Mercury toxicity in the Amazon: contrast sensitivity and color discrimination of subjects exposed to mercury

We measured visual performance in achromatic and chromatic spatial tasks of mercury-exposed subjects and compared the results with norms obtained from healthy individuals of similar age. Data were obtained for a group of 28 mercury-exposed subjects, comprising 20 Amazonian gold miners, 2 inhabitants of Amazonian riverside communities, and 6 laboratory technicians, who asked for medical care. Statistical norms were generated by testing healthy control subjects divided into three age groups. The performance of a substantial proportion of the mercury-exposed subjects was below the norms in all of these tasks. Eleven of 20 subjects (55%) performed below the norms in the achromatic contrast sensitivity task. The mercury-exposed subjects also had lower red-green contrast sensitivity deficits at all tested spatial frequencies (9/11 subjects; 81%). Three gold miners and 1 riverine (4/19 subjects, 21%) performed worse than normal subjects making more mistakes in the color arrangement test. Five of 10 subjects tested (50%), comprising 2 gold miners, 2 technicians, and 1 riverine, performed worse than normal in the color discrimination test, having areas of one or more MacAdam ellipse larger than normal subjects and high color discrimination thresholds at least in one color locus. These data indicate that psychophysical assessment can be used to quantify the degree of visual impairment of mercury-exposed subjects. They also suggest that some spatial tests such as the measurement of red-green chromatic contrast are sufficiently sensitive to detect visual dysfunction caused by mercury toxicity.

Comparative study of human exposure to mercury in riverside communities in the Amazon region

Four populations in the Amazon area were selected for a comparative study of mercury-exposed and non-exposed populations: São Luiz do Tapajós, Barreiras, Panacauera, and Pindobal Grande. The highest mercury levels in human hair samples were found in São Luiz do Tapajós and Barreiras, greatly exceeding the limits established by the World Health Organization. Panacauera showed an intermediate level below 9 µg/g. This was the first comparative and simultaneous evaluation of mercury exposure in the Amazon area. Also, thanks to this type of monitoring, we were able to eliminate the uncertainties about the reference dose. On the basis of these data, we can conclude that the mercury levels detected in exposed populations of the Tapajós River basin may be dangerous not only because they are above the World Health Organization limits, but also because the simultaneous mercury detection in non-exposed populations with similar characteristics provided a valid control and revealed lower mercury levels. Our results support the importance of continuous monitoring in both exposed and non-exposed populations.

A first evaluation on the use of Ardea albus feathers as bioindicators of mercury burden in Amazonian ecosystems

O objetivo deste estudo foi avaliar as concentrações de mercúrio total em penas de Ardea albus coletadas em uma assembléia de aves localizada nas imediações da cidade de Belém, Pará, com vistas a investigar a possibilidade do uso desta espécie nos estudos de biomonitoramento deste metal. Para determinação de mercúrio total foi utilizada a espectrofotometria de absorção atômica com amalgamação. A concentração média de mercúrio total nas penas do corpo foi 2,2 ± 1,5 µg.g-1 e nas penas das asas foi 1.3 ± 0.9 µg/g-1. Não foi observada correlação entre a concentração de mercúrio total e o comprimento das penas do corpo e da asa. Foi observado teor de mercúrio total superior a 5 µg.g-1 em apenas uma amostra de pena do corpo.

Cytotoxicity and genotoxicity of low doses of mercury chloride and methylmercury chloride on human lymphocytes in vitro

Mercury is a xenobiotic metal that is a highly deleterious environmental pollutant. The biotransformation of mercury chloride (HgCl2) into methylmercury chloride (CH3HgCl) in aquatic environments is well-known and humans are exposed by consumption of contaminated fish, shellfish and algae. The objective of the present study was to determine the changes induced in vitro by two mercury compounds (HgCl2 and CH3HgCl) in cultured human lymphocytes. Short-term human leukocyte cultures from 10 healthy donors (5 females and 5 males) were set-up by adding drops of whole blood in complete medium. Cultures were separately and simultaneously treated with low doses (0.1 to 1000 µg/l) of HgCl2 and CH3HgCl and incubated at 37ºC for 48 h. Genotoxicity was assessed by chromosome aberrations and polyploid cells. Mitotic index was used as a measure of cytotoxicity. A significant increase (P < 0.05) in the relative frequency of chromosome aberrations was observed for all concentrations of CH3HgCl when compared to control, whether alone or in an evident sinergistic combination with HgCl2. The frequency of polyploid cells was also significantly increased (P < 0.05) when compared to control after exposure to all concentrations of CH3HgCl alone or in combination with HgCl2. CH3HgCl significantly decreased (P < 0.05) the mitotic index at 100 and 1000 µg/l alone, and at 1, 10, 100, and 1000 µg/l when combined with HgCl2, showing a synergistic cytotoxic effect. Our data showed that low concentrations of CH3HgCl might be cytotoxic/genotoxic. Such effects may indicate early cellular changes with possible biological consequences and should be considered in the preliminary evaluation of the risks of populations exposed in vivo to low doses of mercury.

Acute toxicity of sodium metabisulphite on mangrove crab Ucides cordatus (Decapoda, Ucididae)

O metabissulfito de sódio é um sal habitualmente usado no cultivo de camarão a fim de se evitar a melanose. Infelizmente o efeito toxicológico deste xenobiótico em caranguejos decápodes é desconhecido. O presente estudo objetiva investigar o LC₅₀ - 96 h do metabissulfito de sódio na espécie Ucides cordatus em manguezal. A coleta dos caranguejos foi realizada nas margens do canal de maré estuarino em Bragança/PA. Os caranguejos foram submetidos a um teste preliminar (screening) e posteriormente ao teste definitivo, e foram expostos a cinco concentrações diferentes e um grupo controle com cinco repetições, com dois caranguejos por recipiente (5 L) durante 96 horas. Houve correlação negativa no aumento da concentração de metabissulfito de sódio com o oxigênio dissolvido e pH. No final do experimento foram obtidos os seguintes níveis de índice de mortalidade em relação s concentrações de metabissulfito de sódio: 100% em 86,0 mg.L^-1, 74% em 62,0 mg.L^-1, 52% em 52,0 mg.L^-1, 44% em 38,0 mg.L^-1. O valor da LC₅₀ 96h para U. cordatus foi determinado em 42,58 mg.L^-1/Na₂S₂O₅. Os resultados indicam que o metabissulfito de sódio é tóxico para U. cordatus e este caranguejo pode ser usado para biomonitoramento do impacto ambiental.

Avaliação do efeito protetor da prolactina em linfócitos expostos a ação do metilmercúrio

O mercúrio pode ser encontrado em diversas formas, sendo a orgânica como metilmercúrio (MeHg), considerada a mais tóxica. Facilmente absorvido por via oral, se acumula na cadeia trófica e se amplifica em carnívoros aquáticos, principalmente em peixes, daí o risco maior para as populações que deles se alimentam preferencialmente, como os ribeirinhos Amazônidas. O efeito neurotóxico dessa forma de mercúrio tem sido amplamente demonstrado através de estudos epidemiológicos e experimentais. Alguns desses estudos também mostraram que hormônios e substâncias antioxidantes podem agir protegendo o organismo contra a ação deletéria do mercúrio. A prolactina é um destes hormônios que apresenta ação protetora, mas age também como citocina pró-inflamatória. Desde que o MeHg pode também agir como uma substância imunotóxica, procuramos neste trabalho estudar a ação citoprotetora da PRL em cultivos contínuos de linhagem B95-A de linfócitos de primata afim de avaliar sua fragilidade ao MeHg e sua reatividade a ação da PRL. Com o objetivo de avaliar a integridade funcional dos linfócitos expostos ao MeHg utilizou-se teste de reação colorimétrica para 3-(4,5-dimetiltiazol-2-yl)-2,5-difenil tetrazólio bromide (MTT), o qual detecta atividade metabólica mitocondrial. Para avaliar a resposta imune do linfócito, medidas da concentração do fator de necrose tumoral alfa (TNF α) no sobrenadante do cultivo, foram realizadas por ELISA. É uma citocina pró-inflamatória liberada em resposta a agressão celular de diferentes causas, incluindo estresse oxidativo, um dos efeitos agudos mais evidentes do MeHg, além disso, esta citocina também poder responder a regulação prolactinérgica em linfócitos humanos. Após 18 horas de exposição do cultivo a crescentes concentrações do metal (0,1; 1, 5, 10 e 50 μM) verificou-se significativa diminuição do tipo dose-dependente da viabilidade celular a partir de 1 μM (35%) e progressivamente até 50 μM (80%), quando poucas células íntegras foram encontradas nos cultivos. Um efeito bifásico em forma de “sino” ocorreu na liberação de TNF α, onde concentrações mais baixas de MeHg inibiram (0,1 e 1 μM), a intermediária estimulou (5 μM) e as duas maiores (10 e 50 μM) voltaram a inibir. A prolactina também diminuiu a viabilidade celular, em cerca de 30%, somente na dose mais elevada (10 nM). Por outro lado, na dose de 1 nM a PRL preveniu a diminuição de 40% da viabilidade celular resultante a exposição ao MeHg a 5 μM. Esta dose de 1 nM de PRL foi a única a estimular a liberação de TNF α, mas curiosamente, reverteu a liberação desta citocina quando associada a 5 μM de MeHg, concentração que igualmente estimulou a secreção de TNF α. Os resultados confirmaram a toxidade do MeHg para linfócitos de primatas (linhagem B95-A) e sua reversão por uma possível ação protetora da PRL. Um efeito bifásico na secreção de TNF α resultou da exposição ao MeHg, sugerindo a presença de diferentes mecanismos citotóxicos resultantes a ação mercurial. Por outro lado, a PRL foi pouco efetiva em estimular a secreção daquela citocina, invertendo esta resposta quando associada ao MeHg. No entanto, estes resultados são preliminares e carecem de um estudo mais acurado para sua completa elucidação.

Cytogenetic damage related to low levels of methyl mercury contamination in the Brazilian Amazon

The mercury rejected in the water system, from mining operations and lixiviation of soils after deforestation, is considered to be the main contributors to the contamination of the ecosystem in the Amazon Basin. The objectives of the present study were to examine cytogenetic functions in peripheral lymphocytes within a population living on the banks of the Tapajós River with respect to methylmercury (MeHg) contamination, using hair mercury as a biological indicator of exposure. Our investigation shows a clear relation between methylmercury contamination and cytogenetic damage in lymphocytes at levels well below 50 micrograms/gram, the level at which initial clinical signs and symptoms of mercury poisoning occur. The first apparent biological effect with increasing MeHg hair level was the impairment of lymphocyte proliferation measured as mitotic index (MI). The relation between mercury concentration in hair and MI suggests that this parameter, an indicator of changes in lymphocytes and their ability to respond to culture conditions, may be an early marker of cytotoxicity and genotoxicity in humans and should be taken into account in the preliminary evaluation of the risks to populations exposed in vivo. This is the first report showing clear cytotoxic effects of long-term exposure to MeHg. Although the results strongly suggest that, under the conditions examined here, MeHg is both a spindle poison and a clastogen, the biological significance of these observations are as yet unknown. A long-term follow-up of these subjects should be undertaken.

Alterações histopatológicas dos rins de macacos prego, Cebusapella (Linnaeus 1758) após exposição crônica a baixas doses de metilmercúrio

O mercúrio representa um grande risco ambiental e ocupacional constituindo um problema para a saúde humana na região Amazônica. Muito embora estudos tenham demonstrado que o mercúrio compromete vários tecidos e órgãos, os rins constituem-se órgãos-alvo para a toxicidade do metal. Dessa forma, o objetivo desse trabalho foi investigar os efeitos de uma exposição crônica a baixas doses de metilmercúrio sobre o parênquima renal de macacos Cebusapella, machos, adultos, expostos durante 120 dias consecutivos com doses diárias via oral, de 1,5 μg na dieta. As concentrações de mercúrio total no sangue dos animais foram monitoradas a cada 30 dias usando espectrofotômetro de absorção atômica a vapor frio (Hg 201), comparando ao grupo controle. O método utilizado para análise histopatológica foi a inclusão em parafina com coloração pela Hematoxilina e Eosina, Tricrômico de CAB e PAS. As investigações imuno-histoquímicas compreenderam as reações para a detecção de actina para musculo liso (IA4), actina muscular (HHF35) e pancitoqueratina (AE1 e AE2). Os resultados obtidos demonstraram que o tratamento com mercúrio causou diferença significativa (P<0,001) entre os grupos exposto e controle. Quanto aos níveis de Hg total, foram observadas alterações histopatológicas com características de hidropsia nos Túbulos Proximais, um achado comum na exposição ao metilmercúrio em outras espécies, sem alterações significativas nas concentrações de creatinina e ureia. O teste de correlação de Person demonstrou uma forte relação negativa entre a concentração de mercúrio e a perda de massa corporal dos animais (P<0,0001). Outro achado importante foi a diminuição do número de células mesangiais, o que sugere que o metilmercúrio executou a sua nefrotoxicidade atingindo não somente o sistema tubular renal, como também as células do mesangio glomerular, fazendo-se necessário um maior aporte de estudos experimentais para esclarecer qual o nível de alerta da concentração de mercúrio é capaz de desencadear mecanismos de agressão e injúria renal em indivíduos expostos ao metilmercúrio.

Acute toxicity and histopathology in ornamental fish amazon bluespotted corydora (Corydoras melanistius) exposed to formalin

O objetivo do trabalho foi determinar a toxicidade aguda de formalina e os efeitos histopatológicos para o peixe ornamental amazônico corredora bicuda (Corydora melanistius). Foi utilizado um delineamento inteiramente casualizado; com dez concentrações de formalina 40% (0, 3, 6, 12, 25, 50, 100, 150, 200 e 250mg.L^-1), com quatro repetições e cinco peixes por recipiente de água (3 L) em sistema estático durante 96 horas. Os peixes moribundos foram mortos e fixados em formol 10% procedendo à análise histopatológica das brânquias e do fígado. Ao final desse experimento, obtiveram-se as seguintes taxas de mortalidades em ordem crescente de exposição (%): 0, 0, 0, 0, 0, 65, 85, 100, 100 e 100. A concentração letal 50% (CL inicial (I)50-96h) foi estimada em 50, 76 mg/L com a seguinte equação de regressão y = 0, 51x com r² = 0, 80. Pode observar nas concentrações mais elevadas, alterações como hiperplasia branquial e fusão lamelar, enquanto que no fígado foi observado desorganização do arranjo cordonal, assim como necrose no rim. Com isso no presente estudo, a formalina pode ser considerada pouco tóxica para a corredora bicuda, mas causa alterações morfológicas acentuadas quando expostas a concentrações elevadas. Dessa forma o uso de formalina no próprio rio de coleta dos peixes com a utilização de dosagens erradas pode causar impactos ambientais e biológicos negativos.