Assessment of the mineralogenic toxicity of aquatic pollutants

In ecotoxicology a major focus is in the aquatic environment, not only because it presents a great economic value to man but it is an ecosystem widely affected by the growing anthropogenic pollution. Most of the studies performed relate to adverse effects in development, reproductive or endocrine disruption but little is known about the possible effects in bone formation and skeletal development. In this study, we set out to evaluate the effects of 8 aquatic pollutants on the skeletal development using an in vivo system, the zebrafish larvae aged 20 days post-fertilization, through chronic exposure. Several endpoints were considered such as the cumulative mortality, total length, occurrence of skeletal deformities and marker gene expression. We were able to establish LD50 values for some pollutants, like 3-methylcholanthrene, lindane, diclofenac, cobalt and vanadate and found that the total length was not affected by any of the pollutants tested. Cobalt was the most harmful chemical to affect hatching time, severely affecting the ability of the zebrafish embryos to hatch and overall the number of deformities increased upon exposure to tested chemicals but no patterns of deformities were identified. We also propose that 3-methylcholanthrene has an osteogenic effect, affecting osteoblast and osteoclast function and that op levels can act as a mediator of 3-methylcholanthrene toxic stress to the osteoblast. In turn we found naphthalene to probably have a chondrogenic effect. Our results provided new insights into the potential osteotoxicity of environmental pollutants. Future studies should aim at confirming these preliminary data and at determining mechanisms of osteotoxicity.

Em ecotoxicologia, o meio aquático é uma área de grande importância não apenas porque representa um interesse económico para o Homem mas porque é um dos ecossistemas mais afectados pela crescente dispersão de poluição com origem antropogénica. A maioria dos estudos realizados neste campo dizem respeito a efeitos negativos no desenvolvimento, na reprodução ou na desregulação endrónica dos organismos mas pouco é conhecido sobre o impacto na formação do osso e o desenvolvimento esquelético. Neste estudo propusemos a avaliação dos efeitos de 8 poluentes aquáticos na mineralização do esqueleto usando um sistema in vivo, larvas de peixe-zebra com 20 dias pós fertilização, com exposição crónica. Diversos parâmetros foram avaliados, sendo estes a mortalidade, o comprimento total, ocorrência de deformações esqueléticas e a expressão génica de um grupo de genes alvo de interesse. Conseguimos chegar a valores para a LD50 para alguns dos poluentes, sendo estes o 3-metilcolantreno, lindano, diclofenac, cobalto e o vanádio e concluiu-se que o comprimento total medio não é afectado por nenhum dos poluentes testados. O cobalto foi o químico mais danoso á eclosão dos embriões de peixe-zebra, afectando severamente o processo de eclosão dos embriões. No geral, o número de malformações aumentou em consequência da exposição aos poluentes mas não foi possível identificar nenhum padrão na ocorrência de deformidades. Propomos que o 3- metilcolantreno tem um efeito osteogénico, afectando a função de osteoblastos e osteoclastos e que o gene op poderá actuar como mediador no stresse toxico induzido pelo 3- metilcolantreno nos osteoblastos. E por sua vez, o naftaleno possivelmente apresenta um efeito condrogénico. Os nossos resultados trazem uma nova perspectiva ao potencial osteotóxico de poluentes ambientais. Futura investigação deverá focar confirmação destes resultados preliminares obtidos e a determinação dos mecanismos de osteotoxicidade.

Universidade do Algarve, Faculdade de Ciências e Tecnologia