. aurata (Capítulo X) demonstrou a variação destes parâmetros com a estação do ano, apesar de não se ter verificado correlação com os parâmetros hidrológicos determinados. No entanto, no local de referência não se verificaram diferenças sazonais, o que sugere que estes biomarcadores reflectem variações de biodisponibilidade de contaminantes. A análise global dos resultados das diferentes estações do ano revelou que L. aurata capturada no Rio Novo do Príncipe e em Vagos apresentou maior susceptibilidade a dano oxidativo no ADN. No entanto, apenas L. aurata capturada em Vagos apresentou frequência de ANE superior à do local de referência. Os dados do estudo sazonal revelaram uma correlação entre dano oxidativo e ANE, sugerindo o stresse oxidativo como um possível mecanismo envolvido na formação de anomalias. A integridade do ADN das guelras, rim, fígado e sangue de L. aurata foi igualmente estudada ao longo de um ano (Capítulo XI), tendo-se verificado uma grande variabilidade ao longo deste período. Não foi demonstrada sensibilidade a um perfil de contaminação específico, tendo-se verificando variabilidade sazonal no local de referência. Globalmente, os resultados demonstraram a importância da utilização de uma bateria de biomarcadores na monitorização ambiental e a especificidade da resposta dos diferentes órgãos de L. aurata.

In the present research, a wide range of genotoxic and biochemical effects, were studied in golden grey mullet (Liza aurata). In Chapters II and III the effects of short-term exposure to phenanthrene, a polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH), are described. The short-term exposure (16 hours) demonstrated the capacity of this compound to induce the activity of the phase I biotransformation enzyme, ethoxyresorufin O-deethylase (EROD), provoke hepatic DNA integrity decrease and increased erythrocytic nuclear abnormalities (ENA). In terms of stress responses, plasma cortisol and glucose levels were increased after exposure to this PAH. Exposure to phenanthrene decreased gill glutathione peroxidase (GPx) activity, whereas in liver GPx activity was increased. In kidney, glutathione S-transferase (GST) activity was inhibited. In gill, an increase in catalase activity was observed. Phenanthrene also demonstrated the capacity to induce increased levels of glutathione in gill and liver. These responses demonstrated L. aurata sensitivity to this PAH, highlighting organ-specific responses. Despite the increased antioxidant defences, the toxic potential of this compound was demonstrated by the increase in lipid peroxidation in the three organs. In the following chapters, the responses of L. aurata captured in Ria de Aveiro, at sites with different contamination profiles, are described, initially in autumn 2005 (Chapters III to IX) and afterwards analysing seasonal responses (Chapters X and XI). The analysis of stress responses (cortisol, glucose and lactate) revealed that L. aurata captured at Vagos (site contaminated with PAHs) displayed low cortisol levels whereas at Laranjo (mercury contaminated site) they displayed high levels of glucose and lactate. Concerning hormones from the hypothalamus-pituitary-thyroid (HPT) axis, high levels of plasma thyroid stimulating hormone (TSH) were observed in fish caught at Laranjo, low levels of thyroxine (T4) in fish from Barra (site subject to naval traffic) and low triiodothyronine (T3) levels found at Rio Novo do Príncipe (near former pulp mill effluent), Laranjo and Vagos. The evaluation of antioxidant defences, oxidative and genetic damage in gill, kidney and liver revealed significant differences in organ responses. In gill, oxidative damage was found in Barra (Chapter V); in kidney decreased DNA integrity was found in Rio Novo do Príncipe and Vagos (Chapter VI) whereas in liver lipid peroxidation was found in Gafanha and Vagos (Chapter VIII). Damage was not always associated with decreased defences. High levels of metals (Cd, Hg, Cu e Zn) were detected in water and sediments of Ria de Aveiro (Autumn 2005), mainly at Laranjo and Rio Novo do Príncipe. L. aurata captured at these sites displayed the highest levels of hepatic metallothionein that seem responsible for the lack of damage in liver (Chapter VIII). The oxidative DNA damage, assessed as plasma 8-hydroxy-2 -deoxyguanosine (8-OHdG) and the clastogenic/aneugenic damage, assessed as ENA frequency, were studied in two species (L. aurata and Dicentrarchus labrax – sea bass) (Chapter IX). Results revealed high sensitivity of D. labrax in terms of oxidative DNA damage at Gafanha, Rio Novo do Príncipe and Vagos, whereas the L. aurata only displayed oxidative DNA damage in Laranjo. Increased frequency of ENA was only detected in L. aurata, at Vagos. No correlation was found between the two parameters. The seasonal (May 2006 to March 2007) study of L. aurata oxidative DNA damage and ENA frequency (Chapter X) revealed variation of these parameters along the different seasons of the year, despite no correlation was found with the assessed hidrological factors. However, at the reference site no seasonal differences were displayed, suggesting that these biomarkers reflected variations in the bioavailability of contaminants. The analysis of data obtained in the different seasons of the year revealed that L. aurata captured in Rio Novo do Príncipe and Vagos showed higher sensitivity to oxidative DNA damage. However, only L. aurata captured at Vagos displayed higher ENA frequency than the reference site. The data from the seasonal study revealed a correlation between oxidative DNA damage and ENA, suggesting that oxidative stress may be a possible mechanism involved in abnormalities formation. The DNA integrity of L. aurata gill, kidney, liver and blood was also assessed over a one year period (Chapter XI), and a high variability was observed. However, DNA integrity did not show sensitivity to a particular contamination profile. Furthermore, seasonal variations were also found in the reference site. Globally, results demonstrated the importance of selecting a battery of biomarkers in environmental monitoring and the L. aurata organ-specific responses.