Metalotioneína como biomarcador de contaminação aquática em peixes

Abstract

Resumo: O acúmulo de diferentes contaminantes e poluentes em ecossistemas aquáticos, decorrentes de processos naturais e principalmente da atividade humana, vem se tornando um problema mundial. No biomonitoramento, a saúde da biota também é avaliada para determinar o nível seguro de resíduos despejados em corpos d'água. Uma proteína que pode ser detectada na biota e tem sido indicada como biomarcador de contaminação por metais é a metalotioneína (MT). Observar a responsividade em relação aos níveis basais da MT em peixes depois de expostos a múltiplos contaminantes ambientais é importante para validar a MT enquanto biomarcador de contaminação e poluição de ecossistemas aquáticos por metais. Dessa forma, esse estudo buscou integrar abordagens in silico e in vitro e as espécies de peixes Oreochromis niloticus e Danio rerio com o objetivo de avaliar a indução da MT por metais e entender como outras classes de contaminantes ambientais interferem no mecanismo geral de indução da MT por metais. Para isso, esse estudo foi dividido em três capítulos. No capítulo I, o objetivo foi implementar o cultivo primário de hepatócitos de O. niloticus como ferramenta na toxicologia ambiental. No capítulo II, buscou-se avaliar o cádmio enquanto indutor da MT em peixes, usando abordagens in silico e in vitro. E no capítulo III, buscou-se distinguir como agrotóxicos interferem na resposta celular normalmente observada frente à exposição a metais, usando larvas de D. rerio como modelo e uma abordagem proteômica. Foi possível isolar as células e proceder com o cultivo primário de hepatócitos de O. niloticus utilizando recursos e métodos simples, bem como manter as células viáveis por tempo suficiente para avaliar o potencial tóxico de contaminantes ambientais. Além disso, os metais pesados tiveram diferentes potenciais para induzir a expressão da MT e o cádmio foi um potente indutor de MT em hepatócitos de O. niloticus. Por fim, foi sugerido que agrotóxicos também podem contribuir para a regulação da MT por meio do aumento nos níveis de EROs. Portanto, os resultados deste estudo não desencorajam o uso da MT como biomarcador na avaliação da contaminação e poluição por metais em programas de monitoramento da qualidade da água e em estudos ecotoxicológicos. Porém, novos estudos são recomendados para a melhor compreensão e interpretação dos dados obtidos ao empregar este biomarcador.

Abstract: The accumulation of different contaminants and pollutants in aquatic ecosystems, resulting from natural processes and mainly human activities, has become a global problem. In biomonitoring, the health of the biota is also assessed to determine the safe level of waste discharged into water bodies. A protein that can be detected in biota and has been indicated as a biomarker of metal contamination is metallothionein (MT). Observing responsiveness to baseline levels of MT in fish after exposure to multiple environmental contaminants is important to validate MT as a biomarker of contamination and pollution of aquatic ecosystems by metals. Therefore, this study aims to integrate in silico and in vitro approaches using the fish species Oreochromis niloticus and Danio rerio to evaluate MT induction by metals in these species and understand how other classes of environmental contaminants interfere with the general metal induction mechanism. This study was divided into three stages. In chapter I, the aim was to implement the primary culture of O. niloticus hepatocytes as a tool in environmental toxicology. In chapter II, the aim was to evaluate cadmium as an inducer of MT in fish, using in silico and in vitro approaches. In chapter III, the aim was to distinguish how pesticides interfere with the cell response commonly observed after exposure to metals, using D. rerio larvae as a model and a proteomic approach. Cell isolation and culture of O. niloticus primary hepatocytes were possible using simple resources and methods, in addition to keeping the cells viable long enough to assess the toxic potential of environmental contaminants. Furthermore, heavy metals had different potentials to induce MT expression in fish and cadmium was a potent MT inducer in O. niloticus hepatocytes. Finally, it was suggested that pesticides may contribute to MT regulation by increasing ROS levels. Therefore, the results of this study do not discourage the use of MT as a biomarker in the assessment of metal contamination and pollution in water quality monitoring programs and in ecotoxicological studies. However, new studies are recommended for a better understanding and interpretation of the data obtained when using this biomarker.