Investigation of estrogenic activity and endocrine disrupting chemicals in surface water of São Paulo State

Nas últimas décadas, a ocorrência de atividade estrogênica e interferentes endócrinos (IEs) no ambiente aquático têm se tornado uma crescente preocupação. Dentre as diversas substâncias classificadas como IEs, destacam-se os fármacos, produtos de higiene e cuidados pessoais, hormônios naturais e sintéticos, produtos químicos industriais, praguicidas e muitos outros compostos que atingem o ambiente aquático por meio de descargas de esgoto doméstico, industrial ou de escoamento agrícola. Os objetivos deste estudo foram determinar a atividade estrogênica em amostras de águas superficiais, e avaliar seus efeitos biológicos no desenvolvimento de embriões de Danio rerio, a fim de propor faixas baseadas em valores de desencadeamento de efeitos para categorizar a atividade estrogênica. As amostras ambientais também foram analisadas por cromatografia líquida acoplada com a espectrometria de massas para identificar as substâncias que são suspeitas de causar alteração endócrina. Os compostos analisados foram: praguicidas, hormônios, triclosan, bisfenol A, octilfenol, nonilfenol, e a cafeína como indicador de atividade antrópica. A atividade estrogênica foi medida pelo ensaio Bioluminescent Yeast Estrogen (BLYES), que fornece os resultados em equivalente de 17β-estradiol (EEQ). No entanto, este ensaio não é capaz de prover informações sobre os efeitos adversos em organismos aquáticos. Para observação de possíveis efeitos na biota, os embriões foram expostos a amostras de águas superficiais com resultados acima de 0,1 EEQ no BLYES. Os ensaios foram realizados de acordo com a OECD No. 236 (2013), verificando efeitos agudos como: ausência de batimento cardíaco, não formação de somitos, não desprendimento da cauda, e embrião coagulado. Malformações embrionárias tais como: redução do tamanho do organismo, edema cardíaco e vitelínico, curvatura da coluna vertebral, também foram avaliadas. As informações obtidas pelo ensaio com embriões de Danio rerio foram adequadas para mostrar os efeitos da mistura de contaminantes em organismos não-alvo. A atividade estrogênica medida pelo BLYES ficou abaixo do limite de quantificação (0,1 EEQ) em 44,8% do total de 116 amostras analisadas, e a faixa de atividade estrogênica variou de 0,11 a 14,6 EEQ. Além disso, a presença de contaminantes mesmo que em concentrações baixas ressalta a necessidade de mais estudos para entender os efeitos dessas substâncias nos organismos aquáticos.Over the last few decades, the occurrence of estrogenic activity and endocrine disrupting chemicals (EDCs) in aquatic environment has become a worldwide issue of increasing environmental concern. The EDCs have the ability to alter the endocrine system of organisms, and includes pharmaceuticals, personal care products, steroid hormones, industrial chemicals, pesticides and many other compounds. Such compounds are present in several industrial and domestic activities and reach the aquatic environment via wastewater discharges or agricultural runoff. The aim of this study was to determine the overall estrogenic activity of surface water, evaluate biological effects on fish embryos development, in order to propose concentrations range based on trigger value to categorize estrogenic activity. Environmental samples were also analyzed by liquid chromatography tandem mass spectrometry to identify substances that are suspected to be an endocrine disruptor. The analyzed compounds were: pesticides, hormones, triclosan, bisphenol A, octylphenol, nonylphenol, and caffeine as an indicative of anthropic activity. The estrogenic activity was measured by Bioluminescent Yeast Estrogen assay (BLYES), with the results expressed in 17β-estradiol equivalent quotient (EEQ). However, this assay is not able to provide information about adverse effects to aquatic organisms. In order to observe effects on aquatic organisms, organic extracts of surface water with results ≥ 0.1 EEQ in BLYES were tested in a bioassay using Danio rerio embryos. The methodology was conducted according OECD No. 236 and verified effects such as: lack of heart beat, lack of somites formation, non-detachment tail and coagulated embryo. Embryonic malformations were also evaluated, such as: reduction of organism size, edema and spine curvature, which are chronic effects. These effects probably are associated with contaminants mixtures. The obtained information by embryonic assay with Danio rerio was suitable to show the effects of contaminants mixture and was used to a categorization proposal of estrogenic activity. Estrogenic activity was below the limit of quantification (0.1 EEQ) in 44.8% of 116 analyzed samples, and range of estrogenic activity was from 0.11 to 14.6 EEQ. The tested samples in FET test were analyzed for acute or chronic toxicity in Danio rerio embryos. Based on the obtained results, even when estrogenic activity is present in surface water, the contaminants mixture can cause toxic effects in non-target organisms. Besides this, the widespread presence of these chemicals highlight the need for further studies in order to understand the harmfulness of these contaminants to aquatic organisms