Toxicological parameters in carp (Cyprinus carpio) exposed to commercial formulations of different herbicides in rice field and under laboratory conditions

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorPesticides can affect toxicological parameters and cause oxidative stress in fish. In Brazil there are few studies linking pesticide toxicity with fish. For this reason, two experiments were conducted to evaluate possible effects of herbicides on some toxicological parameters in carp (Cyprinus carpio). The fish were exposed to two commercial herbicides, one composed of a mixture formulated imazetapir and imazapic and the second composed of clomazone. The periods of exposure were seven days in the laboratory and seven, 30 or 90 days on rice field condition. After the experimental period, metabolic and toxicological parameters in the liver, brain and muscle tissues were evaluated. The enzymatic parameters analyzed in different tissues of this species were acetylcholinesterase activity (AChE), catalase (CAT) and glutathione S-transferase (GST). Also, oxidative stress parameters, such as carbonyl protein and TBARS levels in hepatic tissue, were analyzed. The metabolic parameters analyzed in liver and muscle of carp were glucose, glycogen, lactate, protein, amino acids and ammonia. Moreover, metabolic assessments were made (glucose, lactate and protein) in carp plasma. The results showed that AChE activity was increased in carp brain after seven days of exposure to a commercial formulation containing imazethapyr and imazapic herbicides both under field and laboratory conditions. In the same period of exposure, muscle tissue showed reduced activity of AChE after exposure to all herbicides (imazetapir and imazapic and clomazone) under laboratory conditions. At 30 days, in the field, AChE activity was reduced in brain and enhanced in muscle of carps exposed to imazethapyr and imazapic. Fish exposed to clomazone herbicide did not show any change in the activity of this enzyme in this period. On the other hand, at 90 days of exposure, only the fish exposed to the herbicide clomazone, showed a reduction in muscle AChE activity. The antioxidant enzyme catalase showed increased activity in liver tissue after seven days of exposure under both experimental conditions. At 30 days of exposure, catalase activity showed no further changes and after 90 days of exposure activity was reduced in liver of carp exposed to clomazone herbicide. The enzyme glutathione S-transferase was altered only after 30 and 90 days of exposure in the field. GST activity was reduced in liver tissue after exposure to both herbicides tested. TBARS levels were increased in almost all periods, terms of exposure and tissues considered, with the exception of brain tissue, which presented a decrease in TBARS levels at 30 days of exposure. Protein carbonyl was reduced in liver of carp exposed to clomazone herbicide after seven days under laboratory conditions. Moreover, at 30 and 90 days of exposure, the protein carbonyl levels were increased in the liver of fish exposed to both herbicides. After exposure to both herbicides, the carp showed metabolic disorders. In general, protein and amino acid levels were reduced and the amount of glycogen was enhanced in liver and muscle of carp exposed to both herbicides at all times tested. However, ammonia, lactate and glucose levels were increased and reduced according to the tissue considered, time of exposure and herbicide tested. These results indicate that the parameters measured may be good indicators of contamination of these commercial herbicides in Cyprinus carpio.Os pesticidas podem afetar parâmetros toxicológicos e ainda causar estresse oxidativo em peixes. No Brasil existem poucos estudos relacionando toxicidade de pesticidas com peixes. Por esta razão foram conduzidos dois experimentos com objetivo de avaliar possíveis efeitos dos herbicidas sobre alguns parâmetros toxicológicos em carpas (Cyprinus carpio). Os peixes foram expostos a dois herbicidas comerciais, um composto pela mistura formulada de imazetapir e imazapic e o segundo composto por clomazone. Os períodos de exposição foram de sete dias em laboratório e por sete, 30 ou 90 dias em condição de lavoura de arroz. Após os períodos experimentais, nos tecidos hepático, cerebral e muscular foram avaliados parâmetros metabólicos e toxicológicos. Os parâmetros enzimáticos analisados foram a atividade da acetilcolinesterase (AChE), catalase (CAT) e glutationa S-transferase (GST) em diferentes tecidos desta espécie. Além disso, analisaram-se parâmetros de estresse oxidativo, como a carbonilação de proteínas e níveis de TBARS no tecido hepático. Os parâmetros metabólicos analisados foram glicose, glicogênio, lactato, proteína, amônia e aminoácidos em fígado e músculo de carpas. Ademais, foram feitas avaliações metabólicas (glicose, lactato e proteína) em plasma de carpas. Os resultados mostraram que a atividade da AChE foi aumentada em cérebro de carpas, após sete dias de exposição a formulação comercial contendo os herbicidas imazetapir e imazapic, em condições de campo e laboratório. Neste mesmo período de exposição, o tecido muscular mostrou redução da atividade da AChE após exposição as duas formulações comerciais em laboratório. Aos 30 dias em campo, a atividade da enzima AChE foi reduzida em cérebro e aumentada em músculo de carpas expostas a formulação contendo a mistura dos herbicidas imazetapir e imazapic. Os peixes expostos ao herbicida clomazone não mostraram alteração na atividade desta enzima, neste período. Já aos 90 dias de exposição, somente os peixes expostos ao herbicida clomazone, mostraram uma redução na atividade da AChE muscular. A enzima antioxidante catalase mostrou sua atividade aumentada no tecido hepático após sete dias de exposição em ambas as condições experimentais e às duas formulações comerciais testadas. Aos 30 dias de exposição, a enzima não foi alterada e após 90 dias de exposição a sua atividade foi reduzida em fígado de carpas expostas ao herbicida clomazone. A enzima glutationa S-transferase só foi alterada após 30 e 90 dias de exposição em campo. Sua atividade foi reduzida no tecido hepático após exposição às formulações comerciais dos herbicidas testados. Os níveis de TBARS foram aumentados em praticamente todos os períodos, condições de exposição e tecidos considerados, com exceção do tecido cerebral que aos 30 dias de exposição, mostrou os níveis de TBARS diminuídos. Os níveis de proteína carbonil foram diminuídos em fígado de carpas expostas por sete dias ao herbicida clomazone em laboratório. Por outro lado, aos 30 e 90 dias de exposição os níveis de proteína carbonil foram aumentados no fígado de peixes expostos as duas formulações comerciais. Após exposição aos dois herbicidas comerciais, as carpas demonstraram desordens metabólicas. De uma maneira geral, os níveis de proteína e aminoácidos foram diminuídos e o conteúdo de glicogênio aumentado em fígado e músculo de carpas expostas aos dois herbicidas comerciais e tempos testados. Porém, os níveis de amônia, lactato e glicose mostraram alterações variáveis de acordo com o tecido considerado, com o tempo de exposição e com o herbicida testado. Estes resultados indicam que os parâmetros medidos podem ser bons indicadores da contaminação destes herbicidas comerciais em Cyprinus carpio