Impacto de fatores naturais e antrópicos sobre o metabolismo de nototenióides antárticos

Abstract

Resumo: A ictiofauna antártica evoluiu ao longo dos últimos milhões de anos isolada e sob a pressão seletiva de temperaturas baixas e estáveis. Os níveis elevados de fluoreto da carapaça do krill antártico não exerce efeito tóxico sobre os organismos que se alimentam desse crustáceo. Contudo, não existem estudos mostrando o efeito desse halogênio sobre o metabolismo de peixes antárticos, principalmente, sob condições de estresse térmico e hiposalino. A presença humana na Antártica motivou a elaboração de um amplo protocolo de proteção ambiental, o qual recomenda o desenvolvimento de pesquisas científicas voltadas ao monitoramento ambiental. O descarte de esgotos tem gerado preocupações quanto ao seu possível impacto sobre os ecossistemas marinhos. O presente estudo avaliou os efeitos do: a) fluoreto sobre o metabolismo hepático de N. rossii; b) efluente do esgoto da Estação Antártica Comandante Ferraz (EACF) sobre o metabolismo do fígado, rins, brânquias e músculo, bem como sobre os níveis de constituintes plasmáticos de N. rossii e N. coriiceps. Os níveis teciduais de enzimas do metabolismo energético, defesa antioxidante e do catabolismo de L-arginina foram utilizadas como indicadores metabólicos. A capacidade hepática de metabolizar xenobióticos foi avaliada pelos níveis da enzima etoxiresorufin-o-dietilase (EROD). Os experimentos com fluoreto trófico combinaram duas temperaturas (0 e 4 oC), duas salinidades (35 e 20 psu) e duas condições tróficas (com e sem fluoreto). Os experimentos com efluente foram conduzidos: a) no curto prazo (96 h), com ambas espécies e com o efluente do esgoto diluído à 0,5% (v/v); b) no longo prazo (25 dias), apenas com N. rossii, mas com o efluente do esgoto diluído à 0,05% e 0,5% (v/v). O metabolismo hepático de N. rossii não foi modulado pelo fluoreto trófico em nenhuma das condições termo-salinas experimentais, diferente de peixes não antárticos, em que o fluoreto trófico é capaz de causar lesões histopatológicas e provocar alterações metabólicas. Nos experimentos com esgoto, com N. rossii e N. coriiceps, ficou evidente que: a) brânquias e rins modularam positivamente os níveis de enzimas do metabolismo energético, embora, no curto prazo, ocorreu redução dos níveis de hexoquinase; b) fígado elevou o potencial gliconeogênico e glicogenolítico, e manteve os níveis glicêmicos de N. rossii, mas não de N. coriiceps, que evoluiu para hipoglicemia; c) o marcador do potencial energético de osmorregulação branquial não foi alterado; d) N. rossii manteve níveis plasmáticos mais elevados de substratos energéticos e eletrólitos não proteicos do que N. coriiceps; e) o tecido muscular reduziu o potencial ativador de glicose, mas elevou o seu potencial aeróbio gerador de ATP; f) o aumento dos níveis de enzimas da defesa antioxidante ficou mais evidente nos rins e fígado; g) brânquias e rins modularam positivamente o metabolismo argininolítico no curto prazo; h) os níveis de EROD hepática não foram modulados em N. coriiceps, mas sofreram redução em N. rossii, tanto no curto como no longo prazo. Em ambas as espécies, o efluente do esgoto diluído foi capaz de alterar os níveis de enzimas do metabolismo energético, principalmente nas brânquias e rins, sugerindo um profundo aumento na demanda energética desses tecidos. Embora próximas na escala filogenética, N. rossii e N. coriiceps apresentaram respostas metabólicas distintas frente ao efluente do esgoto da EACF. O estudo mostrou que os níveis de enzimas do metabolismo energético dessas duas espécies de peixes são potenciais biomarcadores de poluição por esgoto na Antártica.

Abstract: The Antarctic ichthyofauna evolved in isolation under the selective pressure of low and stable temperature during the last few million years. The elevated levels of fluoride present in the carapace of Antarctic krill do not appear to have any toxic effects on the organisms that feed on it. However, as far as we are aware there are no studies about the effect of this halogen on Antarctic fish metabolism particularly when subjected to thermal and hypo-saline stress. The increased human activity in this region has resulted in the Antarctic protection protocol that calls for increased research for monitoring the environment. The discharge of sewage in the region has raised questions about its possible effects on the marine ecosystems. The present study investigates the effects of a) fluoride on the hepatic metabolism on N. rossii; b) sewage from the Antarctic station Commandant Ferraz (EACF) on the hepatic, renal, gill and muscle metabolism as well as on the plasma constituents in the fishes N. rossii and N. coriiceps. The activity of the enzymes involved in the energy metabolism, antioxidant defense and the catabolism of L-arginine were used as metabolic indicators. The hepatic capacity to metabolize xenobiotics was evaluated by the enzyme ethoxyresorufin-O-deethylase (EROD). Experiments involving tropic fluoride were conducted using a combination of two temperatures (0 and 4oC), two salinities (35 and 20 psu) and two trophic fluoride (with and without) conditions. Experiments involving sewage were conducted for a) short term (96 hours) with both the species with sewage diluted to 0.5% (v/v); b) long term (25 days) with only N. rossii, but with the sewage diluted to 0.05% (v/v) and 0.5% (v/v). The hepatic metabolism of N.rossii, was not modulated by trophic fluoride in any of the experimental conditions. This is in contrast to non-Antarctic fishes were elevated trophic fluoride cause histo-pathologic lesions and altered the hepatic metabolism. In experiments with sewage, with both species a) the enzymes involved in the energy metabolism of both gills and kidneys were positively modulated, though for a short term there was a reduction in hexokinase; b) the liver elevated the glyconeogenic and glycogenolitic potential and retained the glycemic levels in N. rossii, but not in N. coriiceps which developed hypoglycemia; c) the gill osmoregulation energy potential marker was not altered in either species; d) N. rossii had higher plasma levels of energy substrates and non-protein electrolytes compared to N. coriiceps; e) muscle tissue reduced the glucose potential activator, but elevated the ATP aerobic generation potential in both species; f) the elevation of anti oxidant defense enzymes was most evident in the kidneys and liver; g) the gills and kidneys positively modulated the arginine metabolism for the short term; h) Hepatic EROD were not modulated in N. coriiceps, but was reduced in N. rossii for both the long and short term. In both species, diluted sewage altered the energy metabolism enzymes, particularly in the gills and kidneys, indicating a large increase in the energy demands in tissues of these two organs. Even though the two species N. rossii and N. coriiceps, are philogenetically close, they have distinct response on exposure to sewage from EACF. The study shows that the enzymes involved in the energy metabolism of these two fish species can be candidate biomarkers of sewage pollution in the Antarctic.