Respostas bioquímicas e moleculares e sua relação com contaminantes orgânicos em botos-da-tainha (Tursiops truncatus) residentes no sul do Brasil

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Bioquímica, Florianópolis, 2017.A intensificação de atividades industriais e agrícolas na margem de corpos d?água tem imposto aos ambientes aquáticos uma crescente carga de resíduos. Dentre esses, poluentes orgânicos persistentes (POPs) e metais-traço, os quais se concentram no ambiente e nos organismos em decorrência de sua difícil degradação. POPs são biomagnificados através da dieta, alcançando níveis elevados em tecidos adiposos de predadores de topo, como cetáceos. POPs são frequentemente relacionados à maior incidência de doenças oportunistas e de carcinomas e à diminuição das taxas reprodutivas em cetáceos. Faz-se necessário o emprego de biomarcadores que permitam identificar antecipadamente quadros de exposição a tais compostos. O presente trabalho mensurou biomarcadores de biotransformação de xenobióticos, do sistema de defesa antioxidante e defesa imunológica em amostras tegumentares de botos da tainha, residentes no Complexo Estuarino de Santo Antônio dos anjos-Imaruí-Mirim, SC (CEL), e no estuário da Lagoa dos Patos, RS (ELP). Valores de contaminantes bioacumulados e resposta de biomarcadores foram comparados entre locais, machos e fêmeas, adultos e juvenis e entre botos amostrados no inverno e no verão. Níveis de resposta de biomarcadores também foram correlacionados aos níveis de organoclorados (OCs), bifenilas policloradas (PCBs) e éteres difenílicos polibromados (PBDEs) bioacumulados. Botos de CEL e ELP apresentaram padrão de PCBs e pesticidas similares. Botos de CEL apresentaram valores médios de ?DDTs/?PCBs significativamente maiores que os animais de ELP, e correlação negativa (r=-0,57) entre a o tamanho da área de concentração de vida e ?POPs bioacumulados. No ELP, os botos apresentaram concentrações mais elevadas de Mirex e PCBs. Dentre os biomarcadores avaliados, níveis de transcrição de metalotionéina 2A (MT2) foram significativamente mais elevados em botos de CEL. Local não exerceu influência significativa sobre níveis de resposta dos demais biomarcadores, Além do local, estação de coleta e sexo influenciaram significativamente concentrações de POPs bioacumulados e níveis de resposta de biomarcadores. Concentração de PCBs, DDTs e hexaclorobenzeno (HCB) foram menores em botos amostrados no inverno. Similarmente, atividade glutationa-S-transferase (GST) foi menor em botos amostrados no inverno. Variação sazonal também foi observada para níveis de transcrição de interleucina 1 (IL1), glutationa redutase (GR), glutationa peroxidase (GPx), gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase (GAPDH), beta-actina (B-ACT), receptor aril de hidrocarboneto (AHR) e glutationa-S-transferase, isoforma pi (GST-pi), com valores mais elevados de transcrição em botos amostrados no inverno. Em relação ao sexo, concentração de PCBs, DDTs e Mirex foram significativamente maiores em machos. O número de transcritos do complexo principal de histocompatibilidade classe II (MHCII) e beta-actina (B-ACT) também foram significativamente maiores em machos. As atividades superóxido dismutase (SOD), GPx e GR não variaram de acordo com local, sexo, faixa etária ou estação de coleta. Apesar de não terem sido obtidos valores de correlação significativos entre as classes de POPs e os níveis de resposta de biomarcadores, a análise de componentes principais (PCA) permite observar variação similar entre PBDEs, PCBs, Mirex e HCB e atividade GST, SOD e, em menor grau, atividade GPx. Resultados da PCA também indicam variação similar entre DDTs e níveis de transcritos de ARNT e, em menor grau, atividade GR. Atividade EROD e catalase ficaram abaixo do limite de detecção, assim como níveis de transcrição de CYP1A, interleucina-2 (IL-2) e interferon gama (IFN-g) ficaram abaixo do limite de detecção. Portanto, tais biomarcadores não foram incluídos em análises subsequenrtes. Os resultados indicam que níveis de POPs mensurados estão abaixo de valores críticos obtidos em áreas extremamente poluídas e reforçam o papel do Rio Tubarão como fonte de POPs para CEL. A análise de biomarcadores reflete os níveis de contaminação dos botos, apresentando variação também moderada entre as amostras. Níveis de transcrição de MT2, no entanto, indicam maior contaminação por metais-traço em CEL, embora tais elementos não tenham sido mensurados no presente trabalho. Os dados obtidos reforçam o potencial de uso dos níveis de transcrição de ARNT bem como atividade de GST como biomarcadores de exposição a POPs. Níveis de transcrição de MHCII sugerem maior resposta imune em botos com maiores níveis de POPs bioacumulados, possivelmente decorrente de uma maior exposição destes animais a patógenos. Por fim, nossos resultados enfatizam a necessidade de levar em conta a variação sazonal e de sexo quando da realização de estudos de biomonitoramento em cetáceos.Abstract : Intensified industrial and agricultural development around waters bodies imposes upon aquatic environments an increasing load of chemical residues. Among these, persistent organic pollutants (POPs) and trace metals that accumulate on the environment and its organisms due to its resistance to degradation. POPs are biomagnified through diet, reaching high levels in adipose tissue of top predator, such as cetaceans. POPs are frequently associated to higher occurrence of opportunistic diseases, genetic alterations and diminishing reproductive rates on cetaceans. As such, is necessary to use biomarkers that indicate early-on exposure to POPs. The present study measured biomarkers of xenobiotic biotransformation, antioxidant defense system and immune response in integument tissue of bottlenose dolphins (Tursiops truncatus) resident to the estuarine complex of Santo Antonio dos anjos-Imaruí-Mirim, SC (CEL) and to Patos lagoon estuary, RS (ELP). Contamination levels and biomarkers response values were compared between locations, males and females, adults and juveniles and dolphins sampled in the summer or winter. Biomarkers response values were also correlated to levels of bioaccumulated organochlorine pesticides, polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) and polychlorinated biphenyls (PCBs). Dolphins from CEL and ELP present a similar PCB congeners and pesticides pattern. CEL dolphins showed significantly higher ?DDTs/?PCBs values than ELP dolphins, and present a negative correlation (r= -0.57) between concentration area and ?POPs bioaccumulated. For ELP, dolphins showed higher Mirex and PCBs levels. Among analyzed biomarkers, transcription levels of metallothionein 2A (MT2) were significantly higher in dolphins from CEL. Location did not influence significantly other biomarkers. Besides location, sampling season and gender influenced significantly the concentration of POPs bioaccumulated and biomarkers response. PCBs, DDTs and hexachlorobenzene (HCB) levels were significantly lower in dolphins sampled in the winter. Similarly, glutathione-S-transferase (GST) activity was lower in dolphins sampled in the winter. Seasonal variation was also observed for transcription levels of interleukin-1 (IL-1), glutathione reductase (GR), glutathione peroxidase (GPx), glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH), beta-actin (B-ACT), aryl hydrocarbon receptor (AHR) and glutathione-S-transferase pi (GST-pi), with significantly higher values in samples obtained in the winter. Regarding gender, PCBs, DDTs and Mirex levels were significantly higher in males. Transcription levels of major histocompatibility complex class II (MHCII) and beta-actin (B-ACT) were also significantly higher in males. Superoxide dismutase (SOD), GPx and GR activity did not vary significantly with location, gender or sampling season. Despite the absence of significant correlation values between POPs classes and biomarkers response, principal component analysis (PCA) exhibits similar variation patterns among PBDEs, PCBs, Mirex and HCB and GST, SOD and GPx activity. PCA results also indicate similar variation pattern between DDTs and ARNT transcription levels and, to a minor extent, GR activity. EROD and catalase activity remained below detection limit, as did the transcription levels of CYP1A, interleukin-2 (IL-2) and interferon-gamma (IFN-g). As such, these biomarkers were excluded from further analysis. Results indicate that measured POPs levels are moderate, below critical values obtained in highly polluted areas and reinforce the role of Tubarao River as a main source of POPs to CEL. Biomarkers response reflected POPs levels and showed moderate variation between samples. However, results indicated a possibly higher contamination of CEL by trace metals and support the usage of ARNT and GST activity as biomarkers to POPs exposure. Also, MHCII transcription rates suggested an increased immune response in contaminated animals, possibly due to a higher exposure to pathogens. Finally, our results emphasize the need to consider seasonal variability upon using molecular biomarkers in cetaceans biomonitoring studies