Evaluation of estrogenic activities and mechanism of action of perfluorinated chemicals determined by vitellogenin induction in primary cultured tilapia hepatocytes

Perfluorochemicals (PFCs) are emerging persistent organic pollutants (POPs) and are widely present in the environment, wildlife and humans. Recently, reports have suggested that PFCs may have endocrine-disrupting activities. In the present study, we have developed a non-competitive enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) method to investigate estrogenic activities of selected PFCs using vitellogenin (VTG) induction in primary cultured hepatocytes of freshwater male tilapia (Oreochromis niloticus). Cultured hepatocytes were exposed to various concentrations of perfluorooctanyl sulfonate (PFOS), pentadecafluorooctanoic acid (PFOA), 1H, 1H, 2H, 2H-nonafluoro-1-hexanol (4:2 FTOH), 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctanol (6:2 FTOH) and 1H, 1H, 2H, 2H-perfluoro-1-decanol (8:2 FTOH) for 48h, while 17 beta-estradiol (E2) and 4-nonylphenol (4-NP) were used as positive controls. A dose-dependent induction of VTG was observed in E2-, 4-NP-, PFOS-, PFOA- and 6:2 FrOH-treated cells, whereas VTG levels remained unchanged in the 4:2 FTOH and 8:2 FTOH exposure groups at the concentrations tested. The estimated 48-h EC50 values for E2,4-NP, PFOS, PFOA and 6:2 FTOH were 4.7 x 10(-7), 7.1 x 10(-6), 1.5 x 10(-5), 2.9 x 10(-5) and 2.8 x 10(-5) M, respectively. In the time-course study, significant VTG induction took place at 24 h (E2), 6 It (4-NP), 48 It (PFOS), 48 It (PFOA), 72 It (4:2 FTOH), 12 h (6:2 FTOH), 72 h (8:2 FTOH), and increased further after 96 It of exposure. Co-exposure to binary mixtures of individual PFCs and E2 for 48 It significantly inhibited E2-induced hepatocellular VTG production in a dose-dependent manner except for 4:2 FTOH. The estimated 48-h IC50 (concentration of a compound that elicits 50% inhibition of maximally E2-induced VTG) values for PFOS, PFOA, 6:2 FTOH and 8:2 FTOH were 3.1 x 10(-7), 5.1 X 10(-7), 1.1 X 10(-6) and 7.5 x 10(-7) M, respectively. In order to further investigate the estrogenic mechanism of PFCs, the hepatocytes were co-exposed to binary mixtures of individual chemicals (E2,4-NP, PFOS, PFOA and 6:2 FTOH) and the known estrogen receptor inhibitor tamoxifen for 48 h; tamoxifen significantly inhibited the ability of these chemicals to stimulate vitellogenesis. The overall results demonstrated that PFOS, PFOA and FTOHs have estrogenic activities and that exposure to a combination of E2 and PFCs produced anti-estrogenic effects. The results of the estrogen receptor inhibition assay further suggested that the estrogenic effect of PFCs may be mediated by the estrogen receptor pathway in primary cultured tilapia hepatocytes. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Primary cultured cells as sensitive in vitro model for assessment of toxicants-comparison to hepatocytes and gill epithelia

In an effort to develop cultured cell models for toxicity screening and environmental biomonitoring, we compared primary cultured gill epithelia and hepatocytes from freshwater tilapia (Oreochromis niloticus) to assess their sensitivity to AhR agonist toxicants. Epithelia were cultured on permeable supports (terephthalate membranes, "filters") and bathed on the apical with waterborne toxicants (pseudo in vivo asymmetrical culture conditions). Hepatocytes were cultured in multi-well plates and exposed to toxicants in culture medium. Cytochrome P4501A (measured as 7-Ethoxyresorufin-O-deethylase, EROD) was selected as a biomarker. For cultured gill epithelia, the integrity of the epithelia remained unchanged on exposure to model toxicants, such as 1,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD), benzo(a)pyrene B[a]P, polychlorinated biphenyl (PCB) mixture (Aroclor 1254), and polybrominated diphenyl ether (PBDE) mixture (DE71). A good concentration-dependent response of EROD activity was clearly observed in both cultured gill epithelia and hepatocytes. The time-course response of EROD was measured as early as 3 h, and was maximal after 6 h of exposure to TCDD, B [alp and Aroclor 1254. The estimated 6 h EC50 for TCDD, B [a]P, and Aroclor 1254 was 1.2x10(-9), 5.7x10(-8) and 6.6x10(-6) M. For the cultured hepatocytes, time-course study showed that a significant induction of EROD took place at 18 h, and the maximal induction of EROD was observed at 24 h after exposure. The estimated 24 It EC50 for TCDD, B[a]P, and Aroclor 1254 was 1.4x10(-9), 8.1x10(-8) and 7.3x10(-6) M. There was no induction or inhibition of EROD in DE71 exposure to both gill epithelia and hepatocytes. The results show that cultured gill epithelia more rapidly induce EROD and are slightly more sensitive than cultured hepatocytes, and could be used as a rapid and sensitive tool for screening chemicals and monitoring environmental AhR agonist toxicants. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Spontaneous activity was unaffected by ration size in Nile tilapia and gibel carp

Two growth trials using a range of ration sizes from starvation to maximum feeding suggested that linear relationships existed between specific growth rate and ration size for Nile tilapia and givel carp, Continuous measurement of activity showed that activity level, in terms of distance swum per day, was not affected significantly by ration size in both Nile tilapia and gibel carp. (C) 2001 The Fisheries Society of the British Isles.

Avaliação da biocompatibilidade e da propriedade bactericida de nanotubos de dióxido de titânio impregnados com lectina e nanopartículas de prata para aplicações biomédicas

O titânio e suas ligas são os materiais mais comumente utilizados na substituição de tecidos duros por possuírem resistência mecânica, biocompatibilidade, resistência à corrosão e fácil manipulação. Embora o titânio possua várias vantagens sobre outros biomateriais, seu uso em longo prazo pode ocasionar problemas de rejeição. A modificação da superfície do titânio a fim de criar microrrugosidades é uma estratégia efetiva para melhorar a adesão e proliferação celular sobre implantes. Quando um implante danifica ou invade as barreiras epitelial e das mucosas, pode servir como reservatório para microrganismos e desta forma predispor à infecção. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi modificar a superfície do titânio, utilizando nanopartículas de prata (Ag) e lectina, a fim de melhorar a sua biocompatibilidade e conferir propriedades antimicrobianas a este material. O racional por trás destas mudanças é que a criação de uma topografia em nanoescala pode contribuir para mimetizar o ambiente celular melhorando a osseointegração e diminuindo o risco de infecção. Em nosso estudo, nanotubos de dióxido de titânio (NTs-TiO2) com estrutura bem distribuída e organizada, com diâmetro em torno de 70–80nm, foram sintetizados por anodização eletroquímica e decorados com nanopartículas de Ag usando a técnica de layer-by-layer (LbL), enquanto a lectina do peixe Oreochromis niloticus (OniL) foi incorporada aos NTs-TiO2 por spin coating. Estas amostras foram caracterizadas e avaliadas quanto a sua citotoxidade, adesão celular, potencial osteogênico e atividade bactericida. Nossos resultados mostraram que tanto as nanopartículas de Ag, como a Onil foram incorporadas com sucesso à superfície dos NTs-TiO2. Entretanto nossas preparações de LbL não foram capazes de melhorar a biocompatibilidade ou inibir o crescimento de bactérias nos NTs-TiO2. Por outro lado, a funcionalização dos NTs-TiO2 com a OniL induziu eficientemente a adesão e proliferação dos osteoblastos. Nossos resultados apontam para o uso da lectina OniL para melhorar a qualidade dos implantes de NT-TiO2 existentes.

Avaliação de metais na água, no sedimento e nos peixes da lagoa Azul, formada por lavra de mineração de carvão a céu aberto, Siderópolis-SC

Entre maio de 2001 e janeiro de 2002, foram realizadas coletas sazonais na lagoa Azul, Siderópolis, SC. Esta lagoa formou-se por lavra de mineração de carvão a céu aberto desativada. Foram avaliadas as concentrações de Cr, Mn, Ni, Zn e Fe na água e no sedimento. Estes metais, exceto o Fe, foram também analisados no músculo e no fígado das espécies dos peixes Oreochromis niloticus (tilápia) e Geophagus brasiliensis (acará). O objetivo foi avaliar a qualidade da lagoa, bem como, das espécies de peixes predominantes, devido a preocupação quanto ao consumo potencial das mesmas pela população do entorno. As análises do sedimento, quando comparada a locais não contaminados, indicam concentração elevada para Fe, Mn, Cr e Zn. No compartimento água as concentrações de Fe, Mn e Ni estão acima do estabelecido para a classe 2 da Resolução CONAMA 20/86. Conforme análise estatística, em ambos os compartimentos abióticos ocorrem diferenças significativas entre os 4 pontos amostrados, porém diferença sazonal ocorre somente para o compartimento água. O conteúdo de metais em peixes não apresenta diferença significativa entre as espécies analisadas, todavia entre os diferentes tecidos analisados, o fígado apresentou a maior concentração em ambas as espécies. Através das análises do músculo (parte comestível), foi possível avaliar o risco à saúde humana. Segundo a estimativa da ingestão diária, os peixes analisados não propiciam risco aparente de contaminação à população do entorno, conforme os critérios adotados para o teor dos metais avaliados.

Determinação da toxicidade aguda e caracterização de risco ambiental do herbicida Roundup (glifosato) sobre três espécies de peixes

Considering their commercial importance, as these are the species of freshwater fish more commercialized in Brazil, their occurence in different kinds of aquatic environments (lakes, rivers and dams) and for being tolerant to a wide range of variation of various physical parameters and chemical water, the fish species Oreochromis niloticus, Cyprinus carpio and Colossoma macropomum were chosen for this study, furthermore, to test the toxicity we used the herbicide Roundup. The fingerlings of tilapia (Oreochromis niloticus), commun carp (Cyprinus carpio) and tambaqui (Colossoma macropomum) were submitted to the herbicide roundup in the following concentrations: 0.0 (control); 18,06; 19,10; 20,14; 21,18 and 22,22 mg.L-1, 0.0 (control); 13,89; 14,86; 15,83; 16,81 and 17,78 mg.L-1, and 0.0 (control); 18,06; 19,10; 20,14; 21,18 and 22,22 mg.L-1, respectively, three for 96 hours. The LC50 - 96h for O. niloticus, C. carpio and C. macropomum was 21,63, 15,33 and 20,06 mg.L-1 of the herbicide roundup, respectively. The results show that this herbicide is classified as slightly toxic to the three species. The values of dissolved oxygen, pH and temperature recorded in the aquarium control and aquarium experimental of the three fish species have remained without significant variations during the tests, which reduces the possibility of death caused by sudden variations of these parameters during the 96 hours the experiment. The values of LC50 between different species of fish were observed, noting that the species O.niloticus, C. carpio and C. macropomum showed no expressive differences. The values of environmental risk of Roundup were calculated to obtain more stringent parameters in assessing the dangerousness of those on nontargets. The risk of environmental contamination by Roundup for the Nile tilapia, common carp, and tambaqui are low for the lowest application rate (1 L.ha-1) and depths (1.5 and 2.0 m). The dilution of 100%, the highest recommended dose (5 L.ha-1) and depths (1.5 and 2.0 m) the risk is moderate for the three species. The values of the Risk Ratio (QR) were greater than 0,1, indicating that the values of the CAE and LC50 are above acceptable levels and there is a need, this study, a refinement in ecotoxicological tests

Desenvolvimento de bioblendas poliméricas a partir de gelatina bovina e de tilápia com amido de milho

The natural raw materials acquired special importance beside the mineral raw materials with the need for using alternative sources to oil, because they can be used to produce biopolymers. Gelatin, produced from the denaturation of collagen, and starch, an abundant polysaccharide in various plants, are examples of biopolymers which have several technological applications, especially in films. The objective of this work is to produce polymeric bioblends with gelatin and corn starch using two types of gelatin: commercial bovine gelatin and gelatin produced from mechanically separated flesh of tilapia (Oreochromis niloticus). For the extraction of tilapia gelatin 3 distinct pretreatments, followed by extraction in distilled water under heating were performed. The properties of gelatin extracted were similar to bovine gelatin, and the differences can be explained by the difference in extraction processes and sources. Blends of commercial gelatin and starch were produced in an internal mixer from a Haake torque rheometer, to study the behavior of the gelatin mixture with starch, thus, the same compositions were processed by twin screw extrusion, to define the mixing parameters. Subsequently, the extrusion of blends of tilapia gelatin and corn starch was carried out in the same twin screw extruder. The physico-chemical, rheological and morphological properties of the blends with thermoplastic starch and gelatin were studied. It was found that various properties vary linearly with increasing concentration of the components. The blends produced are immiscible, and among the two gelatins, tilapia gelatin showed a better interfacial adhesion with the corn starch. Regarding the morphology, gelatins formed the dispersed phase in all compositions studied, even in compositions rich in starch. Can be concluded that the procedure for tilapia gelatin extraction is feasible and advantageous, and the increasing in its scale to a reactor of 30 liters is possible, with a satisfactory yield. The bioblends of bovine gelatin/corn starch and tilapia gelatin/corn starch were successfully produced, and the processing conditions were appropriate

Estratégia alimentar com ciclos de restrição e realimentação no desempenho produtivo de juvenis de tilápia do Nilo da linhagem GIFT

O objetivo deste estudo foi avaliar a ocorrência de resposta compensatória no desempenho produtivo de juvenis de tilápia do Nilo Oreochromis niloticus, linhagem GIFT, submetidos a diferentes estratégias alimentares. Foram utilizados 135 juvenis de tilápia, distribuídos em nove tanques de polietileno de 100L cada. As estratégias testadas foram: grupo controle (alimentado todo dia), grupo alimentado por cinco dias seguidos de dois dias de restrição de alimento (5A/2R) e grupo alimentado por quatro dias seguidos de três dias de restrição de alimento (4A/3R). Foram avaliados parâmetros físico-químicos da água e de desempenho produtivo. Os resultados foram submetidos à análise de variância, e as médias foram comparadas pelo teste Tukey, a 5% de probabilidade. A qualidade de água, o fator de condição e a conversão alimentar não foram influenciados pela estratégia alimentar. O grupo alimentado com a estratégia 5A/2R apresentou peso final, ganho de peso e taxa de crescimento específico semelhantes ao grupo continuamente alimentado (7,8 e 9,2g; 6,4 e 7,8g e 2,7 e 3,0% dia-1, para peso final, ganho de peso e taxa de crescimento especifico, respectivamente). A estratégia 4A/3R apresentou os piores resultados de desempenho produtivo, e a estratégia 5A/2R pode ser usada na alimentação de juvenis de tilápia do Nilo sem prejuízo ao desempenho produtivo, possibilitando inclusive redução de até 22,5% na quantidade de alimento ofertada.

Avaliação da genotoxicidade e da qualidade das águas do açude de Lucrécia/RN

The occurrence of human cancer in the municipality of Lucrécia (RN, Brazil) has shown high frequencies (INCA, 2007). Tests of micronucleus (MN) and nuclear abnormalities (NA) were performed to assess the genotoxic potential of water from the Lucrécia dam, which is located in a semi-arid region under the influence of crop irrigation and irregular rainfall. Water samples were collected in this source for analyzing the concentration of cyanobacteria, metals and radioactivity. Erythrocytes of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) were collected in dam and cells of human oral mucosa in the urban area of this municipality for the bioassays of MN and NA. In fish were also analyzed concentrations of metals in samples of liver and gills. The genotoxicity tests with biological samples of fish and humans have shown significant increases in the frequencies of MN and NA (p ≤ 0.05) and are indicative of increased DNA damage in relation to the control groups. In conclusion, the results obtained from water samples and biological municipality of Lucrécia indicates that the presence of chemical and microbiological pollutants, and increase of genotoxic in human of this municipality. We suggest the implementation of advanced water treatment, to prevent further degradation of the aquatic environment and decrease in the life quality. This research of environmental quality assessment was performed in order to contemplate a multi and interdisciplinary character of this water resource and that can induce genotoxic damage in the organisms in this study region

Eugenol em juvenis de tilápia do nilo: concentrações e administrações sucessivas

Several anesthetics are used in aquaculture to reduce the stress caused by management. In the field, the most common anesthetic is benzocaine, but several authors are researching about eugenol. The objective of this study were to compare the action of these drugs on the anesthetics stages and measure the effects of successive administration of eugenol on the anesthetics stages in Oreochromis niloticus. In the first test, fish (47.73 +/- 8.73 g and 14.23 +/- 0.81 cm) were subjected to five concentrations of eugenol (40, 60, 80, 100 and 120 mg L-1) and one of benzocaine (100 mg L-1). All the anesthetic concentrations tested were able to induce fish to all stages of anesthesia, and revealed an inverse relationship between the induction times and increased concentrations. The minimum concentration of eugenol to induce anesthesia was 100 mg L-1. In the second test, the juveniles (38.07 +/- 5.00 g and 12.70 +/- 0.54 cm) were exposed to concentrations of 60, 80, 100 mg L-1 of eugenol, as determined in the first test. Evaluating the differences between successive days, there was no significant difference (P > 0.05) between anesthetics stages in the concentrations of eugenol tested, suggesting that the residue of eugenol was removed from the fish in less than 24 hours.

Sex group composition, social interaction, and metabolism in the fish Nile tilapia

O objetivo deste trabalho foi testar se grupos monossexuais de machos gastam mais energia e exibem perfil agonístico diferente de grupos formados por um macho e uma fêmea na tilápia-do-Nilo (Oreochromis niloticus). Tais diferenças são esperadas, pois machos e fêmeas competem por diferentes recursos reprodutivos. Foram utilizadas duplas de machos (MM) e duplas de macho-fêmea (MF) que permaneceram pareadas por 40 minutos. Durante esse período foi feito o registro da interação agonística (10 minutos iniciais e 10 minutos finais do pareamento) e determinado o gasto energético (consumo de O2) pelo Método de Winckler. A latência para o início dos confrontos (média ± DP, MM = 27,40 ± 25,15 s; MF = 14,22 ± 21,19 s; Mann-Whitney, U = 33,50, P = 0,21) e a freqüência de todas as unidades comportamentais (média ± DP, MM < 72,30 ± 25,29; MF < 73,50 ± 21,65.10/min; Mann-Whitney, P > 0,10) foram semelhantes entre os grupos MM e MF nos 10 minutos iniciais. Isso indica que cada intruso foi considerado um potencial competidor no início da interação. No entanto, a freqüência de ondulação (interação também exibida durante a corte) foi maior para o residente do grupo MF nos 10 minutos finais (média ± DP, MM = 3,56 ± 5,89; MF = 8,56 ± 4,00.10/min; Mann-Whitney, U = 15,50, P = 0,01). A freqüência de fuga, entretanto, foi menor para o intruso do mesmo grupo (média ± DP, MM = 3,90 ± 4,33; MF = 0,44 ± 0,96.10/min; Mann-Whitney, U = 23,50, P = 0,04). Além disso, o perfil agonístico no grupo MM foi composto por um maior número de itens comportamentais do que o MF (para residentes e intrusos). Apesar das diferenças comportamentais, o consumo de O2 não foi afetado pela composição sexual do grupo (média ± DP, MM = 1,93 ± 0,54; MF = 1,77 ± 0,46 mgO2.g peso seco-1.40/min; t-teste de Student, t = 0,71, P = 0,49).

Efeito da utilização da levedura desidratada de álcool em dietas para tilápia-do-nilo

Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da levedura desidratada de álcool (Saccharomyces cerevisae) como substituto do suplemento vitamínico, em dietas de tilápia-do-nilo (Oreochromis niloticus). Trezentos alevinos machos, sexualmente revertidos, com peso médio de 1,5 g, foram distribuídos igualmente em 20 aquários de fibra de vidro, equipados com filtro biológico. Cinco dietas isoprotéicas com 32% de proteína bruta na primeira fase (40 dias) e com 28% de proteína bruta na segunda fase (74 dias) foram fornecidas ad libitum, duas vezes ao dia. A dieta-controle não conti-nha levedura, e as demais apresentavam 10% de levedura. O delineamento foi inteiramente casualizado, com cinco tratamentos e quatro repetições. Não houve influência significativa dos tratamentos sobre o ganho de peso e taxa de crescimento específico. Foi observada, nos peixes alimentados com dietas sem suplemento vitamínico, alta mortalidade. Os peixes que receberam levedura apresentaram menor conteúdo corporal de proteína, e maior, de lipídeos. A levedura desidratada de álcool pode ser usada como fonte de vitaminas hidrossolúveis em dietas para alevinos de tilápia-do-nilo.

Elaboration of sausage using minced fish of Nile tilapia filleting waste

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Inclusão de amido em dietas para larvas de tilápia-do-nilo

O experimento foi realizado com o objetivo de avaliar a inclusão de amido em dietas para larvas de tilápia-do-nilo (Oreochromis niloticus). Foram utilizadas 375 larvas com 8,02 ± 2,11 mg de peso inicial, distribuídas em 25 aquários com capacidade unitária de 30 L, em um delineamento experimental inteiramente casualizado, com cinco tratamentos e cinco repetições. As rações foram formuladas para conter 0; 2,5; 5; 7,5 e 10% de amido, com 3.500 kcal ED/kg e 38,6% proteína digestível. Os peixes foram alimentados, à vontade, cinco vezes ao dia. O peso final, o ganho de peso, o fator de condição e a sobrevivência dos peixes alimentados com rações acrescidas de amido não diferiram em relação ao daqueles alimentados com a ração controle. O amido pode ser incluído como fonte energética em níveis de até 10% em rações para larvas de tilápia-do-nilo, pois não prejudica o desempenho dos peixes.

Desempenho de três linhagens de tilápia submetidas ao tratamento com 17-α-metiltestosterona em condições ambientais não controladas

Este estudo foi realizado para descrever o efeito da reversão sexual de linhagens de tilápia sobre as taxas de sobrevivência, o crescimento e o percentual de machos fenotípicos em condições ambientais variáveis. Foram utilizadas duas linhagens de Oreochromis niloticus (tilápia-do-nilo comum e tailandesa) e uma híbrida Oreochromis sp (vermelha), que receberam o hormônio masculinizante 17-α-metiltestosterona incorporado à ração (60 mg/kg) durante os primeiros 30 dias de vida. Aos 90 dias de idade, a taxa de sobrevivência da tilápia-do-nilo comum superou a da tilápia tailandesa em 39,00% e da tilápia vermelha em 22,70%, enquanto a taxa instantânea de crescimento foi similar nas linhagens comum e tailandesa e significativamente inferior na linhagem vermelha. O percentual de machos, de acordo com o exame de gônadas, decresceu na seguinte ordem: tilápia-do-nilo comum, tailandesa e vermelha. em situações de oscilação de temperatura, a linhagem comum tem maior desempenho produtivo, mas são necessários estudos para comprovação da pureza genética e análise do manejo reprodutivo de linhagens de tilápia.