Respostas biológicas de Prochilodus lineatus frente a nanopartículas agregadas de dióxido de titânio e óxido de zinco

Orientador : Prof. Dr. Francisco Filipak Neto

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular. Defesa: Curitiba, 25/02/2013

Inclui referências : f. 59-64

Área de concentração: Biologia celular e molecular

Resumo: A produção e consumo crescentes de produtos que contêm nanopartículas resultam na liberação direta ou indireta desses materiais nos ambientes naturais. Os nanometais, como o de zinco (Zn), titânio (Ti) e seus óxidos, estão entre as nanopartículas mais utilizadas, tendo aplicações em diversas áreas, e estima-se que ambos poderão vir a ser encontrados em ambientes aquáticos na ordem de microgramas por litro de água. No entanto, pouco se sabe a respeito de seus efeitos em animais aquáticos. Desta forma, este trabalho tem como objetivo investigar os efeitos de nanopartículas de TiO2 e ZnO em Prochilodus lineatus, espécie de teleósteo amplamente distribuída na America do Sul. Para tanto, os peixes foram expostos aos nanometais em bioensaios durante 5 e 30 dias às concentrações de 0,1 ?g/l, 1,0 ?g/l e 10 ?g/l de TiO2; 7 ?g/l, 70 ?g/l e 700 ?g/l de ZnO; e associação de TiO2 e ZnO nas concentrações de 1 ?g/l e 70 ?g/l, respectivamente. Após cada período de exposição, o fígado, cérebro, músculo e brânquias foram coletados e submetidos a análises histopatológicas, bioquímicas, com foco no estresse oxidativo e de neurotoxicidade. A caracterização das suspensões estoque indicou que as nanopartículas são instáveis e tendem a formar agregados em meio aquoso capazes de provocar efeitos nocivos em P. lineatus. A ocorrência de estresse oxidativo foi observada devido ao aumento nos níveis de carbonilação de proteínas após a exposição aguda ao ZnO no cérebro, subcrônica no fígado e após ambas nas brânquias. No fígado, o sistema antioxidante, representado pela glutationa, foi eficiente em eliminar as espécies reativas de oxigênio produzidas por TiO2; no entanto, as concentrações dessa molécula mantiveram-se inalteradas após as exposições ao ZnO. A AchE apresentou redução de atividade após exposição aguda no cérebro (nos grupos expostos à mistura de ZnO e TiO2 e a 7 e 700 ?g/l de ZnO) e no músculo após a exposição ao TiO2. Referente à histopatologia do fígado, diferença significativa entre o grupo exposto a 70 ?g/l de ZnO e o controle foi encontrada após a exposição subcrônica, enquanto a exposição aguda afetou animais expostos à 0,1 ?g/l de TiO2 e 700 ?g/l de ZnO. Quanto às misturas, foram observados efeitos contrários daqueles induzidos pelas partículas isoladas, no fígado e cérebro. A partir desses dados supõe-se que o material particulado pode ter sido absorvido pelos animais. Já para as brânquias, as lesões encontradas poderiam ser decorrentes do seu contato direto com os agregados nanoparticulados NPs. As respostas obtidas por esses biomarcadores permitem assumir que as nanopartículas de TiO2 e ZnO não são inócuas, mesmo em concentrações realísticas. P. lineatus. Palavras-chave: nanopatículas, ZnO, TiO2, peixes, ERO

Abstract: The increase in production and consumption of products that contain nanoparticles results, directly or indirectly, in the increased release of these materials into natural environments. Nanometals, such as zinc (Zn) and titanium (Ti), are among the most widely utilized nanoparticles, with applications in several areas so that they are expected to be found in aquatic environment at concentrations of micrograms per liter. However, little is known about their effects in aquatic animals. Thus, the aim of this study was to evaluate the effects of TiO2 and ZnO nanoparticles to Prochilodus lineatus, a widely distributed fish species in South America. Fish were exposed to either 0.1 ?g/l, 1.0 ?g/l and 10 ?g/l of TiO2; 7 ?g/l, 70 ?g/l and 700 ?g/l of ZnO; or the association of 70 ?g/l of ZnO and 1 ?g/l of TiO2 , for up to 5 and 30 days. After the exposure, liver, brain, muscle and gills were collected and submitted to biochemical and histopathological analyses. Characterization of the stock suspensions showed that these nanoparticles are unstable and tend to aggregate in water. However, these aggregates were capable to induce harmful effects in P. lineatus. Oxidative stress was confirmed by the increase of protein carbonyl levels in the brain, liver and gills. Glutathione was efficient in eliminating the reactive oxygen species produced by TiO2. On the other hand, no disturbances were observed in glutathione after ZnO exposure. AchE activity was reduced after acute exposure to 7 and 700 ?g/l of ZnO ZnO, as well as to the association in the brain, and after TiO2 acute exposure in the muscle. Liver histopathological analyses revealed significant differences between the control group and those acutely exposed to 0,1 ?g/l of TiO2 and 700 ?g/l of ZnO, as well as subchronically exposed to 70 ?g/l of ZnO, after. The association of ZnO and TiO2, induced the opsite effect in the liver and brain. Based on these data, we suppose that the nanoparticulated material may have been absorved by the fish. Conversely, gills damage may happen through in direct contact with the nanoparticles. Overall, the results of this work allow to assume that TiO2 and ZnO nanoparticles are not harmless to P. lineatus, even when present at realistic concentrations. Key words: nanoparticles, ZnO, TiO2, fish, ROS