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Título: Impactos ecotoxicológicos de microplásticos de polietileno no peixe Danio rerio e no caramujo Biomphalaria glabrata
Autor(es): Freire, Ingrid de Souza
Orientador(es): Grisolia, Cesar Koppe
Assunto: Microplásticos
Peixe
Animais aquáticos
Toxicidade - testes
Data de publicação: 22-Jul-2024
Referência: FREIRE, Ingrid de Souza. Impactos ecotoxicológicos de microplásticos de polietileno no peixe Danio rerio e no caramujo Biomphalaria glabrata. 2023. 137 f., il. Tese (Doutorado em Biologia Animal) — Universidade de Brasília, Brasília, 2023.
Resumo: Microplásticos (MPs) são partículas com tamanho entre 5 - 1 mm, considerados poluentes emergentes e presentes no mundo todo. Em virtude do seu tamanho eles apresentam o potencial de atingir vários níveis da cadeia alimentar. Peixes e macroinvertebrados bentônicos estão suscetíveis a essa exposição e poucos dados na literatura relevam os efeitos adversos de MPs em organismos de água doce. O objetivo deste estudo foi avaliar o potencial ecotoxicológico de MPs de polietileno (PE MPs) em duas espécies aquáticas, o peixe Danio rerio ou zebrafish, e o caramujo bentônico de água doce Biomphalaria glabrata. Em zebrafish a toxicidade foi avaliada por meio do ensaio de embriotoxicidade, pelo ensaio de depuração dessas micropartículas em juvenis e em adultos, por meio de ensaios de genotoxicidade, citotoxicidade, histologia e marcadores bioquímicos em exposições de 96 horas e 28 dias, com um período de recuperação de 14 dias. Em caramujos adultos de B. glabrata foi investigado a alteração de marcadores bioquímicos em uma exposição aguda de 96 horas e em um ensaio de recuperação de 49 dias. Além disso, verificou-se o potencial de depuração de MPs em juvenis e adultos de B. glabrata, após a exposição aguda. A caracterização dos PE MPs por microscopia eletrônica de varredura e análise em programa FijiJ, que mostraram partículas esféricas, com média de 59 ± 3,84 µm de diâmetro. Em peixes, não foram observadas alterações significativas em embriões pelo ensaio de embriotoxicidade e o ensaio de depuração em juvenis mostrou que no 12º dia de recuperação eles eliminaram todas as MPs. Já nos adultos, na exposição aguda, houve uma inibição da amônia tóxica em todos os grupos expostos quando comparados ao controle água, a diminuição foi nove vezes menor no grupo de 100 mg.L-1 . Isso foi confirmado na exposição crônica, tanto para MPs quanto para o dispersante Tween 80 %. No ensaio de recuperação, a inibição de amônia tóxica deixa de ser significativa nos aquários que continham Tween 80 % após 8 dias. Nos aquários com MPs somente após 14 dias percebe-se que essa diminuição deixa de ser estatisticamente significativa. As análises histológicas mostraram que os MPs se acumularam no lúmen intestinal, mas não em outros órgãos. Não foi observado genotoxicidade nos ensaios do cometa, nos ensaios de micronúcleos e de citotoxicidade, por anomalias nucleares na exposição aguda. Houve diminuição significativa na atividade de acetilcolinesterase (AChE) tanto nos ensaios agudo e crônico em amostras da cabeça e no ensaio de recuperação a diminuição ocorreu nas amostras da cauda. A atividade de glutationa-S-transferase (GST) teve aumento significativo nos ensaios agudo, crônico e de recuperação; e, na atividade de lactato desidrogenase (LDH) teve diminuição estatisticamente significativo na exposição crônica. Verifica-se que esses PE MPs esféricos com 59 µm de diâmetro, causaram estresse oxidativo em zebrafish, mas não o suficiente para causar genotoxicidade. Além disso, a capacidade de depuração em juvenis de zebrafish foi significantemente rápida, em torno de 15 dias, os MPs se acumularam no lúmen do intestino, e apesar disso, 14 dias de recuperação não foram o suficiente para que eles se recuperassem totalmente do estresse oxidativo. Nos caramujos adultos de B. glabrata não foram observados valores estatisticamente significativos na concentração total de proteínas, na concentração de glicose, na atividade de LDH e AChE. Entretanto, houve uma diminuição significativa na atividade de GST. Na análise de depuração, os juvenis levaram 20 dias para eliminar totalmente os MPs e os adultos não conseguiram eliminar todas as partículas no total de 49 dias de recuperação em água mole sintética. Ademais, as análises em juvenis e adultos mostraram que os MPs também se concentraram principalmente no estômago e no intestino desses caramujos. Nesses animais, esses MPs também causaram estresse oxidativo, porém, apenas em um marcador, o que revela que os caramujos B. glabrata são mais resistentes do que zebrafish a esses PE MPs. Com relação a depuração, os juvenis se mostraram mais eficientes na eliminação de MPs do que caramujos adultos. Em conclusão, os efeitos toxicológicos de PE MPs dependem da espécie ao qual estão sendo expostos, da concentração e do tempo de exposição.
Abstract: Microplastics (MPs) are classified as particles with size between 5 - 1 mm. They are considered as emerging pollutants, which have been found at worldwide. Due to their small size, they have the potential to reach different levels of the food chain. Fish and benthic macroinvertebrates are susceptible to exposures to MPs, and there is a lack of data in the literature revealing the adverse effects of such microparticle on freshwater organisms. The purposes of this work were to carry out bioassays to investigate the toxicity of polyethylene microplastics using different endpoints in two aquatic species as Danio rerio (zebrafish), and in the freshwater benthic snail Biomphalaria glabrata. In zebrafish, the toxicity was evaluated through fish embryotoxicity test, following by the clearance test in juveniles and in adults, using the endpoints of genotoxicity, cytotoxicity, histology, and biochemical marker after exposures of 96 hours (acute test), and 28 days (chronic test), following a 14-day recovery – clearance test. In adults of B. glabrata, the biochemical markers were investigated in a 96-hour acute exposure test, and after 49-day recovery test. In addition, the capability for clearance of such MPs in juveniles and adults of B. glabrata were verified. The characterization of polyethylene microplastics was performed by scanning eléctron microscopy, analyzed with Fiji J software showing spherical particles, with an average of 59 ± 3.84 µm (SD) in diameter. In zebrafish, no significant embryotoxicity were observed, and the clearance test in juveniles showed that after 12 days in clean water the MPs were completely eliminated. In zebrafish adults, the acute exposures showed significative inhibition of toxic ammonia in all exposed groups when compared to the controls, and this inhibition was nine times down in the 100 mg.L-1 group. This was confirmed in the chronic exposure test, with significant p-values for microplastic exposures as well as exposures to Tween 80% dispersant. In the recovery test, the inhibition of toxic ammonia was not significative for Tween after 8 days. For microplastics, after 14 days, there decrease was no longer statistically significant. The histological analyzes showed that MPs accumulate in the intestinal lumen, but not in other organs. The acute exposure test showed no genotoxicity through comet tests and micronucleus tests, and no cytotoxicity for nuclear abnormalities. The AChE activity was significantly decreased in the acute and chronic tests in the samples from head. In the recovery test, this decrease occurred only in the tail samples. The GST activity was significantly increased in acute, chronic and recovery tests. The LDH activity was statistically significant in the chronic exposure. In adult snails of B. glabrata, no statistically significant values were observed for total protein concentration, glucose concentration, LDH and AChE activity; however, the GST activities were decreased. In the recovery test, with the juvenile snails, the total clearance occurred in about 20 days, while for the adults was in around of 49 days. Furthermore, analyzes in juveniles and adults showed that MPs are concentrated mainly in the stomach and intestine of these snails. These spherical polyethylene microplastics, measuring 59 µm in diameter in average, caused oxidative stress in zebrafish, but not enough to cause genotoxicity. In addition, the clearance in zebrafish juveniles was significantly faster, around 15 days. The MPs were slowly eliminated from the lumen of the intestine, and the 14 days of recovery period was not enough to recover from the oxidative stress caused before. In snails, these MPs caused oxidative stress as well, but it was observed in only one marker, revealing that B. glabrata was more resistant than zebrafish to these polyethylene microplastics. Regarding the depuration test, the juvenile snails were more efficient in eliminating MPs than adults. In conclusion, the toxicological effects of polyethylene microplastics depend on the species to which they are exposed, the exposure-concentrations, and the exposuretime.
Unidade Acadêmica: Instituto de Ciências Biológicas (IB)
Informações adicionais: Tese (doutorado) — Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biologia Animal, 2023.
Programa de pós-graduação: Programa de Pós-Graduação em Biologia Animal
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Agência financiadora: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) e Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).
Aparece nas coleções:Teses, dissertações e produtos pós-doutorado

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