Sublethal toxicity of carbofuran in cattle egret (Bubulcus ibis coromandus): hematological, biochemical, and histopathological alterations / Toxicidade subletal do carbofurano na garça-vaqueira (Bubulcus ibis coromandus): alterações hematológicas, bioquímicas e histopatológicas

Abstract This study was aimed to investigate Carbofuran (CF)-induced pathological changes in cattle egret. Two hundred cattle egrets were reared and equally divided into four groups and given different CF concentrations (0.03 mg/L, 0.02 mg/L, 0.01 mg/L and 0 mg/L (control group)). Hematology, serum biochemistry, histopathology, and immunological markers were studied. Our results confirm that CF induces anemic conditions, leukocytosis, elevated liver enzymatic activity, and alterations in renal biomarkers. Moreover, specific microscopic lesions such as multifocal necrosis, pyknotic nuclei, hemorrhages, congestion, and inflammatory cell proliferation were observed in the liver, kidney, spleen, and thymus. These findings suggest that CF can induce harmful effects, so the application of this pesticide in the field must be strictly monitored to mitigate the possibility of exposure to non-target species.

Resumo Este estudo teve como objetivo investigar as alterações patológicas induzidas por carbofurano (CF) em garças-vaqueiras. Duzentas dessas garças foram criadas e divididas igualmente em quatro grupos e receberam diferentes concentrações de CF: 0,03 mg/L; 0,02 mg/L; 0,01 mg/L; e 0 mg/L (grupo controle). Foram realizadas análises de hematologia, bioquímica sérica, histopatologia e marcadores imunológicos. Nossos resultados confirmaram que CF induz condições anêmicas, leucocitose, atividade enzimática hepática elevada e alterações nos biomarcadores renais. Além disso, lesões microscópicas específicas, como necrose multifocal, núcleos picnóticos, hemorragias, congestão e proliferação de células inflamatórias, foram observadas no fígado, rim, baço e timo. Esses achados sugerem que o CF pode causar efeitos nocivos, portanto a aplicação desse agrotóxico no campo deve ser rigorosamente monitorada para mitigar a possibilidade de exposição a espécies não alvo.

Avaliação do efeito combinado de carbofurano e temperatura para Ceriodaphnia dubia / Evaluation of the combined effect of carbofuran and temperature to Ceriodaphnia dubia

Desde 2008, o Brasil ocupa a posição de maior consumidor de agrotóxicos do mundo. Em 2001 o grupo dos agrotóxicos mais usados foi o grupo dos inseticidas. O Carbofurano é um inseticida carbamato sistêmico de amplo espectro, utilizado em todo o mundo. O Carbofurano possui meia vida no meio ambiente relativamente curta e sendo relativamente estável em condições neutras ou ácidas. Ele possui baixa tendência a volatilizar e é altamente móvel no solo, podendo lixiviar para águas subterrâneas e cursos d’água. O Carbofurano inibe a colinesterase, estimulando o sistema nervoso e causa efeitos cancerígenos, teratogênicos e genotóxicos. Estresses físicos como a mudança de temperatura podem afetar a susceptibilidade dos organismos à químicos, alterando a toxicodinâmica da interação química com o organismo, a toxicocinética, o metabolismo e estado fisiológico dos mesmos. As mudanças climáticas e o aquecimento global causados pela emissão de gases de efeito estufa, representam estressores que afetam a ocorrência de espécies levando à redução da biodiversidade. Acredita-se o aumento de 1,5-2,5oC nas temperaturas médias globais aumentam em 20-30% o risco de extinção de espécies e estudos indicam que um aumento na escala de 3oC é passível de ocorrer até o ano de 2100. Para a liberação e avaliação dos efeitos ambientais de agrotóxicos, são geralmente exigidos testes de toxicidade e o monitoramento através da avaliação ecotoxicológica é recomendado por diversos autores. Ceriodaphnia dubia é um microcrustáceos zooplanctônico muito utilizado como bioindicador, são filtradores, vivem em água doce e ocupam uma posição chave na cadeia alimentar. Dentre os fatores ambientais que influenciam as comunidades zooplanctônicas, a temperatura altera o ciclo de vida de muitos organismos, podendo modificar a taxa de reprodução e de filtração de várias espécies. Alterações nestes fatores podem influenciar a toxicidade de contaminantes para bioindicadores planctônicos. Diversos estudos encontraram relação entre o aumento da temperatura e o aumento da sensibilidade dos organismos e, consequentemente, da toxicidade dos contaminantes químicos. No entanto, esta toxicidade depende do contaminante testado. Não foram encontrados estudos sobre a avaliação do efeito combinado de Carbofurano e Temperatura sobre Ceriodaphnia dubia. O presente estudo visa avaliar este efeito combinado. Os resultados deste estudo, corroboraram com os de outros estudos, demostrando que temperaturas fora da faixa ótima influenciam a reprodução, desenvolvimento e alimentação de C. dubia, assim como influenciam negativamente na sensibilidade do organismo ao Carbofurano. Este efeito não pode ser observado apenas através de testes agudos, no entanto, os testes crônicos possibilitaram a observação do efeito combinado. Independente da temperatura, os resultados obtidos no presente estudo demonstram que as CL50 estão em concentrações inferiores às encontradas em ambientes naturais no Brasil e às estabelecidas pela OMS como padrão. Assim, conclui-se que os testes crônicos podem ser ferramentas interessantes para aplicação e uso rotineiro por agências ambientais. Esta avaliação deve ser realizada de acordo com as características ambientais locais e estes fatores devem ser levados em consideração durante a compilação de legislações, já que legislações nacionais podem não ser suficientes para evitar impactos a nível local.

Protective effect of secondary plant metabolites from Ipomoea aquatica Forsk. against carbofuran induced damages.

Plausible interactions between food contaminants and natural constituents in vivo and protective effect of polyphenols present in I. aquatica against carbofuran toxicity in Charles Foster rats were evaluated. Determinations based on antioxidant enzyme activities showed significant alterations in glutathione, glutathione peroxidase, superoxide dismutase and catalase in tissues (liver and brain) and plasma of pesticide treated group while polyphenolic extracts from I. aquatica (IAE) attenuated their activities when given alongwith carbofuran. IAE decreased enhanced lipid peroxidation levels in plasma and erythrocyte membrane and cholesterol levels in brain and plasma. IAE also minimized histopathological degenerative changes produced by carbofuran. While single cell gel electrophoresis showed that secondary metabolites in leafy vegetables produced a combinatorial effect with pesticide at cellular level, DNA fragmentation level in bone marrow cells showed a decline in the IAE treated rats. Food safety adversely affected by various chemical contaminants can be retained by plant polyphenols and secondary plant constituents that can be found together in bolus. Therefore, the present study gives an insight into the protective role of naturally found polyphenols against pesticide toxicity.

Evaluación del riesgo ambiental de carbofurano en bioensayos con organismos no blanco / Environmental risk assessment of carbofuran in bioassays with non-target organisms

El carbofurano es uno de los plaguicidas más empleado en la agricultura peruana. El objetivo de este trabajo fue evaluar el riesgo ambiental del carbofurano en bioensayos de toxicidad, sobre once especies no destinatarias. La siguiente secuencia relativa de mayor a menor cocientes de riesgo (CR) del carbofurano para los 19 puntos finales de efecto en once especies fue encontrada: Daphnia magna (mortalidad) > Lemna minor (inhibición de formación de las hojas) > Paracheirodon innesi (nado extraño) = P. innesi (incremento del movimiento opercular) > Chironomus calligraphus (mortalidad) > L. minor (necrosis) > P. innesi (mortalidad) > L. minor (clorosis) > Tetrapygus niger (inhibición de la fecundación) > Coturnix japonica (mortalidad) > Oncorhynchus mykiss (incremento de coloración) > Ceraeochrysa cincta (no eclosión de huevos) > O. mykiss (mortalidad con oxígeno) > O. mykiss (mortalidad sin oxígeno) > Trichogramma pretiosum (mortalidad) > C. cincta (mortalidad) > T. pretiosum (no emergencia de adultos) > Trichogramma pintoi (mortalidad) > Beauveria bassiana (inhibición del crecimiento). Los cocientes de riesgo (CR) indicaron en todos los casos un alto riesgo del carbofurano principalmente en el ambiente acuático en comparación con el terrestre.

Carbofuran is one of the most employed pesticides in Peruvian agriculture. This research aimed to evaluate the risk assessment in bioassays of carbofuran on eleven non-target species. The following relative sequence in decreasing ecotoxicity order in terms of RQ (Risk quotient) to carbofuran to 19 end points on 11 species was found: Daphnia magna (mortality) > Lemna minor (inhibition of new fronds) > Paracheirodon innesi (strange swim) = P. innesi (increase of opercula movement) > Chironomus calligraphus (mortality) > L. minor (necrosis) > P. innesi (mortality) > L. minor (chlorosis) > Tetrapygus niger (inhibition of fertilization)> Coturnix japonica (mortality) > Oncorhynchus mykiss (increase of coloration) > Ceraeochrysa cincta (not hatch of eggs) > O. mykiss (mortality without oxygen) > O. mykiss (mortality with oxygen) > Trichogramma pretiosum (mortality) > C. cincta (mortality) > T. pretiosum (not emergence of adults) > Trichogramma pintoi (mortality) > Beauveria bassiana (inhibition of growth). Risk quotient (RQ) indicated that carbofuran is highly risky mainly to aquatic environment than terrestrial.

Toxicidade aguda de alguns herbicidas e inseticidas utilizados em lavouras de arroz irrigado sobre o peixe Danio rerio / Acute toxicity of some herbicides and insecticides used in paddy rice on the fish Danio rerio

Este trabalho teve como objetivo determinar a CL50 48h de alguns herbicidas e inseticidas utilizados na cultura do arroz irrigado e estimar os coeficientes de risco (análise de risco determinístico), usando como organismo-teste o peixe paulistinha (Dario rerio). Os herbicidas 2,4-D, metsulfurom-metílico, carfentrazonaetílica, bentazona, quincloraque, clomazona, oxadiazona, oxifluoefem, bispiribaque-sódico, pirazossulfurom-etílico, apresentaram valores de CL50 48h em mg.L-1 (ingrediente ativo) de: 237,1; maior que 100,0; 2,5; 1150.0; 300,0; 13,8; 3,0; 1,2; maior que 100,0; 67,56, respectivamente. Os herbicidas betaciflutrina, carbofurano, fipronil e lambdacialotrina apresentaram valores de CL50 48h em mg.L (ingrediente ativo) de: 0,004; 1,3; 0,2 e 0,002, respectivamente. Os resultados deste trabalho indicaram que os herbicidas oxifluorfem, oxadiazona e clomazona e os inseticidas lambdacialotrina, betaciflutrina, carbofurano e fipronil apresentam maior potencial de risco de impacto ecológico sobre o bioindicador D. rerio. Os herbicidas metsulfurom, pirazossulfuron, bispiribaque, bentazona e quincloraque revelaram risco mínimo a leve de impacto sobre peixes da espécie D.rerio.

Biossensor amperométrico para detecção screening de inseticidas carbamatos em águas de abastecimento / Amperometric biosensor to detect screening of carbamate insecticides in drinking water

Biossensor amperométrico, baseado em enzimas colinesterases (AChE) imobilizadas em eletrodo do tipo screen-printing, foi utilizados na investigação de teores de pesticidas carbamatos (carbofuran e carbaril) em amostras de águas de abastecimento. Inicialmente, efetuou-se o estudo dos constantes de inibição dos pesticidas carbaril (1x10 elevado à sétima potência) e carbofuran (5x10 elevado à quarta potência). Utilizou-se sistema com eletrodo de dois canais, composto de grafite modificada com TCNQ e Ag/AgCl, como eletrodos de trabalho e referência, respectivamente. Dois processos, visando otimização do biossensor. A metodologia de fotopolimerização com álcool polivinílico modificado com grupos estirilpiridínicos (PVS-SbQ) e a de glutaraldeido foram selecionadas para o estudo, sendo que a imobilização com PVS-SbQ apresentou melhores resultados (CV=6,5por cento). Curvas analíticas foram plotadas após os ensaios de inibição com os pesticidas e os limites de detecção (LD) determinados. Carbaril apresentou curva linear (LD de 18 ug L -1), enquanto o carbofuran demonstrou curva com comportamento logarítmico (LD de 0,05 ug L-1). Para avaliar a precisão, amostras de água de abastecimento foram fortificadas com os pesticidas estudados em três níveis de fortificação. As recuperações variaram de 93,3 por cento a 102,7 por cento. Os biossensores a base de AChE atenderam às exigências analíticas para a direta aplicação de sensores descartáveis em amostras reais

First ovarian maturity and recovery response in common carp, Cyprinus carpio after exposure to carbofuran.

The present study embodies the observations on duration (45, 75 and 105 days) dependent effects of toxicologically low concentration (16 ppm) of a carbamate pesticide, carbofuran, on first ovarian maturity with correlative recovery response by withdrawal of treatment for 30 days in virgin yearlings of common carp, Cyprinus carpio var. Communis. In control fish histological organization of ovary and changes in gonado-somatic index (GSI) revealed the initiation of oocyte differentiation and development at the commencement of experiment in December-January and peak of maturation with fully grown yolky oocytes was attained by the time of termination of experiment in the end of March. In carbofuran exposed groups ovaries exhibited retardation of development and growth evident by significantly decreased GSI and predominace of immature oocytes passing through nuclear-cytoplasmic degeneration of variable magnitude. Severity of degenerative changes was more pronounced with prolonged duration. In recovery group ovaries had experienced regeneration as clued by the presence of oocytes of differential stages including vitellogenic and fully grown oocytes. In liver histopathological changes coupled with significant decrease in hepato-somatic index (HSI) attributed hepatic inactivation in all exposure groups whereas in recovery group an increase in HSI value with marked sign of hepatic reactivation was evidenced. No significant change in values of condition (CF) and somatic condition (SCF) factors substantiated the over all normal health of fish. Lipid and water content of ovary, liver and muscle registered the significant decrease at 105th day of exposure with concomitant augmented value for recovery group. These observations suggest that the commercial formulation of carbofuran, even at this toxicologically low concentration, is equally capable of affecting the first ovarian maturity with associated physiological implications but with reversibility in toxicity by withdrawal of pesticide exposure attributing regeneration in affected organs in due course time.

Assessment of the genotoxicity potential of the nematicide insecticide carbofuran in wheat cells

Carbofuran (Furadan), an insecticide-nematicide, is widely used for seed treatment in Brazil, against pests in crops such as wheat, rice and corn. It was assessed for its cytotoxic and or clastogenic potential in root meristems of Triticum aestivum (tested in vivo). Seed samples (1OO grams each) were individually treated with one, two, four and eight liters of the pure commercial product/lOO kg seed and germinated on three substrates: virgin soil, sterilized soil and growth chamber (on paper). For all treatments, no cytotoxic or clastogenic effects were observed in the meristem root cells.