Avaliações meta-analíticas dos efeitos de diferentes contaminantes em biomarcadores de estresse oxidativo, biotransformação e neurotoxicidade

Abstract

Resumo: Existe uma grande pressão ambiental causada pela liberação de diversos compostos químicos em ecossistemas aquáticos, como poluentes orgânicos persistentes (POPs), provenientes de distintas fontes. Dioxinas e hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) são acidentalmente lançados ao ambiente como poluentes, enquanto compostos organoclorados ou bifenilas policloradas são intencionalmente introduzidos como agrotóxicos ou fluidos refrigerantes de equipamentos elétricos. HPAs e agrotóxicos estão entre os POPs mais comumente estudados, tendo um grande impacto em peixes e outros organismos aquáticos. A toxicidade desses compostos em peixes pode estar associada ao processo de metabolização, à indução de estresse oxidativo ou à inibição da função neuromuscular. Biomarcadores representativos dos sistemas de defesa antioxidante, de biotransformação, e de vias colinérgicas são comumente utilizados em ecotoxicologia para detectar a presença e efeito de HPAs e agrotóxicos. A fim de compreender e sintetizar os efeitos desses POPs em biomarcadores de peixes, foram conduzidas revisões sistemáticas e metaanálises, apresentadas aqui em três capítulos. O primeiro capítulo avaliou os efeitos de HPAs em biomarcadores de biotransformação e de estresse oxidativo. Além de estimar o efeito global de HPAs, buscou-se compreender a contribuição de diferentes moderadores de efeito (i.e., fontes de variação), como abordagem experimental, habitat, rota de exposição dos compostos e interação entre concentração e tempo. O segundo e terceiro capítulos tratam dos efeitos de agrotóxicos nas médias e na variabilidade biomarcadores de neurotoxicidade, e de estresse oxidativo e biotransformação, respectivamente. Assim como o primeiro capítulo, avaliou-se o efeito global e também a influência de moderadores de efeito, como a idade e tamanho do peixe na resposta de colinesterases (ChEs), e o sexo do peixe em enzimas de biotransformação e antioxidantes. O efeito global dos HPAs e agrotóxicos foi significativo para grande parte dos biomarcadores. Entre eles, a atividade da etoxiresorufina-Odesetilase (EROD) e das ChEs revelaram-se indicadores robustos dos efeitos de HPAs e agrotóxicos em peixes, respectivamente. Já a catalase (CAT), talvez devido a variabilidade inerente de sua atividade, demonstrou ser um indicador pouco consistente. Os resultados obtidos nos três capítulos demonstraram que as revisões sistemáticas e meta-análises são ferramentas poderosas para sintetizar dados ecotoxicológicos. Desta maneira, foi possível apresentar um quadro abrangente de como importantes biomarcadores respondem a esses contaminantes. Além disso, a meta-análise de variância trouxe uma nova perspectiva sobre os efeitos de contaminantes e apontou para uma nova direção de pesquisa. Por fim, as revisões identificaram lacunas na área de toxicologia, como o baixo número de estudos avaliando efeitos de agrotóxicos ambientalmente relevantes (e.g., neonicotinóides), ou mensurando níveis de glutationa (GSH) e enzimas associadas após exposição a HPAs. Novos estudos podem utilizar os resultados aqui obtidos para direcionar e definir protocolos experimentais, bem como atividades de monitoramento ambiental.

Abstract: The release of several chemical compounds in aquatic ecosystems, such as persistent organic pollutants (POPs) causes an enormous environmental pressure. Dioxins and polycyclic aromatic hydrocarbon (PAHs) are accidentally released as pollutants, while organochlorine compounds and polychlorinated biphenyls (PCBs) are deliberately introduced as pesticides or coolant for electrical equipment. PAHs and pesticides are one of the most commonly studied POPs, having a great impact in fish and other aquatic organisms. Their toxicity in fish might be associated to the metabolization process, oxidative stress induction, or the inhibition of neuromuscular function. Biomarkers representing the antioxidant defense and biotransformation systems, and cholinergic pathways are frequently used in ecotoxicology to detect the presence and effects of PAHs and pesticides. To comprehend and summarize these effects in fish biomarkers, systematic reviews and meta-analyses were conducted and presented here in three chapters. The first chapter assessed PAHs effects on biotransformation and oxidative stress biomarkers. Besides estimating PAHs global effect, this chapter aimed to evaluate the influence of different moderators of effect (i.e., sources of variation), such as experimental approach, habitat, exposure route and interaction of time and concentration. The second and third chapters investigate the effects of pesticides on means and variability of biomarkers of neurotoxicity, oxidative stress and biotransformation. As with the first chapter, it was estimated the global effect and the influence of moderators, such as fish age and size on cholinesterases (ChEs) responses, fish sex on biotransformation and antioxidant enzymes. The global effect of PAHs and pesticides was significant for most biomarkers. Among them, ethoxyresorufin-O-deethylase (EROD) activity and ChEs were revealed as robust indicators of HPAs and pesticides effects on fish, respectively. Whereas catalase (CAT), perhaps due to an inherent activity variability, has demonstrated to be little consistent. The results obtained in the three chapters show systematic reviews and meta-analyses are powerful tools able to summarize ecotoxicological data. Therefore, it was possible to present a broad picture of how important biomarkers respond to these contaminants. Additionally, the meta-analysis of variance has a brought a new perspective on contaminant effects and pointed to a new direction in terms of research. Finally, the reviews identified research gaps in toxicology, including the low number of studies on the effects of environmentally relevant pesticides (e.g., neonicotinoids), or measuring levels of glutathione (GSH) and related enzymes after PAHs exposure. New studies may use the results found here to direct and define experimental protocols, as well as environmental monitoring activities.