Avaliação dos efeitos do cobre em duas espécies de ciclídeos (Geophagus brasiliensis e Oreochromis niloticus) utilizando multi-biomarcadores

Abstract

Resumo: Os efeitos dos metais em organismos aquáticos foram evidenciados no início do século XX, inclusive com o cobre sendo citado nesse período. O cobre é um dos metais mais abundantes na natureza e essencial para o funcionamento do metabolismo dos organismos, pois atua como cofator de enzimas, porém, quando se apresenta em concentrações altas, ele pode ser tóxico. Geophagus brasiliensis (nativa) e Oreochromis niloticus (invasora) apresentam semelhanças comportamentais e fisiológicas além de apresentarem sobreposição de nichos nos ambientes aquáticos do Brasil. As respostas biológicas destas espécies também têm sido alvo de diversos estudos na área da ecotoxicologia. Dentre estas respostas estão os biomarcadores que são ferramentas utilizadas para avaliar os efeitos de xenobióticos em organismos aquáticos tanto no campo como em laboratório. A genotoxicidade, alterações enzimáticas, alterações histopatológicas e a bioconcentração estão entre os biomarcadores mais utilizados. O objetivo deste trabalho é aplicar a abordagem de biomarcadores em duas espécies para avaliar os efeitos do cobre de níveis sub-individuais e reprodutivos. Para isso foram avaliadas as respostas de multi-biomarcadores referentes as respostas sub-individuais dos peixes como a genotoxicidade, a biotransformação, o estresse oxidativo e as alterações histopatológicas nas duas espécies de ciclídeos expostas ao cobre e sujeitas a vários períodos de depuração; a indução de metalotioneínas em vários tecidos e os danos em macromoléculas de duas espécies de ciclídeos expostas ao cobre e sujeitas a vários períodos de depuração; e os efeitos genotóxicos do cobre em machos de O. niloticus relacionando com eventuais alterações na qualidade dos gametas e a geração de anormalidades na prole. De maneira geral, os resultados demonstraram que o cobre pode induzir respostas biológicas distintas nas espécies G. brasiliensis e O. niloticus, ainda que ambas sejam afetadas pela exposição. Ficou demonstrado que O. niloticus ativou praticamente todos os mecanismos enzimáticos relacionados a detoxificação do cobre com o objetivo de reduzir os danos provocados por esta exposição. Também ficou demonstrado como a metalotioneína é induzida nas duas espécies expostas ao cobre. Foi possível correlacionar este metabolismo dependente de metalotioneínas à produção de danos oxidativos em macromoléculas nas duas espécies. Os resultados também demonstraram como os danos no DNA provocados pela exposição ao cobre podem estar relacionados ao prejuízo reprodutivo de O. niloticus por meio do aumento de determinadas anormalidades morfológicas larvais. Palavras-chave: Peixes nativos e exóticos. Metais. Multi-biomarcadores. Geophagus brasiliensis. Oreochromis niloticus. Danos reprodutivos.

Abstract: The effects of metals on aquatic organisms were evidenced in the early 20th century, including copper being cited in this period. Copper is one of the most abundant metals in nature and essential for the functioning of the metabolism of organisms, as it acts as a cofactor of enzymes, but when present in high concentrations, it can be toxic. Geophagus brasiliensis (native) and Oreochromis niloticus (invasive) present behavioral and physiological similarities and present overlap of niches in the aquatic environments of Brazil. The biological responses of these species have also been the subject of several studies in the area of ecotoxicology. Among these responses, the biomarkers are tools to evaluate the effects of xenobiotics on aquatic organisms both in the field and in the laboratory. Genotoxicity, enzymatic changes, histopathological changes and bioconcentration are among the most widely used biomarkers. The objective of this work is to apply the biomarkers approach in two species to evaluate the effects of copper at sub-individual and reproductive levels. For this, we evaluated the multi-biomarkers responses regarding sub-individual responses of fish such as genotoxicity, biotransformation, oxidative stress and histopathological changes in the two species of cichlids exposed to copper and subjected to several purification periods. The induction of metallothioneins in various tissues and the damage to macromolecules of two species of cichlids exposed to copper and subjected to various periods of clearance. Moreover, the genotoxic effects of copper on O. niloticus males correlating with eventual changes in gametes quality and generation of offspring abnormalities. In general, the results demonstrated that copper could induce distinct biological responses in species G. brasiliensis and O. niloticus, with both affected by exposure. O. niloticus activated all the enzymatic mechanisms related to copper detoxification in order to reduce the damage caused by this exposure. It has also been demonstrated how metallothionein is induced in the two species exposed to copper. It was possible to correlate this metallothionein-dependent metabolism to the production of oxidative damage in macromolecules in both species. The results also demonstrated how DNA damage caused by exposure to copper might related to the reproductive damage of O. niloticus by increasing certain larval morphological abnormalities. Keywords: Native and invasive fish. Metal. Multi-biomarker. Geophagus brasiliensis. Oreochromis niloticus. Reproductive impairment.