Morphological alterations in endocrine and lymphoid tissues of anurans susceptible to agricultural environmental contamination in Ceará state, Brazil

Os anfíbios são uma fascinante classe de Vertebrados que vivem uma “vida dupla”: por compartilharem fases do desenvolvimento em ambientes aquático e terrestre e pela sensibilidade fisiológica e imunológica a estressores externos, são considerados bioindicadores de equilíbrio ambiental. A ordem dos anuros é a mais numerosa, tendo sido bastante utilizada para biomonitoramento ambiental. No semiárido brasileiro, o Rio Jaguaribe é um manancial de grande importância, que vem sendo ameaçado pela má gestão de seus recursos e pelo risco de contaminação química associada aos polos de agricultura irrigada. O objetivo deste trabalho foi avaliar biomarcadores morfológicos e medir elementos químicos potencialmente tóxicos em amostras de tecidos de Leptodactylus macrosternum (Anura: Leptodactylidae), anuro nativo, abundante e amplamente distribuído, a fim de utilizá-lo como possível ferramenta de biomonitoramento de agrossistemas na microrregião do Baixo Rio Jaguaribe. Para isso, cento e vinte indivíduos foram coletados em áreas cultivadas e não cultivadas do município de Tabuleiro do Norte, Ceará, de maio a junho de 2017. Através da técnica de ICP-MS, elementos químicos potencialmente tóxicos foram quantificados em amostras secas das carcaças dos espécimes, enquanto alterações morfológicas foram investigadas por meio de necrópsias e avaliação histopatológica de seus órgãos endócrinos e linfoides. Os elementos potencialmente tóxicos As, Cd, Cr, Co, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb e Zn foram detectados nas amostras. Foi observada predominância de lesões degenerativas (41,0%), seguidas de proliferativas (23,2%), inflamatórias (17,2%) e circulatórias (14,4%). Bócio nodular coloide, infiltrado granulocítico, hiperplasia e degeneração vacuolar foram as principais alterações observadas em tireoides, paratireoides, ilhotas pancreáticas e glândulas interrenais, respectivamente. Hiperplasia epitelial e atrofia de bainhas linfocíticas periarteriolares foram as alterações predominantes em timo e baço, respectivamente. As frequências de citólise do parênquima com infiltrado granulocítico em paratireoides, da maioria das lesões de timo e de infiltrados granulocíticos em baço foram significativamente superiores em áreas cultivadas (p<0,05). Acúmulos de Cu, Mn e Zn se mostraram superiores às de uma espécie congênere também do nordeste do Brasil. A maioria dos indivíduos analisados foi classificada no grupo sob maior influência de Co, Zn, Fe e Pb, provavelmente provenientes de duas fontes distintas. Foi observada tendência ao maior acúmulo de As em áreas cultivadas e de Pb em áreas não cultivadas, embora não tenha sido comprovada diferença significativa das concentrações entre as duas áreas. A estatística multivariada mostrou influência significativa de compostos inorgânicos potencialmente tóxicos nas alterações histológicas observadas, principalmente na vacuolização das ilhotas pancreáticas e na hiperplasia do estroma esplênico. Os elementos quantificados responderam por 60,2% da variância dos dados analisados, o que ressalta a interação de outros fatores (fragmentação de habitat, aumento de temperatura e da radiação ultravioleta, redução da pluviosidade, presença de compostos químicos orgânicos, estressores de presença humana, dentre outras possibilidades) nas alterações observadas. Os resultados sugeriram que a espécie L. macrosternum é potencial bioindicadora regional de elementos potencialmente tóxicos. Contudo, biomarcadores morfológicos podem não ser sensíveis o suficiente em todos os tipos de tecidos para medir o efeito de elementos químicos inorgânicos potencialmente tóxicos na região avaliada.The amphibians are fascinating Vertebrata that live a “double life”: because they share development stages in terrestrial and aquatic environments, and for their physiological and immunological sensibility to external stressors, they are considered bioindicators of environmental balance. The order Anura comprises the most significant number of species and has been widely employed in biomonitoring. In the Brazilian semiarid region, the Jaguaribe River is a prominent source threatened by poor management of its uses and the chemical contamination risk associated with irrigated agriculture. The objective of this work was to evaluate morphological biomarkers and to measure potentially toxic chemical elements in tissue samples of Leptodactylus macrosternum (Anura: Leptodactylidae), a native, abundant and widely distributed anuran, in order to apply them as a biomonitoring tool in Lower Jaguaribe Valley River agrosystems, northeastern Brazil. For this purpose, one hundred and twenty specimens were collected in cultivated and non-cultivated areas from Tabuleiro do Norte municipality from May to June/2017. The ICP-MS technique quantified potentially toxic elements in carcasses dry samples, while lymphoid and endocrine morphological alterations were investigated through post morten examination and histopathology. As, Cd, Cr, Co, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb and Zn were detected in the samples. Predominant lesions were classified in degenerative (41,0%), followed by proliferative (23,3%), inflammatory (17,2%) and circulatory (14,4%). Nodular colloid goiter, granulocytic infiltration, hyperplasia and vacuolar degeneration were the most significant observed alterations in thyroids, parathyroids, pancreatic islets and interrenal glands, respectively. Epithelial hyperplasia and periarteriolar lymphocytic sheaths atrophy were the predominant changes seen in the thymus and spleen, respectively. The frequencies of parenchymal cytolysis with heterophilic infiltration in parathyroids, most thymus lesions, and splenic heterophilic infiltration were significantly higher in cultivated areas (p<0,05). Cu, Mn and Zn concentrations showed superior to those measured in another northeastern congener species. Most likely come from two different origins, Co, Zn, Fe, and Pb influenced most examined individuals. Although significantly different concentrations were not observed between the areas, the element As tended to get higher concentrations in cultivated, while Pb showed it in non-cultivated areas. Multivariate statistic tests revealed that potentially toxic inorganic compounds significantly influenced the histology alterations, mainly the pancreatic islets vacuolization and splenic stromal hyperplasia. The quantified chemical elements explained 60,2% of the data variance, bringing out other factors (habitat fragmentation, higher temperatures and ultraviolet radiation, lower rainfalls, organic contaminants, human presence stressors and others). The current findings suggested L. macrosternum as a virtually environmental bioindicator of chemical contamination. However, morphological biomarkers may not be sensitive enough to measure these chemical effects in every tissue