doctoralThesis
Biomonitoramento de pesticidas e metais pesados em projetos de irrigação no Rio São Francisco utilizando marcadores bioquímicos e genotóxicos de Cichla ocellaris
Autor
SILVA, Kaline Catiely Campos
Institución
Resumen
A presente tese teve como objetivo realizar o biomonitoramento do Lago de Itaparica-PE, durante as estações seca e chuvosa do ano de 2015 e 2016, nas proximidades de projetos de Irrigação: Barreiras (B), Apolônio Sales (AS) e Icó Mandantes (IM); utilizando o tucunaré (Cichla ocellaris) como biomonitor. Esta espécie também foi coletada em uma região de referência. Para o monitoramento bioquímico foi caracterizada físico-química e cineticamente a enzima acetilcolinesterase cerebral do tucunaré, bem como avaliado o efeito de pesticidas organofosforados e carbamatos, e íons sobre sua atividade com a fim de fornecer subsídios para o uso da referida enzima como ferramenta bioindicadora de contaminação ambiental. Biomarcadores enzimáticos (AChE, BChE, CAT, SOD) e não enzimáticos, GSSG, GSH e Peroxidação Lipídica (PL) foram dosados no cérebro e no fígado. Foi feito ensaio de Genotoxicidade e mutagenicidade através do Ensaio Cometa (EC) e Micronúcleo (MN) em eritrócitos de tucunaré. Também foram analisados parâmetros físico-químicos da água de todos os pontos de coleta. Na caracterização enzimática os resultados demonstraram que o pesticida diclorvós provocou forte inibição na atividade da enzima estudada. O organofosforado TEPP também a inibiu fortemente e os dois carbamatos utilizados, sobretudo o carbofuran, apresentaram valores baixos de CI50. Os íons que causaram maior inibição foram Cu2+, Zn2+, Hg2+, Cd2+, As3+ e Pb2+, enquanto que o íon complexo EDTA2- só inibiu a enzima estudada a partir de 10 mM. O impacto genotóxico foi confirmado pela detecção de microlesões no DNA por meio do ensaio cometa, e pela alta frequência de macrolesões (MN). Em 2015, no período chuvoso, o ensaio cometa apresentou diferenças significativas entre os locais de coleta. O maior índice de dano ocorreu no B (229,88 ± 87,62) diferindo do AS (p= 0,0001) e do IM (p=0,01). No ano de 2016, no período chuvoso, o índice de dano entre o controle e os demais pontos amostrados foi bastante significativo. A diferença entre os pontos foi significativa apenas entre o IM e os demais. Os danos no DNA foram mais frequentes em 2016 com maior significância para o IM e B. No período seco deste mesmo ano, o IM apresentou-se com danos mais frequentes que os demais pontos analisados (p< 0,0001). O teste do MN não mostrou diferença quando comparado dentro da mesma estação durante os dois anos de estudo, mas a diferença foi significativa entre os pontos amostrados. No presente estudo foi observado diferenças sazonais significativas (p<0,05) e respostas antagônicas para AChE e BChE, e para SOD e CAT nos projetos AS e IM durante as estações. Estes resultados corroboram com o nível de PL para os mesmos pontos. Analisados em conjunto, os dados obtidos apontam a espécie em estudo como um bom biomonitor e indicam que esses organismos apresentaram indícios de neurotoxicidade, genotoxicidade ou de danos causados por estresse oxidativo a macromoléculas. Eles também apontam para a importância de considerar não apenas a sazonalidade, mas a dinâmica ecológica de cada projeto de irrigação que influenciaram fortemente nas respostas dos biomarcadores estudados. FACEPE The objective of this thesis was to perform biomonitoring of Lake Itaparica-PE, during the dry and rainy seasons of 2015 and 2016, in the vicinity of three Irrigation projects: Barreiras (B), Apolônio Sales (AS) and Icó Mandantes (IM); using the tucunaré (Cichla ocellaris) as biomonitor. This species was also collected in a reference region (CODEVASF Headquarters) in Penedo, AL. For the biochemical monitoring the physicochemical and kinetic characterization of the cerebral acetylcholinesterase enzyme of the tucunaré was evaluated, as well as the effect of organophosphorous pesticides and carbamates, and ions on its activity with the purpose of providing subsidies for the use of said enzyme as a bioindicator tool of contamination. Enzymatic (AChE, BChE, CAT, SOD) and non-enzymatic biomarkers, GSSG, GSH and Lipid Peroxidation (PL) were measured in the brain and liver. Genotoxicity and mutagenicity tests were carried out using the Cometa Assay (EC) and Micronucleus (MN) assays on Tucunaré erythrocytes. Physical-chemical parameters of the water from all collection points were also analyzed. In the enzymatic characterization the results demonstrated that the pesticide dichlorvos caused strong inhibition in the activity of the studied enzyme. The organophosphate tetraethyl pyrophosphate (TEPP) also strongly inhibited it and the two carbamates used, especially carbofuran, showed low IC50 values. The ions that caused the highest inhibition were Cu2 +, Zn2 +, Hg2 +, Cd2 +, As3 + and Pb2 +, whereas the complex ion EDTA2 only inhibited the enzyme studied from 10 mM. In this way, the in vitro inhibition of tucunaré acetylcholinesterase is a promising tool for the environmental monitoring of water resources. The genotoxic impact was confirmed by the detection of microlesions in the DNA by the comet assay, and by the high frequency of macrolesions (MN). In the year 2015, in the rainy season, the comet test showed significant differences among the collection sites. The highest damage index occurred in B (229.88 ± 87.62), differing from AS (p = 0.0001) and MI (p = 0.01). In the year of 2016, in the rainy season, the damage index between the control and the other points sampled was quite significant (p <0.0001). The difference between the points was significant only between the MI and the others. DNA damage was more frequent in 2016 with greater significance for MI and B. In the dry period of the same year, MI presented with more frequent damages than the other points analyzed (p <0.0001). IM was the point that presented the highest damage index during the years studied, as the highest damage index in 2016 (p = 0.0001). The MN test showed no difference when compared within the same station during the two years of study, but the difference was significant between the points sampled. During the rainy season of 2015 AS and B (p = 0.004) and in the dry period of the same year the MI was significantly different from the others (p = 0.026). In the present study we observed significant seasonal differences (p <0.05) and antagonistic responses for AChE and BChE, and for SOD and CAT in the AS and IM projects during the seasons. These results corroborate with the PL level for the same points. Together, the obtained data point to the study species as a good biomonitor and indicate that these organisms showed signs of neurotoxicity, genotoxicity or damage caused by oxidative stress to macromolecules. They also point out the importance of considering not only the seasonality but the ecological dynamics of each irrigation project that strongly influenced the responses of the biomarkers studied here.