Potenciais usos do modelo animal Zebrafish Danio rerio em pesquisas na Medicina Veterinária / Potential uses of the animal model Zebrafish Danio rerio in Veterinary Medicine researches

Zebrafish (Danio rerio) é um proeminente organismo utilizado como modelo para a avaliação da segurança e eficácia de novos compostos na saúde animal de maneira rápida e econômica. Considerando que, anualmente, mais de mil novas substâncias são introduzidas no mercado para o desenvolvimento de produtos como vacinas, medicamentos, aditivos alimentares e agroquímicos, o objetivo deste artigo é apresentar uma revisão do emprego do Zebrafish como modelo animal destinado a avaliação da eficácia e da biotoxidade de compostos em pesquisas em Medicina Veterinária. Diversos estudos confirmam que os perfis entre Zebrafish e mamíferos são surpreendentemente semelhantes, sendo que sua transparência, fertilização externa, pequeno porte e curto ciclo de vida permitem a avaliação direta in vivo e em tempo real dos (i) efeitos de compostos químicos no desenvolvimento animal, (ii) eficácia de novas drogas no tratamento de doenças específicas, (iii) eficácia e segurança no desenvolvimento de vacinas contra doenças infecciosas, (iv) direcionamento de tratamento do câncer animal de forma direcionada e específica. Desta forma, a praticidade e eficiência deste modelo animal nas pesquisas pode acelerar o processo de desenvolvimento de novos compostos veterinários quando comparado com pesquisas realizadas em outros modelos animais, e com maior valor preditivo e informativo que pesquisas conduzidas com ensaios in vitro.

Zebrafish (Danio rerio) is an excellent model body to evaluate the safety and efficacy of new chemicals in animal health in a fast and economical way. Considering that more than 1,000 new chemicals are marketed annually for the development of products such as vaccines, drugs, food additives and agrochemicals, the purpose of this review is to present the Zebrafish as a model for assessing the efficacy and biotoxicity of compounds in the veterinary scope. Numerous studies have confirmed that profiles between Zebrafish and mammals are surprisingly similar, and their transparency, external fertilization, small size and short life cycle allow direct in vivo and real-time evaluation of (i) effects of chemical compounds in the development of animals, (ii) efficacy of new drugs in the treatment of specific diseases, (iii) efficacy and safety in the development of vaccines against infectious diseases, (iv) directing the treatment of animal cancer in a more targeted and specific way. Therefore, thepracticality and efficiency of its use in research can accelerate the process of developing new veterinaryand agricultural compounds with less expenses when compared to tests carried out in other animalmodels and with higher predictive and informative value than in vitro tests.

Potenciais usos do modelo animal Zebrafish Danio rerio em pesquisas na Medicina Veterinária / Potential uses of the animal model Zebrafish Danio rerio in Veterinary Medicine researches

Zebrafish (Danio rerio) é um proeminente organismo utilizado como modelo para a avaliação da segurança e eficácia de novos compostos na saúde animal de maneira rápida e econômica. Considerando que, anualmente, mais de mil novas substâncias são introduzidas no mercado para o desenvolvimento de produtos como vacinas, medicamentos, aditivos alimentares e agroquímicos, o objetivo deste artigo é apresentar uma revisão do emprego do Zebrafish como modelo animal destinado a avaliação da eficácia e da biotoxidade de compostos em pesquisas em Medicina Veterinária. Diversos estudos confirmam que os perfis entre Zebrafish e mamíferos são surpreendentemente semelhantes, sendo que sua transparência, fertilização externa, pequeno porte e curto ciclo de vida permitem a avaliação direta in vivo e em tempo real dos (i) efeitos de compostos químicos no desenvolvimento animal, (ii) eficácia de novas drogas no tratamento de doenças específicas, (iii) eficácia e segurança no desenvolvimento de vacinas contra doenças infecciosas, (iv) direcionamento de tratamento do câncer animal de forma direcionada e específica. Desta forma, a praticidade e eficiência deste modelo animal nas pesquisas pode acelerar o processo de desenvolvimento de novos compostos veterinários quando comparado com pesquisas realizadas em outros modelos animais, e com maior valor preditivo e informativo que pesquisas conduzidas com ensaios in vitro.(AU)

Zebrafish (Danio rerio) is an excellent model body to evaluate the safety and efficacy of new chemicals in animal health in a fast and economical way. Considering that more than 1,000 new chemicals are marketed annually for the development of products such as vaccines, drugs, food additives and agrochemicals, the purpose of this review is to present the Zebrafish as a model for assessing the efficacy and biotoxicity of compounds in the veterinary scope. Numerous studies have confirmed that profiles between Zebrafish and mammals are surprisingly similar, and their transparency, external fertilization, small size and short life cycle allow direct in vivo and real-time evaluation of (i) effects of chemical compounds in the development of animals, (ii) efficacy of new drugs in the treatment of specific diseases, (iii) efficacy and safety in the development of vaccines against infectious diseases, (iv) directing the treatment of animal cancer in a more targeted and specific way. Therefore, thepracticality and efficiency of its use in research can accelerate the process of developing new veterinaryand agricultural compounds with less expenses when compared to tests carried out in other animalmodels and with higher predictive and informative value than in vitro tests.(AU)

Assessment of the acute toxicity of eutrophic sediments after the addition of calcium nitrate (Ibirité reservoir, Minas Gerais-SE Brazil): initial laboratory experiments

This study evaluated the acute toxicity of sediment in a eutrophic reservoir after remediation with a calcium nitrate solution to retain phosphorus. The study involved microcosms of surface sediments and water from the sediment-water interface in the Ibirité reservoir. This reservoir, located in the vicinity of metropolitan Belo Horizonte (Minas Gerais, SE Brazil), is a water body that receives treated effluents from an oil refinery (REGAP-Petrobras), as well as high loads of untreated urban effluents from the city of Ibirité and surrounding areas and industrial effluents from a major industrial park. Incubation times of the treatment experiments were: t = 0, t = 5, t = 10, t = 25, t = 50, t = 85 and t = 135 days. One control microcosm and three treated microcosms were analysed in each time interval. Acute toxicity of water samples was assessed with Ceriodaphnia silvestrii Daday, 1902 and that of bulk sediment samples with Chironomus xanthus Rempel, 1939. Toxicity tests were carried out concomitantly with chemical analyses of dissolved inorganic nitrogen species (ammonia, nitrate and nitrite), sulfate and metals in the water samples of the microcosms. Acid volatile sulfides (AVS), simultaneously extracted metal (SEM) and potentially bioavailable metal were analyzed in bulk sediment samples. Neither of the tested organisms showed toxicity in the control microcosm samples. The water column of the treated microcosm showed toxicity to C. silvestrii, starting at t = 10 days, while the sediment pore water toxicity started at t = 0 day. However, toxicity was found to decline from t = 85 days to t = 135 days. Sediments showed toxicity to C. xanthus during the entire experiment, except at the longest incubation time (t = 135 days). The overall results indicate that nitrate, which reached concentrations exceeding 1,200 mg N-NO3- L-1 in the sediment pore water of the treated microcosms, was most probably responsible for the toxicity of the samples. Although the calcium nitrate technology proved effective in retaining phosphorus, promoting sediment oxidation via denitrification, from the ecotoxicological standpoint and under the experimental conditions of this study, the application of nitrate for remediation of the sediments in the Ibirité reservoir did not prove effective up to a period of 135 days of incubation. However, we presume that after longer periods of incubation, treated sediments may recover their ability to sustain a benthic community. More advanced experiments are planned involving longer incubation times, thus extending the denitrification process, which may lead to a higher phosphorus retention capacity and to more complete abatement of sediment toxicity.

O presente trabalho visou à avaliação da toxicidade aguda da aplicação de solução de nitrato de cálcio, como procedimento para remediação dos sedimentos de um reservatório eutrofizado com vistas à retenção de fósforo. O estudo foi realizado através de microcosmos com sedimento e amostras de interface sedimento-água da Represa Ibirité. A represa, situada na região metropolitana de Belo Horizonte (Minas Gerais, Brasil), é corpo receptor de efluentes tratados de refinaria de petróleo (REGAP-Petrobras), de altas cargas de esgoto sanitário não tratado da cidade de Ibirité e áreas vizinhas, e de efluentes industriais de importante parque industrial. Os tempos de incubação dos experimentos foram: t = 0, t = 5; t = 10; t = 25; t = 50; t = 85; e t = 135 dias. Em cada um deles, foram analisadas amostras de um microcosmo-controle e três microcosmos-tratamento. A Ceriodaphnia silvestrii Daday, 1902 foi o organismo utilizado para avaliação da toxicidade aguda das amostras de água, enquanto que o Chironomus xanthus Rempel, 1939 foi empregado para a avaliação do sedimento integral. Paralelamente aos testes de toxicidade, foram realizadas análises químicas da série nitrogenada (amônia, nitrato e nitrito), sulfato, e metais nas amostras de água. Nos sedimentos foram analisados os sulfetos volatilizáveis por acidificação (SVA), metais extraídos simultaneamente (MES) e metais potencialmente biodisponíveis. Tanto as amostras de água como dos sedimentos totais dos microcosmos-controle não se mostraram tóxicos aos organismos testados. As amostras de água de interface sedimento-água dos micorocosmos-tratamento foram tóxicas para a C. silvestrii desde o tempo t = 10 dias e as amostras de águas intersticiais, desde o período t = 0. No entanto, foi notada uma diminuição da toxicidade do tempo t = 85 para t = 135 dias. Para o organismo C. xanthus, os sedimentos em tratamento se mostraram tóxicos durante todo o experimento, exceto no tempo t = 135 dias. Os resultados mostraram que o nitrato, com concentração superior a 1.200 mg N-NO3- L-1 nas amostras de água intersticial dos sedimentos dos microcosmos-tratamentos, é a causa mais provável da toxicidade das amostras. Embora a tecnologia de adição de nitrato tenha se mostrado eficaz na retenção de fósforo nos sedimentos, pois causa a oxidação dos sedimentos através do incremento substancialmente da taxa de desnitrificaçao, do ponto de vista ecotoxicológico e para as condições experimentais deste trabalho, a aplicação do nitrato como forma de intervenção para remediação dos sedimentos da Represa Ibirité não se mostrou adequada até o período de 135 dias. Após este período, presume-se que os sedimentos tratados possam recuperar a capacidade de sustentar uma comunidade bentônica. Experimentos mais avançados foram planejados, visando um tempo de incubação mais estendido, que, por conseguinte, pode levar a uma maior capacidade de retenção de P e ao abatimento total da toxicidade dos sedimentos e da água, devido a um maior avanço do processo da desnitrificação.

Assessment of the acute toxicity of eutrophic sediments after the addition of calcium nitrate (Ibirité reservoir, Minas Gerais-SE Brazil): initial laboratory experiments / Toxicidade aguda de sedimentos eutrofizados (Represa Ibirité, Minas Gerais-SE, Brasil) após adição de nitrato de cálcio: experimentos iniciais de laboratório

This study evaluated the acute toxicity of sediment in a eutrophic reservoir after remediation with a calcium nitrate solution to retain phosphorus. The study involved microcosms of surface sediments and water from the sediment-water interface in the Ibirité reservoir. This reservoir, located in the vicinity of metropolitan Belo Horizonte (Minas Gerais, SE Brazil), is a water body that receives treated effluents from an oil refinery (REGAP-Petrobras), as well as high loads of untreated urban effluents from the city of Ibirité and surrounding areas and industrial effluents from a major industrial park. Incubation times of the treatment experiments were: t = 0, t = 5, t = 10, t = 25, t = 50, t = 85 and t = 135 days. One control microcosm and three treated microcosms were analysed in each time interval. Acute toxicity of water samples was assessed with Ceriodaphnia silvestrii Daday, 1902 and that of bulk sediment samples with Chironomus xanthus Rempel, 1939. Toxicity tests were carried out concomitantly with chemical analyses of dissolved inorganic nitrogen species (ammonia, nitrate and nitrite), sulfate and metals in the water samples of the microcosms. Acid volatile sulfides (AVS), simultaneously extracted metal (SEM) and potentially bioavailable metal were analyzed in bulk sediment samples. Neither of the tested organisms showed toxicity in the control microcosm samples. The water column of the treated microcosm showed toxicity to C. silvestrii, starting at t = 10 days, while the sediment pore water toxicity started at t = 0 day. However, toxicity was found to decline from t = 85 days to t = 135 days. Sediments showed toxicity to C. xanthus during the entire experiment, except at the longest incubation time (t = 135 days). The overall results indicate that nitrate, which reached concentrations exceeding 1,200 mg N-NO3- L-¹ in the sediment pore water of the treated microcosms, was most probably responsible for the toxicity of the samples. Although the calcium nitrate technology proved effective in retaining phosphorus, promoting sediment oxidation via denitrification, from the ecotoxicological standpoint and under the experimental conditions of this study, the application of nitrate for remediation of the sediments in the Ibirité reservoir did not prove effective up to a period of 135 days of incubation. However, we presume that after longer periods of incubation, treated sediments may recover their ability to sustain a benthic community. More advanced experiments are planned involving longer incubation times, thus extending the denitrification process, which may lead to a higher phosphorus retention capacity and to more complete abatement of sediment toxicity.

O presente trabalho visou à avaliação da toxicidade aguda da aplicação de solução de nitrato de cálcio, como procedimento para remediação dos sedimentos de um reservatório eutrofizado com vistas à retenção de fósforo. O estudo foi realizado através de microcosmos com sedimento e amostras de interface sedimento-água da Represa Ibirité. A represa, situada na região metropolitana de Belo Horizonte (Minas Gerais, Brasil), é corpo receptor de efluentes tratados de refinaria de petróleo (REGAP-Petrobras), de altas cargas de esgoto sanitário não tratado da cidade de Ibirité e áreas vizinhas, e de efluentes industriais de importante parque industrial. Os tempos de incubação dos experimentos foram: t = 0, t = 5; t = 10; t = 25; t = 50; t = 85; e t = 135 dias. Em cada um deles, foram analisadas amostras de um microcosmo-controle e três microcosmos-tratamento. A Ceriodaphnia silvestrii Daday, 1902 foi o organismo utilizado para avaliação da toxicidade aguda das amostras de água, enquanto que o Chironomus xanthus Rempel, 1939 foi empregado para a avaliação do sedimento integral. Paralelamente aos testes de toxicidade, foram realizadas análises químicas da série nitrogenada (amônia, nitrato e nitrito), sulfato, e metais nas amostras de água. Nos sedimentos foram analisados os sulfetos volatilizáveis por acidificação (SVA), metais extraídos simultaneamente (MES) e metais potencialmente biodisponíveis. Tanto as amostras de água como dos sedimentos totais dos microcosmos-controle não se mostraram tóxicos aos organismos testados. As amostras de água de interface sedimento-água dos micorocosmos-tratamento foram tóxicas para a C. silvestrii desde o tempo t = 10 dias e as amostras de águas intersticiais, desde o período t = 0. No entanto, foi notada uma diminuição da toxicidade do tempo t = 85 para t = 135 dias. Para o organismo C. xanthus, os sedimentos em tratamento se mostraram tóxicos durante todo o experimento, exceto no tempo t = 135 dias. Os resultados mostraram que o nitrato, com concentração superior a 1.200 mg N-NO3- L-¹ nas amostras de água intersticial dos sedimentos dos microcosmos-tratamentos, é a causa mais provável da toxicidade das amostras. Embora a tecnologia de adição de nitrato tenha se mostrado eficaz na retenção de fósforo nos sedimentos, pois causa a oxidação dos sedimentos através do incremento substancialmente da taxa de desnitrificaçao, do ponto de vista ecotoxicológico e para as condições experimentais deste trabalho, a aplicação do nitrato como forma de intervenção para remediação dos sedimentos da Represa Ibirité não se mostrou adequada até o período de 135 dias. Após este período, presume-se que os sedimentos tratados possam recuperar a capacidade de sustentar uma comunidade bentônica. Experimentos mais avançados foram planejados, visando um tempo de incubação mais estendido, que, por conseguinte, pode levar a uma maior capacidade de retenção de P e ao abatimento total da toxicidade dos sedimentos e da água, devido a um maior avanço do processo da desnitrificação.