Oxidative stress and metal homeostasis alterations in Danio rerio (zebrafish) under single and combined carbamazepine, acetamiprid and cadmium exposures.

Contaminants of emerging concern (CEC) are routinely detected in aquatic environments, especially pharmaceuticals, such as carbamazepine (CBZ), and neonicotinoid pesticides, like acetamiprid (ACT). CECs can interact with each other and with other legislated contaminants like Cd, resulting in unknown effects. Most studies evaluate only the effects of single contaminant exposures on aquatic biota. Therefore, the aim of the present study was to assess the effects of both single and combined CBZ, ACT and Cd exposures on zebrafish brain and liver oxidative stress parameters and metal homeostasis. The biomarkers catalase (CAT), glutathione-S-transferase (GST), total thiols (TOT), metallothionein (MT) and malondialdehyde (MDA) and the essential elements Ca, Cu, K, Na, Mg, Mn and Zn were evaluated after 96-hour static exposures. CBZ, ACT and Cd single (brain and liver) and combined (liver) treatments resulted in oxidative effects in both fish organs, also leading to metal (Ca, Mg, K, Mn, Zn and Cu) homeostasis alterations. ACT exposure resulted in the greatest adverse effects in the brain, while CBZ was the cause of major element homeostasis and oxidative stress alterations in the liver. Lower LPO levels were observed in the combined treatments compared to single treatments, suggesting interactions and contaminant effect attenuation. This study is the first to evaluate the initial effects of combined CBZ, ACT and Cd exposures in zebrafish, paving the way for further investigations concerning other biomarkers during longer exposure times.

Monitoramento e avaliação ecotoxicológica de níveis ambientais de cocaína e benzoilecgonina em águas fluviais no Rio de Janeiro / Monitoring and ecotoxicological assessment of environmental levels of cocaine and benzoylecgonine in river waters in Rio de Janeiro

Cocaína (COC) e benzoilecgonina (BE), seu principal metabólito, vêm sendo detectadas em corpos hídricos. A literatura relacionada a efeitos de concentrações ambientais de COC e BE (µg e ng L-1 ) sobre organismos aquáticos não-alvo é escassa, sobretudo no modelo Danio rerio (zebrafish). Neste estudo, concentrações de COC e BE foram investigadas em cinco rios urbanos na cidade do Rio de Janeiro em campanhas de monitoramento nas estações seca e chuvosa. O espectrômetro de massas Q-Exactive Plus (Thermo Scientific) com ionização electrospray (ESI) foi utilizado na detecção de COC e BE nas amostras de água a partir de extração em fase sólida e análise em sistema Dionex 3000 UHPLC (Thermo Scientific). Embriões de zebrafish foram expostos à COC e BE por 96 h (50-5000 ng L-1 ), utilizando o OECD Fish Embryo Toxicity Test adaptado em placas de 24 poços, verificando-se efeitos morfológicos e teratogênicos. Zebrafish adultos foram expostos por 21 dias à COC (10-1000 ng L-1 ), BE (10-1000 ng L-1 ) e sua combinação (COC+BE 10+1000 ng L-1 e COC+BE 1000+10 ng L-1 ), analisando-se biomarcadores antioxidantes e oxidativos. Cocaína e BE foram quantificadas (> LQ) com 100 % de frequência em todas as campanhas e pontos de coleta, indicando a contaminação potencial desses ambientes e sugerindo a exposição ininterrupta de organismos não-alvo. Maiores níveis médios de COC (383,68 ± 269,57 ng L -1 ) e BE (1022,16 ± 535,04 ng L -1 ) foram observados na estação chuvosa comparados à estação seca (COC 192,27 ± 127,23 ng L -1 ; BE 504,30 ± 382,28 ng L -1 ), contrastando com os maiores resultados de NNH3 e DQO observados nesta estação (estação seca), sugerindo a influência do comportamento de consumo de COC associado à primavera/verão (estação chuvosa). Alterações morfológicas e teratogênicas foram observadas nos embriões expostos, com efeitos acima do observado no controle já a partir da menor concentração de BE (50 ng L-1 ) testada, a qual correspondeu à menos de 10 % da concentração média de BE monitorada. Modulações de biomarcadores de estresse oxidativo (principalmente no cérebro) foram observadas nos peixes adultos expostos, bem como estresse oxidativo associado à peroxidação lipídica e carbonilação de proteínas. Os resultados alertam para a presença de COC e BE em rios do Rio de Janeiro em níveis capazes de causar efeitos deletérios em organismo não-alvo, deflagrando um alarmante problema de saúde pública e meio ambiente.

Avaliação do estresse oxidativo de exposições unitárias e combinadas de carbamazepina, acetamiprida e cádmio em peixes Danio rerio / oxidative stress assessment unit and combined exposures of carbamazepine, acetamiprid and cadmium in fish zebrafish (danio rerio)

Ambientes naturais aquáticos vêm recebendo aportes de contaminantes emergentes, que podem interagir com classes de contaminantes já regulamentados, promovendo efeitos adversos aos organismos e influenciando aspectos de saúde pública. Este estudo avaliou os efeitos oxidativos do fármaco carbamazepina (CBZ) e do pesticida neonicotinóide acetamiprida (ACT), reconhecidamente contaminantes emergentes, em sistemas unitários e em misturas com o contaminante regulamentado cádmio, por meio dos biomarcadores catalase (CAT), glutationa S-transferase (GST), glutationa reduzida (GSH), metalotioneína (MT) e malondialdeído (MDA). Para tanto, peixes zebrafish (Danio rerio) foram expostos por 96 horas à concentração ambiental de 25 µg L-1 dos contaminantes em sistema estático para análise dos órgãos cérebro e fígado. Os resultados das exposições unitárias dos contaminantes indicaram um aumento significativo de todos os biomarcadores comparados com controle, exceto para CAT no órgão cérebro, por sua conhecida baixa atividade neste órgão. Esses aumentos, sobretudo no biomarcador MDA, foram atribuídos ao aumento de espécies reativas de oxigênio (EROs) geradas a partir das exposições aos contaminantes. Destaca-se que o contaminante CBZ apresentou os maiores níveis em todos os biomarcadores, demonstrando maior possibilidade de efeitos oxidativos dentre os três contaminantes. Já o contaminante ACT, apresentou as menores respostas de biomarcadores no órgão fígado, sobretudo na atividade da enzima CAT. Além disso, ressalta-se que o contaminante Cd apresentou os menores valores de resposta dos biomarcadores estudados para o órgão cérebro. Em relação às exposições mistas, foram observados níveis de resposta dos biomarcadores acima dos observados nos controles para os órgãos cérebro (GSH e MT) e fígado (CAT, GSH), demonstrando a resposta antioxidante do organismo ante ao aumento das EROs, bem como a ocorrência de peroxidação lipídica nestas exposições para o fígado. No entanto, as exposições mistas apresentaram níveis de biomarcadores menores que a soma de seus respectivos resultados de exposição unitária, sugerindo uma interação antagônica entre os contaminantes para CAT, GST, MT e MDA. Conclui-se que os contaminantes de estudo são capazes de gerar efeitos oxidativos ao organismo modelo mesmo na ordem de µg L-1 , alertando para a possibilidade de quebra da homeostase entre resposta antioxidante e geração de EROs pelas exposições, sugerindo que efeitos semelhantes seriam observados em organismos não alvo no ambiente natural, sobretudo pelo aporte constante de cargas desses contaminantes.