Multibiomarker approach in fish to assess a heavily polluted Brazilian estuary, Guanabara Bay.

Brazil's Guanabara Bay (GB), located in Rio De Janeiro, is a deeply contaminated, eutrophic waterbody that challenges the understanding of the effects of pollutants on the biota. This paper presents a strategy to evaluate the impact of contamination utilizing a multibiomarker approach in two fish species: corvine (Micropogonias furnieri) and burrfish (Chilomycterus spinosus). The strategy is comprised of a general biomarker of fish' physical condition, the condition factor (CF), and specific biomarkers of pollutant exposure such as acetylcholinesterase (AChE), metallothionein (MT) activity and biliary polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) metabolites. Our results indicate that fish from GB are greatly affected by environmental pollution. CF values were lower in fishes from GB than in the reference site indicating that these fishes were under higher environmental stress. Lower AChE activity level in both species showed vulnerability to the presence of pesticide residues. Higher levels of MT in both species in GB reflect the consequences of heavy metal exposure in the bay, in spite of their bioavailability being restricted specially by the high organic matter content of GB. The levels of PAHs were higher in GB for both fish species, indicating exposure to these substances. However, the fish species showed different behavior regarding the origin of the PAHs. The multibiomarker approach used in this study evidently depicted effects on the health of fish in a waterbody with a complex polluted situation and further categorized the effects of anthropogenic activities in this aquatic system.

[Analysis of deaths by intoxication that occurred in Brazil from 2010 to 2015 based on the Mortality Information System (SIM)]. / Análise dos óbitos decorrentes de intoxicação ocorridos no Brasil de 2010 a 2015 com base no Sistema de Informação sobre Mortalidade (SIM).

Many studies analyze the epidemiological profile of deaths caused by a single toxic agent. However, broader mortality analyses can be obtained by evaluating multiple agents over the same period of time. For this purpose, a retrospective descriptive study was carried out of the deaths by intoxication registered in the Mortality Information System that occurred in Brazil from 2010 to 2015. Deaths were selected according to ICD-10 codes related to intoxication. There were 18,247 deaths and an increase of 3% of rates of mortality by intoxication during the period. The agents that caused the most deaths were pesticides (24%) followed by medication (23%) and street drugs (22%). With the exception of medication, where the female participation was 52%, there was a higher concentration of males for all agents and in most of the age groups. Only in the case of medication and pesticides was suicide the main circumstance of deaths. The results presented made it possible to define a mortality profile for each of the major toxic agents studied.

Muitos estudos analisam o perfil epidemiológico dos óbitos causados por um único agente tóxico. No entanto, análises mais amplas da mortalidade podem ser obtidas avaliando múltiplos agentes em um mesmo período de tempo. Com esse objetivo, foi realizado um estudo descritivo retrospectivo dos óbitos decorrentes de intoxicações ocorridos de 2010 a 2015 no Brasil, registrados pelo SIM. Os óbitos foram selecionados de acordo com os códigos da CID-10 relacionados a intoxicações. Foram registrados pelo SIM, no período do estudo, 18.247 óbitos decorrentes de intoxicação, resultando em crescimento de 3% no coeficiente de mortalidade. Os agentes que mais causaram óbitos foram os agrotóxicos (24%) seguidos dos medicamentos (23%) e das drogas de abuso (22%). Com exceção dos medicamentos, em que a participação do sexo feminino foi de 52%, verificou-se maior concentração do sexo masculino para todos os agentes e na maioria das faixas etárias. Somente para os medicamentos e agrotóxicos, o suicídio foi a principal circunstância dos óbitos. Os resultados apresentados foram capazes de delinear um perfil de mortalidade para cada um dos principais agentes tóxicos estudados.

Análise dos óbitos decorrentes de intoxicação ocorridos no Brasil de 2010 a 2015 com base no Sistema de Informação sobre Mortalidade (SIM) / Analysis of deaths by intoxication that occurred in Brazil from 2010 to 2015 based on the Mortality Information System (SIM)

Resumo Muitos estudos analisam o perfil epidemiológico dos óbitos causados por um único agente tóxico. No entanto, análises mais amplas da mortalidade podem ser obtidas avaliando múltiplos agentes em um mesmo período de tempo. Com esse objetivo, foi realizado um estudo descritivo retrospectivo dos óbitos decorrentes de intoxicações ocorridos de 2010 a 2015 no Brasil, registrados pelo SIM. Os óbitos foram selecionados de acordo com os códigos da CID-10 relacionados a intoxicações. Foram registrados pelo SIM, no período do estudo, 18.247 óbitos decorrentes de intoxicação, resultando em crescimento de 3% no coeficiente de mortalidade. Os agentes que mais causaram óbitos foram os agrotóxicos (24%) seguidos dos medicamentos (23%) e das drogas de abuso (22%). Com exceção dos medicamentos, em que a participação do sexo feminino foi de 52%, verificou-se maior concentração do sexo masculino para todos os agentes e na maioria das faixas etárias. Somente para os medicamentos e agrotóxicos, o suicídio foi a principal circunstância dos óbitos. Os resultados apresentados foram capazes de delinear um perfil de mortalidade para cada um dos principais agentes tóxicos estudados.

Abstract Many studies analyze the epidemiological profile of deaths caused by a single toxic agent. However, broader mortality analyses can be obtained by evaluating multiple agents over the same period of time. For this purpose, a retrospective descriptive study was carried out of the deaths by intoxication registered in the Mortality Information System that occurred in Brazil from 2010 to 2015. Deaths were selected according to ICD-10 codes related to intoxication. There were 18,247 deaths and an increase of 3% of rates of mortality by intoxication during the period. The agents that caused the most deaths were pesticides (24%) followed by medication (23%) and street drugs (22%). With the exception of medication, where the female participation was 52%, there was a higher concentration of males for all agents and in most of the age groups. Only in the case of medication and pesticides was suicide the main circumstance of deaths. The results presented made it possible to define a mortality profile for each of the major toxic agents studied.

Polycyclic aromatic hydrocarbons in bays of the Rio de Janeiro state coast, SE - Brazil: Effects on catfishes.

The Brazilian coast of the Rio de Janeiro State has bays of great economic, ecological and social importance. However, these ecosystems have been suffering intense anthropogenic influence, mainly due to the contamination by polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) from urban-industrial activities. Moreover, PAHs are organic pollutants of high toxicity and carcinogenicity causing global concern to human and environmental health. This study evaluated on catfish (Genidens genidens) a set of key parameters (sex, morphometric traits, condition factor (K), PAH metabolites in gallbladder, frequency of micronucleus (MN) and erythrocytic nuclear abnormalities (ENA) in blood. In addition we also evaluated histopathological hepatic effects, Ethoxyresorufin-O-deethylase (EROD) activity and Benzo(a)pyrene diol epoxide (BPDE)-DNA adducts) in liver samples, in order to indicate the fish health status and environmental pollution levels of three main Bays (Guanabara, Sepetiba and Ilha Grande) of the Rio de Janeiro State, in the Southeast of Brazil. In general, the worst physical and metabolic conditions in catfishes were evidenced in Guanabara Bay, possibly indicating the highest level of contamination by PAHs. Contrary evidence was observed in Ilha Grande Bay, showing lower biological changes in G. genidens. However in Sepetiba Bay, the influence of PAHs contamination showed the highest hepatic lesions in catfishes, prevailing foci of cellular alterations, megalocytic hepatosis and hydropic vacuolations. The employability of a set of biomarkers on catfish was efficient for screening pollution for PAHs in tropical environments. This reinforces the need for effective actions of monitoring and conservation strategies of bays of the Rio de Janeiro State (Brazil), in order to ensure quality and health to both human and environment.

Contribuição das ômicas na saúde humana: avanços e desafios / Contribution of the omics siences to human health: advances and challenges

O seqüenciamento do genoma humano abriu portas para uma era de descrições holísticas sobre a saúde humana. Hoje, é possível estudar os mecanismos biológicos humanos em relação a dietas e fatores ambientais como drogas e poluentes. Nopassado, as pesquisas científicas estiveram muito focadas nas doenças e em como restabelecer a saúde humana após estas enfermidades. Atualmente, a prevenção das doenças vem ganhando maior atenção e reconhecimento. Para que se possa entender a relação do ambiente com a saúde, as pesquisas devem abranger uma ampla faixa de áreas, desde níveis moleculares até o estudo do corpo como um todo. Ultimamente, têm sido revistas as implicações do sistema biológico no entendimento da saúde humana e é sabido que a descrição mecanicista completa do organismo humano ainda não é possível. Entretanto, recentes avanços no estudo da biologia dos sistemas determinam uma trajetória para as pesquisas futuras garantindo melhora das condições de saúde individuais e das populações. A prevenção de doenças se tornará mais importante, sendo vista como o caminho óbvio para pesquisas em ciências da vida. Além disso, mais ênfase será dada nesses caminhos naturais. Novas disciplinas mediarão recentes percepções sobre a saúde humana que, sem dúvida, terão significante impacto positivo em nossa qualidade de vida.

The sequencing of the human genome has opened the door to the most exciting new era of the holistic system description of human health. It is now possible to study the mechanisms of human health in relation to diet and other environmental factors such as drugs and toxic pollutants. Life-Science research has in the past much focused on diseases and how to reestablish human health after illness. Today, prevention of illness is gaining recognition. To understand the link between environment and health, research must cover a broad range of areas, from the molecular level to whole body studies. The current state and implications of systems biology in the understanding of human health are reviewed. It becomes clear that a complete mechanistic description of the human organism is not possible yet. However, recent advances in systems biology provide a trajectory for future research in order to improve health of individuals and populations. Disease prevention will become more important as the obvious path of research in life sciences and more focus will need to be put in those natural ways. The new disciplines, will mediate new insights into human health that will finally have significant positive impact on our quality of life.

Determinação de metabólitos de hidrocarboletos policíclicos aromáticos em biles de peixes como biomarcador na Baía de Guanabara / Determinação de metabólitos de hidrocarboletos policíclicos aromáticos em biles de peixes como biomarcador na Baía de Guanabara

A Baía de Guanabara (BG), segunda maior baía do litoral brasileiro possuíextensão que engloba praticamente toda a Região Metropolitana do Estado do Riode Janeiro. Esta baía se destaca por ser um estuário, sendo, desta forma, umambiente particularmente fértil que abriga uma imensa variedade de formasmarinhas que se alimentam, crescem e se reproduzem neste local. Entretanto, esta Baía, é um ecossistema eutrofizado e sujeito a contaminação química de diversas origens, como por Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPAs) oriundos principalmente das atividades petrolíferas intensas existentes nesta Baía. Estescompostos têm potencial mutagênico e genotóxico, além de representar umaameaça ao ecossistema aquático como um todo em exposições prolongadas. Desta forma, a utilização de biomarcadores em peixes tem se mostrado bastante eficaz naavaliação dos efeitos da contaminação por esta classe de compostos. Diante disso, o objetivo principal deste estudo foi avaliar o potencial do uso de metabólitos de HPAs em biles de peixes como biomarcador da contaminação por esta classe de compostos. Para tanto, foram utilizadas duas espécies de peixes: Chilomycterus spinosus spinosus (Baiacu-de-espinho) e Micropogonias Furnieri (Corvina). Estas espécies foram coletadas na Baía de Guanabara e Itaipu (região controle). O método para esta avaliação baseou-se na fluorescência destes compostos. Nas biles dos peixes coletados foram analisados os metabólitos de Naftaleno, Pireno,Benzo(a)pireno através do método de Fluorescência Fixa (FF) e o 1 –Hidroxipireno por Fluorescência Sincronizada (SFS). Além disso, foi avaliada a influência de parâmetros biológicos e biométricos, como sexo e comprimento dos peixes, na determinação destes metabólitos. Avaliou-se ainda o Fator de Condiçãopara Baiacu e Corvina de ambas as regiões. Da mesma forma, pretendeu-seobservar se havia alteração da variabilidade dos dados de determinação dos metabólitos através de sua normalização pelas proteínas biliares totais. A partir da determinação de HPAs em Corvina foi encontrada diferença estatisticamente significativa entre a Baía de Guanabara e Itaipu para os metabólitos de Pireno e Benzo(a) pireno e para o 1-Hidroxipireno. Na avaliação realizada em Baiacu observou-se diferença significativa entre BG e Itaipu apenas para os metabólitos de Naftaleno. Entretanto, após a normalização destes dados pelas proteínas biliares, observou-se para Corvina, diferenças significativas para todos os metabólitos de HPA em estudo; para Baiacu não foi mais observada diferença significativa para as regiões estudadas. No que se refere aos parâmetros biológicos e biométricos, tanto o sexo quanto o comprimento, não mostraram ter influência sobre a determinação dos metabólitos de HPAs. Foi ainda observada diferença significativa entre BG e Itaipu, tanto para Baiacu como para Corvina, no que se refere à avaliação do Fator de Condição. De forma geral, observou-se que a determinação dos metabólitos deHPAs em biles de peixes pode ser uma ferramenta útil no monitoramento dacontaminação ambiental por esta classe de contaminantes mostrando-se apropriada para este tipo de avaliação.

[Use of bioindicators for assessing and monitoring pesticides contamination in streams and rivers]. / Utilização de bioindicadores na avaliação de impacto e no monitoramento da contaminação de rios e córregos por agrotóxicos.

The objective of this article is to present an analysis of the main bioindicators that are currently used to assess the environmental impact of pollution in water resources. The simple quantification of chemicals in the environment is not enough to reveal the real effects of contamination on ecosystems, making necessary the assessment of the biological effects that pollution causes at different hierarchical levels. The bioindicators used in this article on two case studies comprehend different hierarchical levels: in case study 1, three organization levels were utilized: individual, cellular and molecular, to detect the early effects of exposition to environmental pollutants in three hydrographic basins. By observing the inhibition of AChE activity in fish it was possible to assess the effects of organophosphorate and carbamate pesticides, showing the effects of agricultural activities. In case study 2, we present an assessment at the macroinvertebrate community level using the Extended Biotic Index. We discuss the advantages and limitations in the production of reliable data that could be used in the implementation of adequate actions to protect and/or recover ecosystems.

Utilização de bioindicadores na avaliação de impacto e no monitoramento da contaminação de rios e córregos por agrotóxicos / Use of bioindicators for assessing and monitoring pesticides contamination in streams and rivers

Este artigo tem como objetivo apresentar uma análise dos principais bioindicadores utilizados para avaliação do impacto ambiental em recursos hídricos, já que a simples mensuração dos níveis de substâncias químicas presentes no ambiente não é suficiente para revelar os reais efeitos adversos da contaminação, tornando-se necessário a avaliação dos efeitos biológicos da contaminação em diversos níveis hierárquicos. Os bioindicadores foram tratados neste artigo através de dois estudos de casos que abrangem diferentes níveis; no caso 1, foram utilizados três níveis de organização: individual, celular e molecular, para detecção precoce dos efeitos reais da exposição de peixes aos poluentes ambientais em três bacias hidrográficas. A inibição da atividade da AchE em peixes possibilitou a avaliação dos efeitos dos agrotóxicos organofosforados e carbamatos, evidenciando o efeito dos cultivos agrícolas; no caso 2, apresentamos uma avaliação no nível da comunidade de macroinvertebrados, empregando o índice Biótico Estendido. Discutimos, as vantagens e limitações na produção de dados confiáveis que possibilitem a implementação de medidas adequadas para o diagnóstico em diferentes escalas, visando a proteção e/ou recuperação dos ecossistemas.

The objective of this article is to present an analysis of the main bioindicators that are currently used to assess the environmental impact of pollution in water resources. The simple quantification of chemicals in the environment is not enough to reveal the real effects of contamination on ecosystems, making necessary the assessment of the biological effects that pollution causes at different hierarchical levels. The bioindicators used in this article on two case studies comprehend different hierarchical levels: in case study 1, three organization levels were utilized: individual, cellular and molecular, to detect the early effects of exposition to environmental pollutants in three hydrographic basins. By observing the inhibition of AChE activity in fish it was possible to assess the effects of organophosphorate and carbamate pesticides, showing the effects of agricultural activities. In case study 2, we present an assessment at the macroinvertebrate community level using the Extended Biotic Index. We discuss the advantages and limitations in the production of reliable data that could be used in the implementation of adequate actions to protect and/or recover ecosystems.