Transformações de poluentes:

vários poluentes transformam-se no ambiente, adquirindo maior toxicidade

Ex. 1: H2S transforma-se em H2SO4 na atmosfera

Ex. 2: Hg é metilado por bactérias e fungos, elevando sua toxicidade

Poulain & Barkay (2013 – Science)

O Hg pode ficar imobilizado no sedimento, mas a contaminação por

Hg metálico também ocorre nos organismos

bentônicos

A tolerância envolve funcionamento em elevados níveis de poluentes ou a metabolização e desintoxicação

tolerância: mudanças que ocorrem ao longo de gerações; envolvem mudanças genéticas

a tolerância pode aumentar em gerações futuras (especialmente em organismos com curto tempo de vida)

aclimatação: resultante de alterações fisiológicas; são reversíveis no organismo

Tolerância dos organismos à alguns poluentes

Desenvolvimento de tolerância de bactérias frente a cianeto

Desenvolvimento de resistência de Helicoverpa armigera em resposta ao biocida pyretroide

Tolerância e aclimatação: resultante do ambiente onde a espécie evoluiu

Beeby (1994)

Diante de alterações ambientais:

Organismos mudam sua fisiologia, morfologia ou comportamento para se acomodar ao novo ambiente.

Ex. 1: produção de enzimas mais resistentes à temperatura, acidez ou salinidade.

Ex. 2: produção de proteínas que anulam o produto tóxico.

Porém, esses processos desviam energia do crescimento e reprodução.

Exemplos:

CL50 (48 horas) de Asellus (crustáceo aquático) para chumbo (tolerância):

- 3500 µg/l (indivíduos coletados em rio contaminado).

- 280 µg/l (indivíduos coletados em um rio controle).

CL50 (48 horas) de trutas cujos ovos foram pré-tratados com Cd (aclimatação):

- tratamento de 0,001 mg Cd/L = 0,11 mg/L;

- tratamento de 0,01 mg Cd/L = 1,5 mg/L ;

- controle (não tratado com Cd): <0,1mg/l.

Pré-tratamento fez as trutas ficarem mais resistentes posteriormente (estimulou síntese de metalotioneínas).Metalotioneinas: proteínas de baixo peso molecular envolvidas na desentoxicação de metais; são produzidas por vertebrados e invertebrados.

http://www2.warwick.ac.uk

Ilustração de como as metalotioneínas envolvem porções de enxofre com metais inorgânicos (enxofre

em amarelo).

Passos na desintoxicação de metais em Porcellio scaber.

M = produto da degradação de metalotioneina

Os grânulos são excretados no lúmen do trato digestivo e o seu conteúdo sai com as fezes.

Importante: os mecanismos de proteção contra poluentes que vemos hoje são o resultado da

evolução.

Exemplo:Em vários locais e em vários períodos, várias espécies já estiveram expostas a metais.

Biomarcadores

Xenobióticos: compostos químicos estranhos a um organismo.

Alterações bioquímicas, celulares, moleculares ou mudanças fisiológicas nas células, fluidos corpóreos, tecidos ou órgãos de um organismo que são indicativos da exposição ou efeito de um xenobiótico. (Lam & Gray 2003 – Freire et al., 2008)

Resposta biológica a uma substância química no do ambiente no nível do indivíduo (ou inferior) que demonstra alguma alteração em relação ao estado normal.(Walker et al., 2006)

Os biomarcadores podem ser usados diretamente na identificação do fator de risco:

Exemplo: análises de organismos coletados nos ecossistemas impactados.

Os biomarcadores podem ser usados em avaliação dose-resposta:Exemplo: experimentos de ecotoxicologia em laboratório.

Atenção: alguns dos exemplos enfocados anteriormente enquadram-se nessa definição de biomarcador.

Exemplos (Freire et al., 2008; Beeby, 1994):

Enzimas induzidas por poluentes orgânicos

Oxidases de função mista (OFM): enzimas inespecíficas (oxidam diferentes tipos de compostos); p ex., degradam esteróides, hormônios e vitaminas.

- São induzidas pela presença de algumas drogas, pesticidas e hidrocarbonetos.

- Ex.: a viabilidade dos ovos de uma espécie de peixe decresce com o aumento da indução das OFM.

Metalotioneínas:

- Proteínas que se ligam a metais, produzidas por vertebrados e invertebrados;

- Ligam-se ao excesso de metais essenciais e a metais poluentes, protegendo o organismo da toxicidade destes compostos.

- Fazem parte dos mecanismos homeostáticos normais (adquiridos ao longo da evolução);

http://www2.warwick.c.uk

Micronúcleos:

- Fragmentos cromossômicos não incorporados ao núcleo da célula filha durante a mitose;

- Relacionam-se ao estresse ambiental;

- Testes citogenéticos de sua frequência são bem conhecidos e facilmente aplicáveis para avaliar danos cromossomiais em organismos causados por poluentes.

Bücker et al. (2006)

Ensaio do cometa:

- identifica lesões no DNA (genotoxicidade) que podem, cronicamente, levar à mutagenicidade e carcinogenicidade ou mesmo letalidade;

Gutiérrez et al. (2001)

Gutiérrez et al. (2011)

Também utilizou o ensaio do cometa.

Outros biomarcadores:

- Produção de determinadas proteínas;

- Produção de malondialdehydo (MDA);

- Produção de espécies reativas à oxigênio (ROS);

- etc.

Alterações morfológicas como biomarcadores

Calheiros (1993) verified contamination in Barra Bonita reservoir by persistent organochlorine compounds. Toxicity tests carried out in the Tietê River prove the presence in aquatic environmental of harmful substances, like cadmium, iron, copper, lead, and manganese.

Anomalias morfológicas em cladóceros

Zanata et al. (2008)

Essas anomalias poderiam ter sido provocadas por bactérias, mas não houve indicativos da sua presença.

Zanata et al. (2008)

Imposex é o termo aplicado para descrever a mutação, causada por poluentes tóxicos, que origina o surgimento de caracteres sexuais masculinos, tais como pênis e canal deferente, em fêmeas de moluscos gastrópodes expostas a compostos orgânicos de estanho tais como o tributilestanho (TBT) e o trifenilestanho (TPT). Esses compostos são usados como princípio ativo de tintas antiincrustantes usadas em embarcações. O imposex é então uma anomalia observada rotineiramente em moluscos habitantes de áreas onde exista fluxo constante de navios.

Alterações morfológicas como biomarcadores Imposex

A avaliação de moluscos in situ demonstrou um aumento da contaminação por

tributilestanho (TBT) após sua proibição.

2001

2008

- Principais propriedades utilizadas para atribuir graus de periculosidade aos poluentes (listas negras e cinzas na Europa):

• persistência• toxicidade• potencial de bioacumulação

Acumulação de poluentes

Bioacumulação (ou bioconcentração):

ocorre quando os poluentes se acumulam em elevadas concentrações nos organismos, a partir de baixas concentrações ambientais, ao longo da vida.

é independente do nível trófico.

Exemplo:

Bioconcentração no musgo Fontinalis squamosa é de 20.000 para o chumbo e de 22.000 para o zinco.

http://www2.lubw.baden-wuerttemberg.de/public/abt2/dokablage/oac_168/typ_02/0203773_0.jpg

Fator de concentração:

mede a proporção assimilada a partir da dieta:

FC = (conc. do poluente no organismo)

(conc. na dieta)

Fator de acumulação:

considera a assimilação por outras vias (superfície corporal e respiratória):

FA = (conc. do poluente no organ.)

(conc. na água ou ar)

Mason (1998)

PCB (Bifenilpoliclorado = Aroclor 1260):

Originário de fábricas de transformadores elétricos, fluidos hidráulicos, resinas sintéticas etc.

A biodegradação é muito lenta e esses compostos reciclam no ambiente.

-São extremamente lipofílicos, estimulam as enzimas hepáticas, causando alterações na função do fígado;

-Em seres humanos causam hiperpigmentação, problemas oculares, elevação do índice de mortalidade por câncer do fígado e vesícula biliar, dores abdominais, nascimentos prematuros com deformações, alterações nas funções reprodutivas dos organismos, etc.;

- sofrem bioacumulação e biomagnificação (Wikipedia).

Acúmulo de chumbo em várias espécies de peixes

Efeitos:Paralisia muscular, danos ao sistema nervoso, anemia e danos nos rins.

Não há indícios de biomagnificação.

Mason (1998)

Biomagnificação: ocorre quando o poluente se acumula progressivamente em níveis tróficos superiores; ou seja, a transferência ocorre ao longo das teias alimentares.

Ex. DDT, pesticidas organoclorados, mercúrio (exceção entre os metais).

http://www.joshgitalis.com/bioaccumulation-what-you-must-know/biomagnification/

http://www.extramarks.com/creativity-zone/teacher/dramanbiswas/photographs/biomagnification/38023

Biomagnificação do PCB

Biomagnificação de mercúrio em predadores: para este elemento ocorre bioacumulação e biomagnificação.

Biomagnificação de inseticida organoclorado em teias alimentares.

Walker et al. (2006)

Contaminação de Hg do ambiente aquático se propaga para ecossistemas terrestres

Contaminação de Aracnideos: originário de presas que emergiram da água ou da contaminação das

áreas adjacentes ao rio que inundam.

pássaros

Aquát.Terrest.

Alguns compostos persistem por muitos anos após a interrupção de seu uso

PCBs:biomagnificam, danificam sistema nervoso, causam câncer e afetam fetos

Mason (1998)

As taxas de acumulação dependem:

das concentrações no ambiente.

da química do poluente (menos ou mais lipofílico).

das condições fisiológicas:

Ex. 1: organismos com maiores teores de gordura acumulam mais compostos organoclorados.

das taxas de absorção e eliminação:

Oxidases de função mista – enzimas que atuam no fígado, oxidando poluentes.

Ex. 2: peixes com maiores taxas metabólicas acumulam mais poluentes.

Azevedo FA & Chasin AM. 2003. As bases toxicológicas da ecotoxicologia. São Carlos, RiMa-Intertox.

Beeby, A. 1994. Applying ecology. London, Chapman & Hall. Capítulo 1.

Cristol, DA et al. The moviment of aquatic mercury through terrestrial food webs. Nature 130: 33.

Esteves, FA. Fundamentos de Limnologia. Rio de Janeiro, Interciência/FINEP.

Freire M et al. 2008. Biomarcadores na avaliação da saúde ambiental dos ecossistemas aquáticos. Oecologia Brasiliensis 12:347-354.

Hu, C. et al. 2007. Physiological responses induced by copper bioaccumulation in Eichhornia crassipes (Mart.)

Mason CF. 1998. Biology of freshwater pollution. Harlow, Longman.

Zanata, LH et al. 2008. Morphological abnormalities in Cladocera (Branchiopoda)in a cascade of reservoirs in the middle and lowerTietê river (São Paulo, Brazil). Braz. J. Biol.

Walker CH et al. 2006. Principles of ecotoxicology. Taylor & Francis.

Literatura utilizada nessa aula:

http://www2.lubw.baden-wuerttemberg.de/public/abt2/dokablage/oac_ 168/typ_02/0203773_0.jpghttp://www.scientificillustrator.com/art/insects/aquatic_sowbug.jpg

Sítios:

http://www2.warwick.ac.uk/fac/sci/chemistry/research/blindauer/blindauergroup/bacterialmts/