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Título: Efeito agudo da deltametrina em respostas enzimáticas e na descarga do órgão elétrico de Microsternarchus cf. bilineatus (Gymnotiformes, Hypopomidae)
Autor: Chaves, Valesca de Souza
Orientador: Gomes, José Antônio Alves
Coorientador: Marcon, Jaydione Luiz Marcon J. L.
Palavras-chave: Acetilcolinesterase
Descarga do órgão elétrico
Piretróide
Data do documento: 23-Jun-2017
Editor: Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia - INPA
Programa: Biologia de Água Doce e Pesca Interior - BADPI
Abstract: he insecticide deltamethrin (DT) is a pyrethroid widely used in pest control in agriculture. With the escalation in the usage of pesticides in Brazil, these chemicals can more frequently reach the aquatic ecosystems by leaching and runoff, provoking exposure risks to the aquatic biota. Many studies evaluate the effect of pesticides on fish species with the aid of biochemical biomarkers. Glutathione-S-transferase (GST) is a key enzyme in the phase II of xenobiotics biotransformation in fish and acetylcholinesterase (AChE) is an enzyme that plays a key role in the maintenance of nerve impulses, chosen as a biomarker in this work due to the neurotoxic effects of DT. The species used in the present study was the electric fish Microsternarchus cf. bilineatus, belonging to the order Gymnotiformes. These fish have as main characteristic the ability to generate and use electric fields to perceive the environment around them. Due to this characteristic, it is proposed in the literature the use of these fish as biomonitors of environment quality, in real time. The present study aimed to evaluate the toxicity of DT in Microsternarchus cf. bilineatus. Toxicity was assessed from the determination of the median lethal concentration (LC50-96h) of DT for this species. Estimates of the activities of the enzyme GST and AChE were evaluated in vitro and in vivo in muscle, liver and nervous tissues of individuals exposed to DT. In a parallel experiment the effect of different concentrations of DT on several parameters of the electric organ discharge (EOD) of these fish, was verified. The activities of the GST and AChE enzymes were also evaluated in the same experiment. In the LC50 test, the lethal concentration of DT estimated for the species was 2.1 μg L-1, reflecting a high toxicity of this insecticide for the species studied. An increase of the muscle GST enzyme in the in vivo assay may indicate the role of the muscle of these fish in the defense against xenobiotics. DT did not alter muscle and cerebral AChE in the in vivo assay. However, a significant increase of muscle AChE was observed in the in vitro experiment at 4 μg L-1 concentration. DT reduced the mean repetition rate (Hz) of fish EODs in the first hour of exposure for all concentrations. This effect was more prominent in the concentration of 3 than in that of 4 μg L-1. There were no significant alterations in the AChE and GST enzymes in the tissues evaluated for the exposure times associated to these experiments. The nonlinear pattern of the fish’s bioelectrical responses to the insecticide may be related to internal physiological and biochemical compensation mechanisms when these fish are exposed to high concentrations of pollutants. It is concluded that DT is highly toxic to Microsternarchus cf. bilineatus, whom presented the lowest value of LC50 registered in the literature for an Amazonian species; at concentrations above the LC50, it is likely that the induction of the muscle GST enzyme observed in the present study reflects the role of muscle in the defense against xenobiotics. Also, this species can be used as a quality biomonitor of aquatic environments by altering its discharge patterns to insecticide exposure in less than three hours of testing.
Resumo: O inseticida deltametrina (DT) é um piretróide bastante utilizado no controle de pragas na agricultura. Com o aumento do consumo de agrotóxicos no Brasil, estes químicos podem alcançar os ecossistemas aquáticos por lixiviação e escoamento, possibilitando riscos de exposição da biota aquática. Muitos trabalhos avaliam o efeito de agrotóxicos em espécies de peixes com o auxílio de biomarcadores bioquímicos. A Glutationa-S-transferase (GST) é uma enzima chave na biotransformação de fase II de xenobióticos em peixes e a acetilcolinesterase (AChE) é uma enzima que tem papel fundamental na manutenção dos impulsos nervosos, sendo escolhida como biomarcador neste trabalho devido à característica neurotóxica da DT. A espécie utilizada no presente trabalho foi o peixe elétrico Microsternarchus cf. bilineatus, pertencente à ordem Gymnotiformes. Estes peixes têm como característica principal a capacidade de gerar descargas elétricas e usá-las para perceber o ambiente ao seu redor. Devido a essa característica, é proposto na literatura o uso destes peixes como biomonitores de qualidade de ambiente em tempo real. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a toxicidade da DT em Microsternarchus cf. bilineatus. A toxicidade foi avaliada a partir da determinação da concentração mediana letal (CL50-96h) da DT para esta espécie. Estimativas das atividades da enzima GST e AChE foram avaliadas em experimento in vitro e in vivo em tecidos muscular, nervoso e no fígado de indivíduos expostos a DT. Em um segundo momento verificou-se o efeito de diferentes concentrações de DT em parâmetros da descarga do órgão elétrico (DOE) destes peixes. Também foram avaliadas as atividades das enzimas GST e AChE no mesmo experimento. No ensaio da CL50, a concentração letal de DT estimada para a espécie foi igual a 2,1 μg L-1, refletindo uma alta toxicidade deste inseticida para a espécie estudada. Um aumento da enzima GST muscular no ensaio in vivo pode indicar o papel do músculo destes peixes na defesa contra xenobióticos. A DT não alterou a AChE muscular e cerebral no ensaio in vivo. Porém foi observado um aumento significativo da AChE muscular no experimento in vitro em concentração de 4 μg L-1. A DT reduziu a taxa de repetição média (Hz) das DOEs dos peixes na primeira hora de exposição em todas as concentrações. Este efeito foi maior na concentração de 3 do que na de 4 μg L-1. Não houve alterações significativas nas enzimas AChE e GST nos tecidos avaliados para estes tempos de exposição. O padrão não linear de respostas bioelétricas dos peixes ao inseticida pode estar relacionado com mecanismos fisiológicos e bioquímicos internos de compensação, quando estes peixes são expostos a altas concentrações de poluentes. Conclui-se que a DT é altamente tóxica para Microsternarchus cf. bilineatus, que apresentou o menor valor de CL50 registrado na literatura para espécies amazônicas; e que em concentrações acima da CL50, é provável que a indução da enzima GST muscular observada no presente trabalho, reflita o papel do músculo na defesa contra xenobióticos. Ainda, esta espécie pode ser utilizada como biomonitor de qualidade de ambientes aquáticos por alterarem os seus padrões de descargas em exposição ao inseticida em menos de três horas de ensaio.
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