Author(s):
Mohmood, Iram 
Date: 2008
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10773/785
Origin: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
Subject(s): Ecotoxicologia; Contaminação da água; Toxicologia genética; Peixes
Description
The present research work has been focused on the importance and
complementarity of field and laboratory in vivo and in vitro studies. Fish are
often used as bioindicator organisms in biomonitorization studies because they
play a major role in the aquatic food-webs. Thus, two representative species of
Aveiro Lagoon ichthyofauna were adopted in the present work: the sea bass
(Dicentrarchus labrax L.) and the european eel (Anguilla anguilla L.).
The field study (Chapter I) concerned the seasonal genotoxic assessment
of a polluted lagoon (Ria de Aveiro), using erythrocytic nuclear abnormalaties
(ENAs) of D. labrax specimens, collected at six stations of Aveiro lagoon. ENA
results demonstrated the existence of a serious risk to fish populations almost
at all the sites (except at GAF in spring, RIO in autumn and LAR in winter).
Thus, at all the critical sites (BAR, GAF, RIO, LAR and VAG) identified, the
results reflected the presence of genotoxic contaminants in the water. In this
context, the ENA assay revealed to be a relatively rapid, easy to perform and
sensitive genotoxicity test.
The laboratory in vivo and in vitro components of the present Master thesis
(Chapters II, III, IV and V) was carried out using A. anguilla L. as a biological
model. Anguilla anguilla L. was intraperitoneally injected with β-naphthoflavone,
(4mg/kg) which is a synthetic flavonoid compound known as a strong hepatic
monooxigenases inducer such as ethoxyresourfin-O-deethylase (EROD). A.
anguilla L. hepatic microsomes were then isolated and used in EROD activity in
vitro studies. The in vitro effects of (i) PAHs - Naphthalene (Naph) and
Phenanthrene (Phe); (ii) Resin acid (RAs) – abietic acid (AA) and its
derivatives- Retene (Re) on liver microsomal EROD activity were assessed.
A consistent dose dependent liver microsomal EROD activity increase in
vitro was demonstrated for both Naph and Phe exposure, confirming their
strong liver EROD activity in vitro inducer A. anguilla L. (Chapter II).
Since the endocrine system plays a major role in fish stress mechanism, the
in vitro effect of a steroid hormone such as cortisol – on liver microsomal EROD
activity was also studied, individually and in combination with AA and Re. The
cortisol concentration adopted for our studies was 6.9nM, based on previous
trials (Chapter III). AA (Chapter IV) and Re (Chapter V) in vitro exposure on
hepatic microsome showed a significant inhibition of EROD activity at all the
concentrations. In vitro EROD activity inhibition caused by AA was inversely
proportional to the increased concentration of AA whereas the inhibition caused
by Re was proportional to its increased concentrations.
The EROD activity inhibition induced in liver microsome by AA and Re in vitro
exposure was significantly decreased by the addition of cortisol, (except at
0.3μM concentration of Re). The cortisol exerted a protective effect in liver
EROD activity, since a significant reduction of the inhibitory effects caused by
AA and Re, was observed in its presence.
The data concerning the assessment of in vitro hepatic EROD activity under
the above conditions confirm the importance of PAHs and RAs structure and
molar concentration as well as the organism’s physiological conditions such as
different hormonal status related with EROD activity in vivo induction i.e. either
laboratory or field survey.
ABSTRACT: O trabalho de investigação que se apresenta foi direccionado para a
importância da complementaridade dos trabalhos de campo e laboratoriais in
vivo e in vitro. Os peixes são frequentemente utilizados como organismos
bioindicadores nos estudos de biomonitorização devido ao facto de
desempenharem um papel fundamental na cadeia alimentar aquática. Deste
modo, no presente trabalho foram seleccionadas duas espécies
representativas da ictiofauna da Ria de Aveiro: o robalo (Dicentrarchus labrax
L.) e a enguia europeia (Anguilla anguilla L.).
O trabalho de campo (Capítulo I) diz respeito ao estudo da variação
sazonal da genotoxicidade, numa Ria poluída tal como a Ria de Aveiro,
utilizando o estudo da frequência das anomalias nucleares eritrocíticas (ANEs)
em especímens de D. labrax, capturados em seis estações da Ria (de Aveiro).
Os resultados referentes aos As demonstraram a existência de um sério risco
para esta população de peixes, em quase todos os seis locais da Ria,
(exceptuando a GAF na primavera, o Rio no outono e o LAR no inverno).
Assim, em todos os locais identificados como críticos (BAR, GAF, RIO, LAR
and VAG) os resultados reflectem a presença de contaminantes genotóxicos
na água. Neste contexto, o método das ANEs revelou ser um ensaio de
genotoxicidade relativamente rápido, fácil de realizar e sensível.
A componente laboratorial in vivo e in vitro da presente Tese de Mestrado,
correspondente aos Capítulos II, III, IV and V, foi executada utilizando A.
anguilla L. como um modelo biológico. A. anguilla L. foi injectada
intraperitonealmente com β-naftoflavona (BNF) (4mg/kg), um composto
flavonóide sintético, conhecido pela sua capacidade como forte indutor das
monooxigenases hepáticas tal como a -O-desetilase etoxiresourfina (EROD).
Os microsomas hepáticos foram isolados, após 24 horas de exposição da
enguia ao BNF, e a sua actividade EROD utilizada nos estudos in vitro. Os
efeitos in vitro dos (i) HAPs – Naftaleno (Naph) e Fenantreno (Phe); ácidos
resínicos (RAs) – Abietic acid (AA) e seus derivados Reteno (Re) sobre a
actividade EROD microsomal hepática foram estudados e analisados.
O aumento da actividade da EROD microsomal hepática, após exposição
in vitro ao Naph ou Phe, revelou de uma forma consistente ser dependente da
respectiva dose, confirmando a sua elevada capacidade de indução da
actividade EROD in vitro (Capítulo II).
Uma vez que o Sistema endócrino nos peixes desempenha um papel
importante nos mecanismo de stress, o efeito in vitro de uma hormona
esteróide tal como o cortisol sobre a actividade EROD microsomal hepática foi
também estudada, individualmente e em combinação com o AA e o Re. A
concentração de cortisol seleccionada foi de 6.9 nM, baseada em experiências
realizadas para o efeito (Capítulo III). A exposição in vitro dos microsomas
hepáticos ao AA (Capítulo IV) e ao Re (Capítulo V) demonstrou a sua
capacidade de inibição da actividade EROD para todas as concentrações
estudadas. In vitro, a inibição da actividade EROD induzida pelo AA, é
inversamente proporcional ao aumento de concentração do mesmo, enquanto
que a inibição provocada pelo Re foi proporcional ao aumento da sua
concentração. A exposição prévia dos microsomas hepáticos ao cortisol 6.9
nM diminuiu significativamente a inibição in vitro da actividade EROD induzida
em pelo AA e Re, (com excepção da concentração 0.3μM de Re). A exposição
prévia ao cortisol exerceu uma acção protectora sobre a actividade EROD dos
microsomas hepáticos, uma vez que se observou uma redução significativa
dos efeitos inibitórios provocados pelo AA e Re.
Os resultados obtidos relativos ao estudo in vitro da actividade EROD nos
microsomas hepáticos, sob as condições acima referidas, confirmam a
importância da estrutura e concentrações molares dos PAHs e RAs, assim
como do estado fisiológico do organismo tal como o estado hormonal
relacionado com a indução da actividade EROD in vivo, tanto no campo como
no laboratório. Mestrado em Toxicologia e Ecotoxicologia
