Publicação

Mechanisms of cadmium toxicity in fish: osmoregulatory responses

Detalhes bibliográficos
Resumo:	O cádmio é um metal não‐essencial, motivo de preocupação devido à sua toxicidade quer para os organismos aquáticos quer para os humanos. Este metal pode entrar no ambiente através de diversas fontes antropogénicas, tais como os subprodutos de refinaria de zinco, combustão do carvão, resíduos de minas, processos de galvanoplastia, produção de ferro e aço, pigmentos, fertilizantes e pesticidas. Os peixes eurialinos são modelos experimentais úteis, amplamente utilizados para avaliar a saúde dos ecossistemas aquáticos e os mecanismos toxicológicos de diferentes contaminantes. A salinidade vs osmolaridade de habitats aquáticos pode ser bastante variável. Estes animais desenvolveram mecanismos capazes de manter o seu equilíbrio osmótico e iónico, mesmo perante grandes variações na concentração salina da água na qual vivem. O cádmio pode exercer uma vasta gama de efeitos patológicos em peixes. No entanto, está bem estabelecido que existem diferenças na sensibilidade ao Cd entre espécies e que, fatores ambientais como a temperatura da água, a concentração de oxigénio, pH, dureza, alcalinidade, níveis de carbono orgânico dissolvido e salinidade podem afetar significativamente a acumulação do metal e a sua toxicidade. Assim, existem inúmeras variáveis que devem ser tidas em conta ao fazer uma avaliação toxicológica dos efeitos de metais em peixes. No presente estudo foram utilizadas, como modelos animais, duas espécies eurialinas de água doce e de água salgada: Oreochromis niloticus e Sparus aurata, respetivamente. Os peixes foram expostos a diferentes concentrações de cádmio, através da água ou através de injeção intraperitoneal e durante períodos distintos. De modo a avaliar o papel da salinidade sobre os mecanismos de toxicidade do cádmio e, por conseguinte, na osmorregulação dos peixes, as experiências foram realizadas em água doce, água salobra e água salgada. A avaliação de alterações histopatológicas na brânquia é reconhecida como um método rápido e válido para determinar os danos causados nos peixes pela exposição a poluentes. Tilápias expostas ao Cd na água (25 mg L‐1 CdCl2) durante 96h mostraram algumas lesões na estrutura da brânquia, nomeadamente edema intersticial, vasodilatação no eixo vascular das lamelas, destacamento do epitélio lamelar e proliferação do epitélio filamentar. Além disso, a fusão de lamelas, como resultado da hiperplasia e hipertrofia epitelial, rutura do sistema de células pilar, aneurismas e necrose, também estiveram presentes. Usando a mesma espécie e a mesma concentração de contaminante, este trabalho mostrou que o Cd também pode ser referido como um composto desregulador endócrino, exercendo a sua ação nos eixos hipotálamo‐pituitária‐interrenal (HPI) e hipotálamopituitária‐ tiroide (HPT). Foram ainda observados aumentos significativos dos níveis plasmáticos de cortisol e de glucose, bem como uma redução significativa e sustentada da concentração da hormona T3. O aumento dos níveis de glucose, lactato e cortisol no plasma, bem como respostas de stresse oxidativo, nomeadamente o aumento da peroxidação lipídica e carboxilação das proteínas, revelaram uma condição de stresse generalizado em ambas as espécies (O. niloticus e S. aurata) expostas ao cádmio por injeção intraperitoneal. Em tilápia exposta a doses subletais (1,25 e 2,5 mg Cd kg‐1 peso) de cádmio, em água doce, foram ainda observadas alterações na atividade da N+/K+‐ATPase e perturbações na regulação iónica. É geralmente aceite que o aumento da salinidade reduz a toxicidade do cádmio pela formação de complexos não disponíveis aos organismos aquáticos. Mecanismos de toxicidade diferentes, em função da salinidade do meio, assim como, diferenças entre espécies, sugerem que a fisiologia, e não só a geoquímica, desempenha um papel fundamental na determinação de quão sensível é um organismo ao cádmio e como a salinidade altera a sua toxicidade. Para elucidar os efeitos da exposição ao Cd na osmorregulação, perante alterações da salinidade do meio, espécimes de O. niloticus e S. aurata foram expostos a doses subletais de Cd (por injeção intraperitoneal) e submetidos a água salobra e hipersalina, respetivamente. Nestas condições, o cádmio afetou de forma adversa a atividade da N+/K+‐ATPase, embora sem perturbação da homeostasia iónica dos peixes. A proliferação celular, aumento da expressão das proteínas de choque térmico (HSP) e respostas de stress oxidativo, contribuíram para minimizar os efeitos adversos do Cd na capacidade de resposta de osmorregulação perante os desafios de salinidade. Este estudo fornece algumas indicações acerca dos mecanismos de toxicidade do Cd quer ao nível fisiológico quer bioquímico. Perturbações na osmorregulação e equilíbrio iónico, alterações na atividade da N+/K+‐ATPase e alterações a nível oxidativo, são efeitos da exposição a curto prazo ao Cd, que podem ser integrados num modelo de estudo e avaliação mais abrangente do seu impacto ambiental.
Autores principais:	Santos, Sofia Gabriel Garcia
Assunto:	Cádmio Toxicidade Teleósteos Osmorregulação
Ano:	2016
País:	Portugal
Tipo de documento:	tese de doutoramento
Tipo de acesso:	acesso aberto
Instituição associada:	Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro
Idioma:	inglês
Origem:	Repositório da UTAD

Descrição
Resumo:	O cádmio é um metal não‐essencial, motivo de preocupação devido à sua toxicidade quer para os organismos aquáticos quer para os humanos. Este metal pode entrar no ambiente através de diversas fontes antropogénicas, tais como os subprodutos de refinaria de zinco, combustão do carvão, resíduos de minas, processos de galvanoplastia, produção de ferro e aço, pigmentos, fertilizantes e pesticidas. Os peixes eurialinos são modelos experimentais úteis, amplamente utilizados para avaliar a saúde dos ecossistemas aquáticos e os mecanismos toxicológicos de diferentes contaminantes. A salinidade vs osmolaridade de habitats aquáticos pode ser bastante variável. Estes animais desenvolveram mecanismos capazes de manter o seu equilíbrio osmótico e iónico, mesmo perante grandes variações na concentração salina da água na qual vivem. O cádmio pode exercer uma vasta gama de efeitos patológicos em peixes. No entanto, está bem estabelecido que existem diferenças na sensibilidade ao Cd entre espécies e que, fatores ambientais como a temperatura da água, a concentração de oxigénio, pH, dureza, alcalinidade, níveis de carbono orgânico dissolvido e salinidade podem afetar significativamente a acumulação do metal e a sua toxicidade. Assim, existem inúmeras variáveis que devem ser tidas em conta ao fazer uma avaliação toxicológica dos efeitos de metais em peixes. No presente estudo foram utilizadas, como modelos animais, duas espécies eurialinas de água doce e de água salgada: Oreochromis niloticus e Sparus aurata, respetivamente. Os peixes foram expostos a diferentes concentrações de cádmio, através da água ou através de injeção intraperitoneal e durante períodos distintos. De modo a avaliar o papel da salinidade sobre os mecanismos de toxicidade do cádmio e, por conseguinte, na osmorregulação dos peixes, as experiências foram realizadas em água doce, água salobra e água salgada. A avaliação de alterações histopatológicas na brânquia é reconhecida como um método rápido e válido para determinar os danos causados nos peixes pela exposição a poluentes. Tilápias expostas ao Cd na água (25 mg L‐1 CdCl2) durante 96h mostraram algumas lesões na estrutura da brânquia, nomeadamente edema intersticial, vasodilatação no eixo vascular das lamelas, destacamento do epitélio lamelar e proliferação do epitélio filamentar. Além disso, a fusão de lamelas, como resultado da hiperplasia e hipertrofia epitelial, rutura do sistema de células pilar, aneurismas e necrose, também estiveram presentes. Usando a mesma espécie e a mesma concentração de contaminante, este trabalho mostrou que o Cd também pode ser referido como um composto desregulador endócrino, exercendo a sua ação nos eixos hipotálamo‐pituitária‐interrenal (HPI) e hipotálamopituitária‐ tiroide (HPT). Foram ainda observados aumentos significativos dos níveis plasmáticos de cortisol e de glucose, bem como uma redução significativa e sustentada da concentração da hormona T3. O aumento dos níveis de glucose, lactato e cortisol no plasma, bem como respostas de stresse oxidativo, nomeadamente o aumento da peroxidação lipídica e carboxilação das proteínas, revelaram uma condição de stresse generalizado em ambas as espécies (O. niloticus e S. aurata) expostas ao cádmio por injeção intraperitoneal. Em tilápia exposta a doses subletais (1,25 e 2,5 mg Cd kg‐1 peso) de cádmio, em água doce, foram ainda observadas alterações na atividade da N+/K+‐ATPase e perturbações na regulação iónica. É geralmente aceite que o aumento da salinidade reduz a toxicidade do cádmio pela formação de complexos não disponíveis aos organismos aquáticos. Mecanismos de toxicidade diferentes, em função da salinidade do meio, assim como, diferenças entre espécies, sugerem que a fisiologia, e não só a geoquímica, desempenha um papel fundamental na determinação de quão sensível é um organismo ao cádmio e como a salinidade altera a sua toxicidade. Para elucidar os efeitos da exposição ao Cd na osmorregulação, perante alterações da salinidade do meio, espécimes de O. niloticus e S. aurata foram expostos a doses subletais de Cd (por injeção intraperitoneal) e submetidos a água salobra e hipersalina, respetivamente. Nestas condições, o cádmio afetou de forma adversa a atividade da N+/K+‐ATPase, embora sem perturbação da homeostasia iónica dos peixes. A proliferação celular, aumento da expressão das proteínas de choque térmico (HSP) e respostas de stress oxidativo, contribuíram para minimizar os efeitos adversos do Cd na capacidade de resposta de osmorregulação perante os desafios de salinidade. Este estudo fornece algumas indicações acerca dos mecanismos de toxicidade do Cd quer ao nível fisiológico quer bioquímico. Perturbações na osmorregulação e equilíbrio iónico, alterações na atividade da N+/K+‐ATPase e alterações a nível oxidativo, são efeitos da exposição a curto prazo ao Cd, que podem ser integrados num modelo de estudo e avaliação mais abrangente do seu impacto ambiental.