Avaliação do proteoma hepático de peixes Rhamdia quelen expostos ao cádmio

Abstract

Resumo: A urbanização, industrialização e expansão populacional, associadas a atividades antrópicas, têm causado graves problemas ambientais, como a poluição de ambientes aquáticos com contaminantes potencialmente tóxicos e persistentes. Entre esses contaminantes, o cádmio (Cd) se destaca por sua capacidade de bioacumulação e biomagnificação, representando riscos à saúde humana e ao ecossistema. Por ser um metal não essencial, o Cd pode ser tóxico mesmo em baixas concentrações. Este metal é utilizado em diversas indústrias, como mineração, produção de fertilizantes, pilhas e baterias; por isso, frequentemente atinge corpos d'água e contamina a fauna local. No Brasil, a resolução 357/2005 do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) estabelece limites permitidos de Cd na água doce entre 1 e 10 µg/L. Embora muitos estudos tenham demonstrado os efeitos tóxicos do Cd em peixes, inclusive no fígado — principal órgão do metabolismo corporal —, há ainda lacunas de conhecimento acerca da diversidade de espécies e resultados contraditórios relatados pelos autores. Nesse contexto, a análise proteômica surge como uma ferramenta que avalia as proteínas diferencialmente expressas indicativas de alterações metabólicas associadas à hepatotoxicidade da exposição ao Cd. Desta forma, o presente estudo avaliou os impactos do Cd no proteoma hepático de peixes machos da espécie Rhamdia quelen expostos a concentrações de 0 (controle), 0,1, 1, 10 e 100 µg/L por via hídrica durante 15 dias. A análise proteômica foi padronizada com o banco de dados UniProtKB, mais adequado para espécies nativas que ainda não estão bem anotadas. Em relação às proteínas, foram identificadas 117 proteínas diferencialmente expressas, principalmente nos peixes expostos a 10 µg/L, limite permitido pelo CONAMA. Essas proteínas estão envolvidas em vias metabólicas cruciais para o funcionamento do organismo, incluindo metabolismo de carboidratos (Pklr, Gpia, Gapdh, Ugp2a), produção de energia (Sdha, Fh, Atp5pb, Atp5po), resposta imune (Tom1l2, Kars1), detoxificação (Cyp2y3, Cyp8b1.1, Ugt1ab), e síntese/degradação proteica (Rpl11, Rps24, Psma8, Psmb5). Essas alterações nas vias incluem tanto o aumento como a diminuição da expressão de algumas proteínas, que corroboram outros efeitos danosos para o fígado, como o aumento de estresse oxidativo, principalmente no grupo exposto a 10 µg/L. Esses resultados, portanto, fornecem informações cruciais sobre os mecanismos de toxicidade do Cd no fígado de peixes e indicam a necessidade de reconsiderar os limites permitidos para o Cd na legislação ambiental brasileira.

Abstract: Urbanization, industrialization, and populational expansion, combined with anthropogenic activities, have led to critical environmental problems, such as the pollution of aquatic environments with potentially toxic and persistent contaminants. Among these contaminants, cadmium (Cd) is notable for its capacity to bioaccumulate and biomagnify, posing significant risks to human health and the ecosystem. As a nonessential metal, Cd can be toxic even at low concentrations. This metal is used in several industries, such as mining, fertilizer production, and batteries; frequently reaching water bodies and contaminating the local fauna. In Brazil, resolution 357/2005 of the National Environmental Council (CONAMA) establishes permissible limits for Cd in freshwater between 1 and 10 µg/L. Although many studies have demonstrated the toxic effects of Cd in fish, including in the liver — the main organ for body metabolism — there are still knowledge gaps about species diversity and contradictory results reported by the authors. In this context, proteomic analysis emerges as a tool that evaluates differentially expressed proteins that may indicate metabolic alterations linked to hepatotoxicity from Cd exposure. The present study evaluated the impacts of Cd on the liver proteome of male Rhamdia quelen fish exposed to concentrations of 0 (control), 0.1, 1, 10, and 100 µg/L for 15 days. The proteomic analysis was conducted using the UniProtKB database, which is more suitable for native species with limited annotation. Regarding proteins, 117 differentially expressed proteins were identified, primarily in fish exposed to 10 µg/L, the limit allowed by CONAMA. These proteins are involved in crucial metabolic pathways, including carbohydrate metabolism (Pklr, Gpia, Gapdh, Ugp2a), energy production (Sdha, Fh, Atp5pb, Atp5po), immune response (Tom1l2, Kars1), detoxification response (Cyp2y3, Cyp8b1.1, Ugt1ab), and protein synthesis/degradation (Rpl11, Rps24, Psma8, Psmb5). The observed alterations in these pathways, including both upregulation and downregulation of the proteins, corroborate other evidence of liver damage, such as increased oxidative stress, mainly in the group exposed to 10 µg/L. Therefore, these findings provide valuable insight into the mechanisms of Cd toxicity in fish liver and indicate the need to reconsider the permissible limits for Cd in Brazilian environmental regulations.