Studies on bioaccumulation patterns, biochemical and genotoxic effects of copper on freshwater fish, Catla catla: an in vivo analysis / Estudos sobre padrões de bioacumulação, efeitos bioquímicos e genotóxicos do cobre em peixes de água doce, Catla catla: uma análise in vivo

ABSTRACT

During present study, the copper (Cu) mediated oxidative stress was measured that induced DNA damage by concentrating in the tissues of fish, Catla catla (14.45±1.24g; 84.68±1.45mm) (Hamilton,1822). Fish fingerlings were retained in 5 groups for 14, 28, 42, 56, 70 and 84 days of the exposure period. They were treated with 2/3, 1/3, 1/4 and 1/5 (T1-T4) of 96h lethal concentration of copper. Controls were run along with all the treatments for the same durations. A significant (p < 0.05) dose and time dependent concentration of Cu was observed in the gills, liver, kidney, muscles, and brain of C. catla. Among organs, the liver showed a significantly higher concentration of Cu followed by gills, kidney, brain, and muscles. Copper accumulation in these organs caused a significant variation in the activities of enzymes viz. superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and peroxidase (POD). The SOD activity varied significantly in response to the exposure time of Cu as 56 > 70 > 42 > 84 > 28 > 14 days while CAT activity exhibited an inverse relationship with the increase in Cu concentration. POD activity showed a significant rise with an increase in Cu exposure duration. Comet assay exhibited significant DNA damage in the peripheral erythrocytes of Cu exposed C. catla. Among four exposure concentrations, 2/3rd of LC50 (T1) caused significantly higher damage to the nuclei compared to control. Increased POD and SOD activity, as well as a decrease in CAT activity in response to Cu, demonstrates the involvement of a protective mechanism against reactive oxygen species (ROS), whereas increased ROS resulted in higher DNA damage. These above-mentioned molecular markers can be efficiently used for the biomonitoring of aquatic environments and conservation of edible fish fauna.

RESUMO

Durante o presente estudo, o estresse oxidativo mediado pelo cobre (Cu) foi medido que induziu danos ao DNA por concentração nos tecidos de peixes, Catla catla (14,45 ± 1,24g; 84,68 ± 1,45mm) (Hamilton, 1822). Os alevinos foram retidos em 5 grupos por 14, 28, 42, 56, 70 e 84 dias do período de exposição. Eles foram tratados com 2/3, 1/3, 1/4 e 1/5 (T1-T4) de 96h de concentração letal de cobre. Os controles foram executados junto com todos os tratamentos para as mesmas durações. Uma significativa (p <0,05) concentração dependente do tempo e da dose de Cu foi observada nas brânquias, fígado, rim, músculos e cérebro de C. catla. Entre os órgãos, o fígado apresentou uma concentração significativamente maior de cobre, seguido por guelras, rins, cérebro e músculos. O acúmulo de cobre nesses órgãos causou uma variação significativa nas atividades das enzimas viz. superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT) e peroxidase (POD). A atividade de SOD variou significativamente em resposta ao tempo de exposição de Cu como 56> 70> 42> 84> 28> 14 dias, enquanto a atividade de CAT exibiu uma relação inversa com o aumento na concentração de Cu. A atividade POD mostrou um aumento significativo com um aumento na duração da exposição ao Cu. O ensaio do cometa exibiu dano significativo ao DNA induzido por Cu nos eritrócitos periféricos de C. catla. Entre as quatro concentrações de exposição, 2/3 do LC50 (T1) causou danos significativamente maiores aos núcleos em comparação com o controle. O aumento da atividade de POD e SOD, bem como uma diminuição na atividade de CAT em resposta ao Cu, demonstra o envolvimento de um mecanismo protetor contra espécies reativas de oxigênio (ROS), enquanto o aumento de ROS resultou em maior dano ao DNA. Esses marcadores moleculares mencionados acima podem ser usados ​​de forma eficiente para o biomonitoramento de ambientes aquáticos e conservação da ictiofauna comestível.