Toxicidade e bioacumulação de cobre em micro-organismos fotoautotróficos

Microalgas e cianobactérias têm sido amplamente recomendadas para biomonitoração de metais pesados e outros poluentes, sendo considerados indicadores sensíveis às alterações ambientais e utilizados como organismos testes na regulamentação dos níveis de metal. Estes micro-organismos fotossintetizantes são produtores primários da base da cadeia alimentar aquática e são os primeiros a serem afetados pela poluição por metais pesados. O cobre é um metal normalmente considerado como nutriente essencial para a vida aquática mas pode ser tóxico para algumas espécies. Portanto, neste estudo foram avaliados o efeito tóxico e a bioacumulação de cobre (II) em quatro espécies de micro-organismos fotoautotróficos componentes do fitoplâncton dulcícola, duas cianobactérias filamentosas (Anabaena sp. e Oscillatoria sp) e duas microalgas da classe das clorofíceas (Monorraphidium sp. e Scenedesmus sp.). O meio de cultivo utilizado nos ensaios foi o ASM-1 com e sem a presença de cobre (0,6 mg/L a 12 mg Cu2+/L) onde, o efeito tóxico do metal foi monitorado por contagem celular para as microalgas e por peso seco para as cianobactérias. A bioacumulação do metal foi avaliada da mesma forma para todos os micro-organismos, através de coletas de amostras no decorrer do experimento e determinação da concentração de cobre em solução por espectrometria de absorção atômica com chama. Os resultados obtidos mostram que o efeito tóxico do metal é diretamente proporcional à concentração inicial para os micro-organismos estudados, mas que o cobre (II) foi mais tóxico para as cianobactérias que para as microalgas verdes. A bioacumulação teve uma relação direta com o efeito tóxico do metal sobre os micro-organismos. Os resultados obtidos permitem sugerir que cobre (II) tem efeito negativo no fitoplâncton, inibindo o crescimento e alterando parâmetros metabólicos como a fotossíntese. A bioacumulação do metal pode comprometer os níveis tróficos da cadeia alimentar, afetando seu transporte para seres superiores

Estudos sobre a nutrição mineral do cafeeiro: XXXI. influêcia do cobre do substrato no crescimento e composição mineral do cafeeiro (Coffea arabica L.) variedades Mundo Novo e Catuaí

Foi estudado o efeito do cobre do substrato no crescimento, sintomatologia e composição mineral do cafeeiro novo. Verificou-se ser a var. Mundo Novo mais sensível à toxidez do cobre por translocar maior proporção do elemento que a var. Catuaí. O uso de calcário e de matéria orgânica no solo neutraliza o sobre tóxico.

Toxicidade do sulfato de cobre para a tilápia, Oreochromis niloticus e teste ecotoxicológico com Ceriodaphnia dúbia e Pseudokirchneriella subcapitata

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Biomarker responses as indication of contaminant effects in Oreochromis niloticus

The current study investigated oxidative stress parameters (enzymes activities, metallothionein content and lipid peroxidation) in freshwater fish, Oreochromis niloticus, tilapia exposure to Monjolinho River (in 4 months of year: January, April, July and November). One critical site in Monjolinho River (site B) was assessed in comparison to a reference site (site A). Water pH and oxygen concentration was lower than that recommended by CONAMA (Brazilian National Environmental Committee), resolution 357/2005 for protection of aquatic communities, and ammonium and the metals Cu, Zn, Mn and Fe (on all months) concentrations were higher than the maximum concentration recommended. Glutathione peroxidase (GPx) and superoxide dismutase (SOD) activities were significantly decreased in liver and muscle in tila. pia from Monjolinho River, throughout the year, in relation to reference except in gills that SOD activity increased. Glutathione S-transferase (GST) activity was significantly increased in liver of the tilapia from Monjolinho River in all sites, in relation to reference except in gills that GST activity increased in July and decreased in November, suggesting that GST activity could be induced to neutralize the pollutants toxicity. On the other hand, GST activity was significantly decreased in white muscle indicating a toxic effect of pollutants, resulting in a decreased ability of tilapia to perform defense reactions associated to GSTs. The decrease of catalase (CAT) activity in gills of the O. niloticus together with the increase of SOD activity, could explain the increased lipid peroxidation (LPO) level in this organ. Metallothionein levels in liver and gills were significantly high in all sites. Results indicate that the exposure to metals caused severe damage to tissues; despite the consensually assumed antioxidant induction as a sign of exposure to contaminants the effects seem in part to be mediated by suppression of antioxidant system with SOD, CAT and GPx as potential candidates for tissues toxicity biomarkers of pollutants. (c) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Azurin of pathogenic Neisseria spp. is involved in defense against hydrogen peroxide and survival within cervical epithelial cells

Laz, a lipid-modified azurin of the human pathogens Neisseria gonorrhoeae and Neisseria meningitidis, is involved in defense against oxidative stress and copper toxicity; laz mutant strains are hypersensitive to hydrogen peroxide and copper. The N. gonorrhoeae laz mutant also has decreased survival in an ex vivo primary human ectocervical epithelial assay.

Efeitos do cobre na macrófita potamogeton pectinatus L. e sua possível utilização o monitoramento ou remediação de ambientes aquáticos contaminados por este metal

O cobre é um metal essencial para as plantas, porém considerado tóxico quando em elevadas concentrações na água. No caso de macrófitas aquáticas já foi demonstrado que este metal inibe o processo fotossintético e provoca alterações pigmentares. Neste contexto, expusemos (96h) a macrófita aquática Potamogeton pectinatus (L.) à diferentes concentrações de cobre 1, 10, 100 e 1000 µM para avaliar o potencial bioacumulador da planta, e às concentrações de 1, 10 e 100 µM de Cu para verificar os possíveis efeitos do metal na taxa fotossintética (24 e 96h) em diferentes intensidades luminosas (17, 100, 300 e 500 µmol/m2 /s), no teor pigmentar (96h) e no crescimento das macrófitas (30 dias). Para os experimentos de bioacumulação mantivemos um grupo de plantas controle (sem adição de cobre no meio), enquanto que para os outros testes mantivemos um grupo controle e um grupo em solução nutritiva de Hoagland 100%, que contem cobre e outros micronutrientes em concentrações ideais para sobrevivência e crescimento de P. pectinatus. Nossos resultados mostram que a macrófita P. pectinatus é capaz de acumular altas concentrações de cobre, sendo que este acúmulo aumenta com a elevação dos níveis do metal na água. Apesar de basicamente não haver diferença estatística entre a concentração do metal nos diferentes órgãos da planta, as raízes mostraram-se capazes de acumular mais cobre que as folhas e caule com base no fator de bioconcentração. Com relação aos teores de clorofila “a”, “b” e carotenoides, estes foram menores nas folhas das plantas controle em comparação com as plantas em solução de Hogland, mas esta diferença só foi significativa nas plantas expostas ao cobre, que apresentaram menor concentração dos teores pigmentares já à 1 µM de Cu. Quanto à fotossíntese, em 24h de exposição, novamente observamos um efeito negativo da ausência e presença de cobre nas concentrações de 1, 10 e 100 µM, bem como, um efeito da luminosidade, de forma que as plantas em solução de Hoagland apresentaram maior taxa fotossintética quando em 100 µmol/m2 /s. Em virtude de um aumento na respiração em 96h, a fotossíntese, quando ocorreu, foi menor que em 24h e não diferiu entre os grupos e luminosidade. Em relação ao crescimento, as plantas perderam biomassa, mas mantiveram seus comprimentos e apenas aquelas em solução de Hoagland aumentaram seu número de folhas. Ainda, verificou-se clorose e necrose nas plantas controle e expostas ao cobre. Diante do exposto, concluímos que a macrófita P. pectinatus acumula altas concentrações de cobre, principalmente na raiz, sendo capaz e refletir as concentrações do metal no meio. Esta condição, sugere seu uso no biomonitoramento e fitorremediação de locais contaminados por cobre. Por outro lado, elas mostram-se sensíveis ao metal pela redução no teor pigmentar e fotossíntese, sugerindo estes como mecanismos toxicidade do cobre.

Células de anêmonas Bunodosoma cangicum expostas ao cobre: citotoxidade, defesa e dano de DNA

Anêmonas-do-mar são pólipos solitários, bentônicos, de pouca mobilidade, que habitam regiões entre-marés. Devido a estas características, são organismos que podem ser atingidos diretamente pela poluição aquática, no entanto, são pouco utilizados como modelo ecotoxicológico. O cobre é um metal essencial, que em altas concentrações pode ser tóxico, sendo bastante comum em ecossistemas marinhos. Um dos mecanismos de toxicidade do cobre envolve a produção de espécies reativas de oxigênio (ERO), podendo levar as células ao estresse oxidativo, que tem como característica danos celulares, inclusive no DNA. Muitos organismos possuem um mecanismo que bombeia os xenobióticos para fora da célula – multixenobiotic resistance (MXR) – que visa prevenir as células dos danos tóxicos causados pelo contaminante. Com isso, o presente trabalho estudou a capacidade de defesa e dano ao DNA à toxicidade causada pelo cobre em células de anêmonas Bunodosoma cangicum. Para isto, células de anêmonas, mantidas em cultura primária através de explante do disco podal, foram expostas ao cobre a duas concentrações (7,8 µg.L-1 Cu e 15,6 µg.L-1 Cu), além do grupo controle, por 6 e 24 h. Antes e após as exposições as células tiveram sua viabilidade avaliada através do método de exclusão por azul de tripan (0,08%) para analisar a citotoxicidade. Parâmetros como a indução do mecanismo MXR através do método de acúmulo de rodamina-B, espécies reativas de oxigênio e ensaio cometa, também foram avaliados. Os resultados obtidos mostram que o cobre é citotóxico, sendo constatada uma queda na viabilidade e no número de células, principalmente após 24 h de exposição, sendo que na concentração de cobre de 15,6 µg.L-1 , foi possível observar uma diminuição de 40% na viabilidade e uma redução em 36% no número de células (p < 0,05, n = 6). Em relação ao fenótipo MXR, foi observada uma ativação do mecanismo apenas naquelas células expostas ao cobre 7,8 µg.L-1 (53%) no tempo de 24 h (p < 0,05, n = 5). Na análise da geração de ERO foi observado um aumento de 11,5% naquelas células expostas por 6 h na concentração mais alta de cobre 15,6 µg.L-1 . Nas células que foram expostas por 24 h, o aumento de espécies reativas pode ser percebido já na concentração de 7,8 µg.L-1 , elevando-se para cerca de 20% quando exposto a 15,6 µg.L-1 (p < 0,05, n = 4-5). Quanto ao dano de DNA, foram vistas quebras na molécula desde 7,8 µg.L-1 Cu em 6 h, com danos ainda mais salientes naquelas células expostas por 24 h, na concentração de 7,8 µg.L -1 Cu (p < 0,05, n = 3-4), e para 15,6 µg.L-1 Cu a viabilidade celular (número de células) não permitiu a análise. Com base nestes dados, pode-se dizer que o cobre, mesmo em baixas concentrações causa estresse em células de B. cangicum, sendo citotóxico. Este metal causa estresse oxidativo com dano à molécula de DNA mesmo com a ativação do mecanismo de defesa.

Models for the field-based toxicity of copper and zinc salts to wheat in 11 Australian soils and comparison to laboratory-based models

Laboratory-based relationships that model the phytotoxicity of metals using soil properties have been developed. This paper presents the first field-based phytotoxicity relationships. Wheat(Triticum aestivum L) was grown at 11 Australian field sites at which soil was spiked with copper (Cu) and zinc (Zn) salts. Toxicity was measured as inhibition of plant growth at 8 weeks and grain yield at harvest. The added Cu and Zn EC10 values for both endpoints ranged from approximately 3 to 4760 mg/kg. There were no relationships between field-based 8-week biomass and grain yield toxicity values for either metal. Cu toxicity was best modelled using pH and organic carbon content while Zn toxicity was best modelled using pH and the cation exchange capacity. The best relationships estimated toxicity within a factor of two of measured values. Laboratory-based phytotoxicity relationships could not accurately predict field-based phytotoxicity responses.

Toxicity of copper sulphate on some haematological parameters of a freshwater teleost Cyprinus carpio var. communis

Haematological changes in a freshwater teleost, Cyprinus carpio var. communis, exposed to acute and sublethal toxicity of copper sulphate were studied. During the acute treatment, erythrocyte and leucocyte count, and haemoglobin content increased, whereas during the sublethal treatment, erythrocyte count and haemoglobin content decreased and leucocyte count increased.

Acute toxicity of copper, zinc and mercury on intertidal gastropods of Mumbai coast

The acute toxicity test conducted by static bioassay techniques have revealed that among selected heavy metals, copper is more toxic than zinc and mercury to Planaxis sulcatus and Trochus radiatus. The natural availability of heavy metals in the surrounding environment of these organisms is found to be deciding factor for their toxicity. Natural habitat of the animal also contributes to the sensitivity of a particular animal to the heavy metals tested. In addition the tendency of the animal to overcome the adverse conditions in their surrounding also plays a significant role in toxicity of pollutants.

Accumulation, Subcellular Distribution and Toxicity of Copper in Earthworm (Eisenia fetida) in the Presence of Ciprofloxacin

Land application of wastes from concentrated animal feeding operations results in accumulation of copper (Cu) and antimicrobials in terrestrial systems. Interaction between Cu and antimicrobials may change Cu speciation in soil solution, and affect Cu bioavailability and toxicity. In this study, earthworms were exposed to quartz sand percolated with different concentrations of Cu and ciprofloxacin (CIP). Copper uptake by earthworms, its subcellular partition, and toxicity were studied. An increase in the applied CIP decreased the free Cu ion concentration in external solution and mortalities of earthworm, while Cu contents in earthworms increased. Copper and CIP in earthworms were fractionated into five fractions: a granular fraction (D), a fraction consisting of tissue fragments, cell membranes, and intact cells (E), a microsomal fraction (F), a denatured proteins fraction (G), and a heat-stable proteins fraction (H). Most of the CIP in earthworms was in fraction H. Copper was redistributed from the metal-sensitive fraction E to fractions D, F, G, and H with increasing CIP concentration. These results challenge the free ion activity model and suggested that Cu may be partly taken up as Cu-CIP complexes in earthworms, changing the bioavailability, subcellular distribution, and toxicity of Cu to earthworms.