Alterações morfofisiológicas e comportamentais mediadas por deltametrina em insetos aquáticos

Although there is already a considerable scientific framework on the lethal effects of insecticides on target organisms, there are few records of sublethal effects of these com- pounds and, in the case of aquatic insect fauna, this information is virtually nonexistent. Pyrethroids are potent neurotoxic insecticides that have sodium channels as their primary sites of action. These compounds are widely used in agriculture and in the control of insect vectors of disease, which has allowed that part of the molecules applied in the field end up reaching aquatic ecosystems. Aquatic insects are customarily used as bio-indicators of water quality, which make them excellent study models of the contamination of water bodies by deltamethrin. Within this context, this project was conducted to evaluate the morphophysiology of action as well as behavioral changes in aquatic insects triggered by sublethal exposure to deltamethrin. To this end, the mayflies Callibaetis radiatus were used in experiments aimed at ascertaining both the toxicity and the possible disturbances at cellular and tissue level in the nervous system and midgut resulting from exposure to deltamethrin, and heteropteran predators (Notonectidae), Buenoa tarsalis and Martarega bentoi, were used in experiments aimed to determine the toxicity of deltamethrin and pos- sible changes in swimming activity of these bugs when exposed to sublethal concentrations of this insecticide. Significant reductions in the survival of C. radiatus was observed at concentrations of deltamethrin ≥ 0.5 μg/L. Cytomorphological changes were light in the brain (presence of pyknotic nuclei) and severe in thoracic ganglia (neuronal vacuolization and deformation of bodies, appearance of voids between the perineurium and the cortical region, and the presence of pyknotic nuclei) and in the midgut (retraction of the muscular layer, cytoplasm vacuolization, disorganization of the nucleus and cytoplasm) of C. radi- atus when these insects were exposed to the sublethal concentrations 0.25μg/L. However, immunofluorescence and DNA integrity analysis showed that these changes did not cause cell death. In experiments with aquatic heteropterans, the results showed that B. tarsalis is a more sensitive species than M. bentoi to the presence of deltamethrin. The survival of these organisms was reduced at all concentrations tested, and short-term exposure to deltamethrin caused a change in the pattern of occupation of the water column. Such behavioral disturbances were more severe in females than in males of B. tarsalis, since the locomotory activity of the females was significantly reduced when exposed to deltameth- rin (0.05 μg/L). For the species M. bentoi, the exposure to deltamethrin did not incur in significant differences in the locomotion of these insects. Thus, our findings suggest that exposure to deltamethrin concentrations, even at low concentrations, affects the control of vital processes (metabolism) or behavior (eg, locomotion) of aquatic macroinvertebrates, which can incur in serious environmental imbalances.Apesar de já existir um considerável arcabouço científico sobre os efeitos letais de inseti- cidas sobre os organismos alvos, ainda são escassos os registros de efeitos subletais destes compostos e, em se tratando da entomofauna aquática, estas informações são pratica- mente inexistentes. Os piretroides são potentes inseticidas neurotóxicos que tem os canais de sódio como seus sítio principal de ação. Estes compostos são amplamente utilizados na agricultura e no controle de insetos vetores de doenças, o que tem possibilitado que parte das moléculas aplicadas a campo acabem alcançando ecossistemas aquáticos. Insetos aquáticos são costumeiramente usados como bioindicadores de qualidade de água, o que lhes tornam como excelentes modelos da contaminação de corpos d’água por deltametrina. Dentro deste contexto, este projeto foi conduzido com o objetivo de avaliar a morfofisio- logia de ação bem como alterações comportamentais em insetos aquáticos desencadeados pela exposição subletal ao inseticida piretroide deltametrina. Para tanto, os efemeropte- ros Callibaetis radiatus foram utilizados em experimentações que visavam averiguar tanto a toxicidade como os possíveis distúrbios a nível celular ou tecidual no sistema nervoso e intestino médio decorrentes da exposição ao inseticida deltametrina, e os heteropteros predadores da família Notonectidae, Buenoa tarsalis e Martarega bentoi foram utilizados em experimentações que visavam averiguar a toxicidade de deltametrina e eventuais mu- danças na atividade natatória destes percevejos quando expostos a concentrações subletais deste inseticida. Reduções significativas na sobrevivência de C. radiatus foram observa- das em concentrações de deltametrina ≥ 0.5 μg/L. Mudanças citomorfológicas leves no cérebro (presença de núcleos picnóticos)e severas nos gânglios torácicos (vacuolização e deformação dos corpos neuronais, surgimento de espaços vazios entre o perineurium e a região cortical, e presença de núcleos picnóticos); e no intestino médio (retração da ca- mada muscular, vacuolização do citoplasma, desorganização do núcleo e do citoplasma) de C. radiatus foram observado quando estes insetos foram expostos à concentração subletal de 0.25 μg/L. Entretanto, análises imunocitoquímicas e de integridade do DNA demons- traram que estas alterações não ocasionaram morte celular. Nas experimentações com os Heteroptera aquáticos, os resultados obtidos demonstraram que B. tarsalis é uma espé- cie mais sensível do que M. bentoi à presencia de deltametrina. A sobrevivência destes organismos foi reduzida em todas as concentrações testadas, e curtas exposições a deltame- trina provocaram uma mudança no padrão de ocupação da coluna d’água. Tais distúrbios comportamentais foram mais intensos nas fêmeas do que em machos de B. tarsalis, uma vez que a atividade locomotora de fêmeas de B. tarsalis foi significativamente reduzida quando expostas a deltametrina (0.05 μg/L). Já para a espécie M. bentoi, a exposição a deltametrina não incorreu em diferenças significativas na locomoção destes insetos. Desta forma, os resultados aqui obtidos sugerem que a exposição a concentrações deltametrina, mesmo em baixas concentrações, afeta controle de processos vitais (metabolismo) ou com- portamento (e.g. locomoção) de macroinvertebrados aquáticos, o que pode incorrer em sérios desequilíbrios ambientais.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic