Haem peroxidase activity in Daphnia magna: A biomarker for sub-lethal toxicity assessments of kerosene-contaminated groundwater

A novel biomarker was developed in Daphnia magna to detect organic pollution in groundwater. The haem peroxidase assay, which is an indirect means of measuring oxidase activity, was particularly sensitive to kerosene contamination. Exposure to sub-lethal concentrations of kerosene-contaminated groundwater resulted in a haem peroxidase activity increase by dose with a two-fold activity peak at 25%. Reproduction in D. magna remained unimpaired when exposed to concentrations below 25% for 21 days, and a decline in fecundity was only observed at concentrations above the peak in enzyme activity. The measurement of haem peroxidase activity in D. magna detected sublethal effects of kerosene in just 24 h, whilst offering information on the health status of the organisms. The biomarker may be useful in determining concentrations above which detrimental effects would occur from long-term exposure for fuel hydrocarbons. Moreover, this novel assay detects exposure to chemicals in samples that would normally be classified as non-toxic by acute toxicity tests.

Intraclonal variability in Daphnia acetylcholinesterase activity: The implications for its applicability as a biomarker

The relationship between individual growth and acetylcholinesterase (AChE).activity was evaluated for Daphnia magna. Analysis on the influence of two different culture media on baseline AChE activity was performed with Daphnia similis. The results indicated an inverse relationship between D. magna body length and AChE activity. An increase in total protein, which was not proportional to an increase in the rate of the substrate hydrolysis (Delta absorbance/min), seems to be the reason for this inverse size versus AChE activity relationship. Therefore, toxicants such as phenobarbital, which affect protein and size but not AChE activity directly, have an overall affect on AChE activity. In contrast, the AChE inhibitor parathion altered AChE activity but not protein. Culture medium also had a significant affect on AChE activity in D. similis. Changes in total protein seem to be the main reason for the variations in baseline AChE activity in Daphnia observed in the different evaluations performed in this work. Therefore, AChE activity in Daphnia must be interpreted carefully, and variations related to changes in total protein must be taken into account when applying this enzyme as a biomarker in biological monitoring.

Gene transcription in Daphnia magna: effects of acute exposure to a carbamate insecticide and an acetanilide herbicide.

Daphnia magna is a key invertebrate in the freshwater environment and is used widely as a model in ecotoxicological measurements and risk assessment. Understanding the genomic responses of D. magna to chemical challenges will be of value to regulatory authorities worldwide. Here we exposed D. magna to the insecticide methomyl and the herbicide propanil to compare phenotypic effects with changes in mRNA expression levels. Both pesticides are found in drainage ditches and surface water bodies standing adjacent to crops. Methomyl, a carbamate insecticide widely used in agriculture, inhibits acetylcholinesterase, a key enzyme in nerve transmission. Propanil, an acetanilide herbicide, is used to control grass and broad-leaf weeds. The phenotypic effects of single doses of each chemical were evaluated using a standard immobilisation assay. Immobilisation was linked to global mRNA expression levels using the previously estimated 48h-EC(1)s, followed by hybridization to a cDNA microarray with more than 13,000 redundant cDNA clones representing >5000 unique genes. Following exposure to methomyl and propanil, differential expression was found for 624 and 551 cDNAs, respectively (one-way ANOVA with Bonferroni correction, P

A comparative study on the relationship between acetylcholinesterase activity and acute toxicity in Daphnia magna exposed to anticholinesterase insecticides

Acetylcholinesterase (AChE) activity was measured in Daphnia magna that had been exposed to four organophosphates (OPs; parathion, chlorpyrifos, malathion, and acephate) and one carbamate (propoxur) for 48 h. These results were related to acute toxicity (median effective concentration [EC50] for immobility). For the four OPs, the EC50s were 7.03 pM, 3.17 pM, 10.56 pM, and 309.82 microM, respectively. The EC50 for propoxur was 449.90 pM. Reduction in AChE activity was directly related to an increase in immobility in all chemicals tested. However, the ratio between the EC50 and the AChE median inhibiting concentration ranged from 0.31 to 0.90. A 50% reduction in AChE activity generally was associated with detrimental effects on mobility. However, for acephate, high levels of AChE inhibition (70%) were observed in very low concentrations and were not associated with immobility. In addition, increasing the concentration of acephate further had a slight negative effect on AChE activity but a strong detrimental effect on mobility. Binding sites other than AChE possibly are involved in acephate toxicity to D. magna. Our findings demonstrate different associations between AChE inhibition and toxicity when different chemicals are compared. Therefore, the value of using AChE activity as a biomarker in D. magna will be dependent on the chemical tested.

Avaliação da fertilidade e sensibilidade de Daphnia similis e Daphina magna (Crustacea, Cladocera) submetidas a diferentes tipos de dietas e meios de cultivo

O gênero Daphnia é o grupo mais antigo utilizado em ensaios de toxicidade. Dentre este grupo, as espécies Daphnia similis e Daphnia magna tiveram sua biologia amplamente estudada e vem sendo utilizada para ensaios toxicológicos. Diferentes condições de cultivo, no entanto, podem influenciar na produtividade e sensibilidade dos organismos. Este trabalho tem como objetivo, avaliar a influência de diferentes dietas e meios de cultivo na sensibilidade e na reprodução de D. similis e D. magna. Foram realizados cultivos com dez indivíduos em béqueres de 250 mL e 600 mL para D. similis e D. magna respectivamente, com água destilada deionizada reconstituída e meio de cultivo M4, mantidos a 20°C, fotoperíodo de 16horas/luz e alimentados com diferentes combinações de alimento com quatro réplicas cada. As dietas consistiam na utilização das algas Selenastrum capricornutum na concentração de 1.5.105 céls.mL-1 e Scenedesmus subspicatus na concentração de 106 céls.mL-1 . A combinação destas algas com o complemento de uma ração podendo ser de truta ou artêmia na concentração de 6 g.L-1 também foi utilizada. Em cada tratamento observou-se diariamente o número médio de neonatos produzidos por fêmea no período de 21 dias. Paralelamente foram realizados ensaios de sensibilidade ao dicromato de potássio de acordo com a NBR 12713 para cada dieta. Os resultados obtidos quanto à fertilidade quando submetidas a uma dieta com as algas S. capricornutum para D. similis e S. subspicatus para D. magna tendo o complemento de uma ração de artêmia demonstrou que independente do meio utilizado para o cultivo, a reprodução não variou significativamente o que caracteriza a ração de artêmia como uma alternativa ao complemento M4. Quanto à sensibilidade, em todos os casos analisados, quando cultivados em meio M4 os organismos mostraram-se mais resistentes ao Dicromato de Potássio do que quando cultivados em meio ISO.

Cloro e ozônio aplicados à desinfecção de efluente hospitalar tratado em contadores biológicos rotatórios, com avaliação de efeitos tóxicos em Daphnia similis

Neste trabalho foi avaliado o desempenho do sistema de contatores biológicos rotatórios para a remoção de matéria orgânica de efluente hospitalar e a posterior inativação de coliformes totais, Escherichia coli e Enterococcus sp. com os oxidantes hipoclorito de sódio e ozônio. A toxicidade gerada nos processos de desinfecção foi avaliada em Daphnia similis. Os efluentes hospitalares podem apresentar semelhanças aos efluentes domésticos no que diz respeito à concentração de matéria orgânica, coliformes e pH e ambos são, geralmente, coletados pela rede de esgotos e enviados para mesma estação de tratamento. Contudo, a presença de substâncias como fármacos, desinfetantes e compostos químicos, bem como organismos patogênicos multirresistentes a antimicrobianos podem ocorrer em elevadas contagens nas águas residuárias hospitalares. O sistema biológico de tratamento utilizado nesta pesquisa se mostrou adequado, obtendo-se remoções de matéria orgânica na ordem de 80% em termos de DQO, sendo que no término do experimento atingiu-se 88,5% de remoção de DQO para o tempo de detenção hidráulico de 2,28 horas. Houve a inativação de 1 a 2 unidades logarítmicas para coliformes totais, de 2 a 3 unidades logarítmicas para Escherichia coli e significativa remoção de toxicidade. O desempenho dos desinfetantes hipoclorito de sódio e ozônio mostrou similaridades. Entretanto, ao comparar-se com efluentes domésticos, foram necessárias maiores dosagens para o efluente hospitalar devido ao elevado consumo de oxidante pela presença da matéria orgânica refratária ao tratamento biológico. O processo de desinfecção com hipoclorito de sódio apresentou variabilidade nos resultados, em função da concentração de matéria orgânica, nitrogênio amoniacal e pH do efluente. Para ensaios em bateladas em volumes de amostra de 1 litro, valores de C.t oscilaram entre 20 a 50 mg.min.L-1 para inativação de E. coli. A desinfecção por ozônio também sofreu variações em função da matriz complexa do efluente. A inativação dos organismos somente foi acentuada após adição de 70 a 90 mg.L-1 de ozônio, concentrações estas nas quais se observou grande decaimento na absorbância em UV 254 nm, indicando possivelmente o consumo prioritário de ozônio para outras reações de oxidação, tais como a ruptura de anéis aromáticos e/ou insaturações nas cadeias carbônicas. Efluentes de origem doméstica foram rapidamente desinfetados com ozônio. Os organismos Enterococcus sp. apresentaram decaimento ora semelhante a coliformes totais, ora semelhante a Escherichia coli e ora resistentes frente à ação do desinfetante. Após total inativação de coliformes fecais foram eventua lmente observadas contagens na ordem de 103 UFC.100mL-1 de Enterococcus sp. Dada a prevalência de organismos resistentes a antibióticos que, em função disso, apresentam maior grau de virulência, observou-se que somente o monitoramento de coliformes totais e fecais não seria adequado para a desinfecção e lançamento de efluentes hospitalares. A toxicidade aguda do efluente, verificada em Daphnia similis, aumentou após adição de cloro mas foi reduzida quando houve decloração com tiossulfato de sódio. Com adição de ozônio, verificou-se variabilidade nos resultados, mas geralmente houve aumento da toxicidade após aplicação de elevadas dosagens as quais foram necessárias para desinfecção.

Efeitos de florações de cianobactérias sobre os cladóceros ceriodaphnia dubia e daphnia gessneri

Cyanobacterial blooms are common in eutrophic reservoirs in Brazilian northeastern semi-arid. Given this reality, the present study aimed to analyze the effect of potentially toxic cyanobacterial blooms in Gargalheiras reservoir (semi-arid) on the cladocerans Ceriodaphnia dubia and Daphnia gessneri. In vitro chronic bioassays were performed with reservoir water dilutions from August/2011 to May/2012 and the following effects were evaluated on: intrinsic rate of population growth (r), reproductive parameters (age of first reproduction and fecundity per capita) and cladocerans movements. Phytoplankton was dominated by Cylindrospermopsis raciborskii and Planktothrix agardhii and saxitoxin and microcystin were detected in reservoir water. In most months C. dubia showed differences in r between control (absence of cyanobacteria) and treatments, and has shown negative effects on reproductive parameters. In all months paralysis of swimming movements was observed in C. dubia when both C. raciborskii and saxitoxin (cyanotoxin neurotoxic) were present in water. While C. dubia was sensitive to the reservoir water containing cyanobacteria, D. gessneri showed less intense negative effects in r and reproductive parameters. Furthermore, D. gessneri showed no paralysis of swimming movements. These results support the hypothesis in the literature that D. gessneri is resistant to the Cylindrospermopsis effects. The clone‟s life history may be a key to understand the results. The C. dubia clone, isolated from eutrophicated environment, is in the lab for ten years and it is an exotic species in Brazil. D. gessneri is a common species in the country and this clone was isolated from the Gargalheiras reservoir (where there are constant blooms of potentially toxic cyanobacteria) a year ago. Perhaps the recent contact with cyanobacteria explain the higher resistance presented by this D. gessneri clone. In conclusion, the cladocerans studied have different levels of sensitivity to cyanobacteria, characterizing species-specific responses

Differential Toxicity of Disperse Red 1 and Disperse Red 13 in the Ames Test, HepG2 Cytotoxicity Assay, and Daphnia Acute Toxicity Test

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Acute toxicity and environmental risk of teflubenzuron to Daphnia magna, Poecilia reticulata and Lemna minor in the absence and presence of sediment

This study aimed to estimate the acute toxicity of teflubenzuron (1-(3,5-dichloro-2,4-difluorophenyl)-3-(2,6-difluorobenzoyl)urea) (TFB) for Daphnia magna, Lemna minor and Poecilia reticulata, in the absence and presence of sediment; evaluate the effect of sediment on the TFB bioavailability; and to classify this insecticide according to its environmental poisoning risk for agricultural and aquaculture uses. The tests of TFB acute toxicity were conducted in static system in a completely randomized design with increasing TFB concentrations, and a control group. The TFB has been classified according to the estimated values of EC50 and LC50 by its acute toxicity and environmental risk. The sediment significantly reduced toxicity and bioavailability of TFB in water column. Therefore, the insecticide can be classified as being highly toxic to Daphnia magna, which means the agricultural and aquacultural uses of TFB pose a high risk of environmental toxicity to non-target organisms. However, it was practically non-toxic to L. minor and P. reticulata. © 2013 Copyright Taylor and Francis Group, LLC.

Avaliação ecotoxicológica e risco ambiental dos inseticidas utilizados no controle da larva de Aedes aegypti para Daphnia magna, Lemna minor e peixes

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Toxicidade aguda e risco ambiental do diflubenzuron para Daphnia magna, Poecilia reticulata e Lemna minor na ausência e presença de sedimento

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Toxidade aguda e risco ambiental do inseticida teflubenzuron para Daphnia magna, Lemna minor e Poecilia reticulata

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Análise temporal da composição, abundância, diversidade dos Cladocera e crescimento alométrico da Daphnia spp. O. F. Müeller, 1785 na Lagoa do Camargo, lateral ao Rio Paranapanena em sua zona de desembocadura na Represa do Jurumirim

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

ECOTOXICITY AND ENVIRONMENTAL RISK ASSESSMENT OF LARVICIDES USED IN THE CONTROL OF Aedes aegypti TO Daphnia magna ( CRUSTACEA, CLADOCERA)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)