Impact of the invasive macroalgae Asparagopsis armata - an ecotoxicological assessment

Os Oceanos representam o maior sistema de suporte de vida sendo a uma grande fonte de riqueza, oportunidade e abundância. No entanto, a humanidade tem levado este ecossistema ao seu limite com crescentes níveis de poluição e outras pressões antropogénicas. A introdução de espécies não-nativas é reconhecida como uma das maiores ameaças à biodiversidade e a segunda maior causa de extinção das espécies. A macroalga vermelha Asparagopsis armata é uma espécie invasora originária da Austrália e que atualmente apresenta uma ampla distribuição em todo o globo devido à sua estratégia oportunista, ausência de predadores e altas taxas de crescimento. Uma questão emergente está relacionada com a capacidade destas espécies invasoras produzirem grandes quantidades de metabolitos halogenados potencialmente tóxicos. Esta característica pode representar um perigo adicional para o equilíbrio ecológico da comunidade invadida. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o potencial ecotoxicológico dos exsudatos de A. armata usando um gastrópode, Gibbula umbilicalis, como organismo modelo. A macroalga recolhida na costa de Peniche (Portugal) foi colocada em tanques no laboratório, durante 12 h, sendo depois o meio recolhido e filtrado para ensaios posteriores com os exsudatos da alga. No ensaio agudo, observou-se a mortalidade de G. umbilicalis que foi exposta a crescentes diluições do exsudato durante 96 h. Adicionalmente, os gastrópodes foram expostos a concentrações não letais do exsudato e analisou-se as respostas bioquímicas recorrendo a biomarcadores relacionados com destoxificação, defesas antioxidantes, danos oxidativos, danos neurotóxicos e metabolismo energético. Os resultados revelaram que os exsudatos de A. armata afetaram significativamente a sobrevivência dos organismos expostos com uma CL50 96h de 5.03% de exsudato da alga. A exposição aos exsudatos da alga também resultou em efeitos bioquímicos e metabólicos ao nível subcelular com resultados significativos na inibição da glutationa-S-transferase (GST), perda de integridade do ADN e níveis crescentes de atividade da lactato desidrogenase (LDH), dando uma indicação dos mecanismos de toxicidade desta alga marinha. Os níveis mais elevados de danos no ADN ocorreram quando a GST apresentou os níveis mais baixos de atividade e esta mesma atividade aumentou quando os danos no ADN diminuíram, em simultâneo com o aumento dos níveis de atividade da LDH, indicando que as necessidades energéticas aumentam devido à necessidade de sintetizar mais enzima. Conclui-se que a A. armata tem capacidade de libertar substâncias tóxicas que podem ter potenciais impactos no ambiente envolvente. Adicionalmente, as respostas bioquímicas estudadas em G. umbilicalis têm potencial para serem usadas como sinais de aviso na determinação dos efeitos provocados pelos compostos libertados por esta macroalga vermelha.

Avaliação da sensibilidade ao H2O2 de diferentes linhas celulares humanas: estabelecimento de modelos celulares para avaliação da capacidade antioxidante de moléculas ou extratos

Os organismos marinhos são considerados uma fonte de novos compostos bioativos com enorme potencial biotecnológico. As bactérias associadas a macroalgas têm vindo a ser estudadas devido à produção de metabolitos secundários com atividades biológicas. Neste trabalho foram isoladas e identificadas 90 bactérias associadas às macroalgas Asparagopsis armata, Bifurcaria bifurcata e Sphaerococcus coronopifolius com diferentes características fenotípicas, sendo identificadas relativamente ao seu género através da sequenciação do gene 16S RNA. A extração de compostos bioativos foi realizada com os solventes metanol e diclorometano (1:1). A capacidade antioxidante dos extratos das bactérias associadas foi avaliada através do método fluorimétrico ORAC (oxygen radical absorbent capacity), da quantificação total de polifenóis (QTP) e da capacidade de redução do radical 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH). O efeito citotóxico do H2O2 foi testado nos modelos celulares SH-SY5Y, MCF-7 e HepG-2, representativos de células humanas neuronais, epiteliais da glândula mamária e hepáticas, respetivamente. Os extratos com maior capacidade antioxidante foram testados nos modelos celulares em condições de stress oxidativo induzido pelo H2O2. Os resultados foram revelados pelo método de 3-[4,5- dimethylthiazol-2-yl]-2,5-diphenyl tetrazolium bromide (MTT). O género de bactérias mais representativo identificado em associação com Asparagopsis armata, Bifurcaria Bifurcata e Sphaerococcus coronopifolius foi Vibrio sp. com 40%, 48,72% e 28,57%, respetivamente. Os géneros de bactérias menos representativos identificados em associação com Asparagopsis armata foram Bacillus sp., Cobetia sp. e Erwinia sp., com uma ocorrência de 3,33%. Por sua vez, Citricoccus sp., Cellulophaga sp., Ruegeria sp. e Staphylococcus sp. foram os géneros de bactérias menos representativos associados a Bifurcaria Bifurcata (2,56%). Os géneros menos representativos identificados em associação com Sphaerococcus coronopifolius foram Bacillus sp. e Holomonas sp. com uma ocorrência de 9,52%. O extrato da bactéria associada que apresentou maior potencial antioxidante avaliado pelos métodos de ORAC (3603,66 ± 80,14 μmol eq. Trolox/g extrato), QTP (53,854 ± 3,02 mg eq. ácido gál./g extrato) e DPPH (20,21 (14,41-28,34) μg.mL-1) foi a BB16 (Shewanella sp.), associada à alga Bifurcaria bifurcata. O efeito induzido pelo H2O2 foi bastante distinto na redução da viabilidade celular, com IC50 distintos, nas células SH-SY5Y (206,0 μM (150,4 – 282,2)), MCF-7 (450,2 μM (388,0 – 522,5)) e HepG-2 (1058,0 μM (847,3 – 1321,0)).A elevada atividade antioxidante do extrato da bactéria associada à alga Bifurcaria bifurcata (0,1mg.mL-1; BB16 – Shewanella sp.) permitiu a prevenção do efeito induzido pelo H2O2 na linha celular SH-SY5Y (IC50 - 431,7 μM (360,1 – 517,6). Em conclusão, as bactérias associadas das macroalgas Asparagopsis armata, Bifurcaria bifurcata e Sphaerococcus coronopifolius podem ser uma excelente e interessante fonte de compostos marinhos naturais com um elevado potencial antioxidante.