Respostas metabólicas e moleculares de Chironomus sancticaroli Strixino & Strixino, 1981 (Diptera: Chironomidae) exposta ao Malathion, Fenantreno e Cádmio

Orientador : Prof. Dr. Mario Antônio Navarro da SilvaTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas (Entomologia). Defesa: Curitiba, 25/02/2016Inclui referências : f. 143-151Área de concentração : EntomologiaResumo: A complexidade das inúmeras combinações de xenobióticos nos ambientes aquáticos representa um grande desafio para a avaliação do risco ecológico. A espécie bioindicadora Chironomus sancticaroli foi utilizada como modelo de exposição para se compreender os efeitos individuais e das misturas combinadas do metal cádmio, do inseticida organofosforado malathion e do hidrocarboneto policíclico aromático fenantreno, poluentes que representam diferentes classes de xenobióticos amplamente encontrados em lugares impactados no mundo. As larvas de IV ínstar foram expostas por 48h a três concentrações nominais de cádmio (0,001, 3,2 e 7,4 mg L-1), malathion (0,0001, 0,0564 e 0,1006 mg L-1) e fenantreno (0,0025, 1,25 e 2,44 mg L-1), além dos controles água e solvente (etanol p.a.). As menores concentrações de cada poluente representam o máximo permitido pela legislação brasileira para rios de Classe 1 e 2 e as outras duas concentrações representam, as concentrações letais CL25 e CL50 previamente calculadas de cada composto para a espécie. Foram quantificadas as concentrações biodisponíveis dos poluentes em todos os experimentos para se confirmar as concentrações nominais. Foi utilizada a abordagem de unidades tóxicas para se prever a toxicidade das misturas. Os biomarcadores utilizados foram as atividades das enzimas acetilcolinesterase (AChE), esterase alfa (EST alfa), esterase beta (EST beta), glutationa S-transferase (GST), catalase (CAT), superóxido dismutase (SOD), os danos de peroxidação lipídica (LPO), o conteúdo total de hemoglobinas (Hb) e a expressão gênica de quatro hemoglobinas: HbB, HbC, HbD e HbE. Nas larvas de Chironomus sancticaroli, os biomarcadores bioquímicos foram mais sensíveis aos efeitos provocados pelo malathion, em seguida o cádmio e fenantreno. As misturas binárias e terciárias provocaram mais efeitos que as exposições individuais para todos os poluentes. Dentre as misturas, a exposição binária cádmio + malathion e a exposição terciária cádmio + malathion + fenantreno foram as mais tóxicas para a espécie. Com base nos resultados os três poluentes podem ser considerados neurotóxicos, capazes de gerar alterações metabólicas e estresse oxidativo, gerando os danos de peroxidação lipídica e as alterações no conteúdo e expressão gênica de hemoglobinas em Chironomus sancticaroli. As interações observadas entre os xenobióticos investigados poderão auxiliar no direcionamento de futuros estudos diretamente ligados à avaliação de risco ecológico e conservação da biota dos ecossistemas aquáticos.Abstract: The complexity of numerous combinations of xenobiotics in aquatic environments represents a major challenge for ecological risk assessment. In this thesis, the bioindicator species Chironomus sancticaroli was used as a model organism to assess the individual and combined effects of the metal cadmium, the organophosphate insecticide malathion and polycyclic aromatic hydrocarbon phenanthrene, pollutants that represent different classes of xenobiotics widely detected in impacted areas worldwide. IV instar larvae were exposed for 48 hours at three nominals concentrations of cadmium (0.001, 3.2 and 7.4 mg L-1), malathion (0.0001, 0.0564 and 0.1006 mg L-1), and phenanthrene (0.0025, 1.25 and 2.44 mg L-1), water and solvent (ethanol p.a.) controls. The lowest concentrations of each pollutant represent the maximum limit allowed by Brazilian law to Class 1 and 2 rivers, while the other two concentrations represent the lethal concentrations LC25 and LC50 previously calculated for each compound for the species. The bioavailable concentrations of the pollutants were quantified in all experiments to confirm nominal concentrations. The toxic unit (TU) approach was used to predict mixture toxicity. Measured biomarkers were the enzymatic activities of acetylcholinesterase (AChE), esterase alpha (EST alpha), esterase beta (EST beta), glutathione S-transferase (GST), catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), the lipid peroxidation damage (LPO), the total content of hemoglobin (Hb) and gene expression of four hemoglobins: HbB, HbC, HbD and HbE. Biochemical biomarkers of the larvae of Chironomus sancticaroli were most sensitive to measure effects caused by malathion, followed by cadmium and phenanthrene. Compared to individual exposures, both binary and tertiary mixtures caused synergistic responses. Among the mixtures, the binary exposure cadmium + malathion and the tertiary exposure cadmium + malathion + phenanthrene were the most toxic to Chironomus sancticaroli. Based on these results, all three pollutants can be considered neurotoxic, capable of generating a high degree of metabolic and oxidative stress, potentially causing lipid peroxidation damage and changes in hemoglobin content and as well as gene expression. The observed interactions between the investigated xenobiotics may assist in future studies supporting ecological risk evaluation and conservation of the aquatic ecosystem