Effect of alginic acid decomposing bacterium on the growth of Laminaria japonica (Phaeophyceae)

We collected the diseased blades of Laminaria japonica from Yantai Sea Farm from October to December 2002, and the alginic acid decomposing bacterium on the diseased blade was isolated and purified, and was identified as Alterornonas espejiana. This bacterium was applied as the causative pathogen to infect the blades of L. japonica under laboratory conditions. The aim of the present study was to identify the effects of the bacterium on the growth of L. japonica, and to find the possibly effective mechanism. Results showed that: (1) The blades of L. japonica exhibited symptoms of lesion, bleaching and deterioration when infected by the bacterium, and their growth and photosynthesis were dramatically suppressed. At the same time, the reactive oxygen species (ROS) generation enhanced obviously, and the relative membrane permeability increased significantly. The contents of malonaldehyde (MDA) and free fatty acid in the microsomol membrane greatly elevated, but the phospholipid content decreased. Result suggested an obvious peroxidation and deesterrification in the blades of L. japonica when infected by the bacterium. (2) The simultaneous assay on the antioxidant enzyme activities demonstrated that superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) increased greatly when infected by the bacterium, but glutathione peroxidase (Gpx) and ascorbate peroxidase (APX) did not exhibit active responses to the bacterium throughout the experiment. (3) The histomorphological observations gave a distinctive evidence of the severity of the lesions as well as the relative abundance in the bacterial population on the blades after infection. The bacterium firstly invaded into the endodermis of L. japonica and gathered around there, and then resulted in the membrane damage, cells corruption and ultimately, the death of L. japonica.

Response of integrated biomarkers of fish (Lateolabrax japonicus) exposed to benzo[a]pyrene and sodium dodecylbenzene sulfonate

Fish Lateolabrax japonicus were exposed to 0.1 and 1 mg/L of anion surfactant sodium dodecylbenzene sulfonate (SDBS) and to 2 and 20 mu g/L of benzo[a]pyrene (B[a]P) for 6, 12, and 18 days, with control and solvent control groups. Liver antioxidant enzymes, including superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), glutathione peroxidase (GPx), reduced glutathione (GSH), and glutathione S-transferase (GST), were determined; brain acetyleholinesterase (AChE) and liver inducible nitric oxide synthase (iNOS) activities were also measured. The results indicated that (1) L. japonicus avoided oxidative damage through antioxidant systems; (2) SOD, GPx, and GSH were induced, and GST was inhibited and then induced by B[a]P exposure; and (3) CAT, GPx, and AChE were induced while NOS was inhibited, and GST was induced and then inhibited by SDBS stress in experimental period. (c) 2005 Elsevier Inc. All rights reserved.

Active paraplegics are protected against exercise-induced oxidative damage through the induction of antioxidant enzymes

Exercise improves functional capacity in spinal cord injury (SCI). However, exhaustive exercise, especially when sporadic, is linked to the production of reactive oxygen species that may have a detrimental effect on SCI. We aimed to study the effect of a single bout of exhaustive exercise on systemic oxidative stress parameters and on the expression of antioxidant enzymes in individuals with paraplegia. The study was conducted in the Physical Therapy department and the Physical Education and Sports department of the University of Valencia. Sixteen paraplegic subjects were submitted to a graded exercise test (GET) until volitional exhaustion. They were divided into active or non-active groups. Blood samples were drawn immediately, 1 and 2 h after the GET. We determined plasma malondialdehyde (MDA) and protein carbonylation as markers of oxidative damage. Antioxidant gene expression (catalase and glutathione peroxidase-GPx) was determined in peripheral blood mononuclear cells. We found a significant increase in plasma MDA and protein carbonyls immediately after the GET (P<0.05). This increment correlated significantly with the lactate levels. Active paraplegics showed lower levels of exercise-induced oxidative damage (P<0.05) and higher exercise-induced catalase (P<0.01) and GPx (P<0.05) gene expression after the GET. These results suggest that exercise training may be useful in SCI patients to develop systemic antioxidant defenses that may protect them against exercise-induced oxidative damage.

Efeito dos salicilatos em Salmo trutta fario

Projeto de Pós-Graduação/Dissertação apresentado à Universidade Fernando Pessoa como parte dos requisitos para obtenção do grau de Mestre em Ciências Farmacêuticas

Adrenomedullin Gene Delivery is Cardio-protective in a Model of Chronic Nitric Oxide Deficiency Combining Pressure Overload, Oxidative Stress and Cardiomyocyte Hypertrophy

BACKGROUND/AIMS:
Chronic inhibition of nitric oxide (NO) synthesis is associated with hypertension, myocardial ischemia, oxidative stress and hypertrophy; expression of the vasodilator peptide, adrenomedullin (AM) and its receptors is augmented in cardiomyocytes, indicating that the myocardial AM system may be activated in response to pressure loading and ischemic insult to serve a counter-regulatory, cardio-protective role. The study examined the hypothesis that oxidative stress and hypertrophic remodeling in NO-deficient cardiomyocytes are attenuated by adenoviral vector-mediated delivery of the human adrenomedullin (hAM) gene in vivo.

METHODS:
The NO synthesis inhibitor, N(G)-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME, 15mg . kg(-1) . day(-1)) was given to rats for 4 weeks following systemic administration via the tail vein of a single injection of either adenovirus harbouring hAM cDNA under the control of the cytomegalovirus promoter-enhancer (Ad.CMV-hAM-4F2), or for comparison, adenovirus alone (Ad.Null) or saline. Cardiomyocytes were subsequently isolated for assessment of the influence of each intervention on parameters of oxidative stress and hypertrophic remodelling.

RESULTS: Cardiomyocyte expression of the transgene persisted for > or =4 weeks following systemic administration of adenoviral vector. In L-NAME treated rats, relative to Ad.Null or saline administration, Ad.CMV-hAM-4F2 (i) reduced augmented cardiomyocyte membrane protein oxidation and mRNA expression of pro-oxidant (p22phox) and anti-oxidant (SOD-3, GPx) genes; (ii) attenuated increased cardiomyocyte width and mRNA expression of hypertrophic (sk-alpha-actin) and cardio-endocrine (ANP) genes; (iii) did not attenuate hypertension.

CONCLUSIONS: Adenoviral vector mediated delivery of hAM resulted in attenuation of myocardial oxidative stress and hypertrophic remodelling in the absence of blood pressure reduction in this model of chronic NO-deficiency. These findings are consistent with a direct cardio-protective action in the myocardium of locally-derived hAM which is not dependant on NO generation.

Glucose-induced oxidative stress in vascular contractile cells - Comparison of aortic smooth muscle cells and retinal pericytes

Free radical-mediated damage to vascular cells may be involved in the pathogenesis of diabetic vasculopathy. The aim of this study was to compare the extent of glucose-induced oxidative stress in both vascular smooth muscle cells (VSMCs) and pericytes and the effect on antioxidant enzyme gene expression and activities. Porcine aortic VSMC and retinal pericytes were cultured in either 5 or 25 mmol/l glucose for 10 days. Intracellular malondialdehyde (MDA) was measured as a marker of peroxidative damage, and mRNA expression of CuZn-SOD, MnSOD, catalase, and glutathione peroxidase (GPX) were measured by Northern analysis. Glutathione (GSH) was also measured. There was a significant increase in MDA in VSMCs in 25 mmol/l glucose (1.34 +/- 0.11 vs. 1.88 +/- 0.24 nmol/mg protein, 5 vs. 25 mmol/l D-glucose, mean +/- SE, n = 15, P

Mitochondrial J haplogroup is associated with lower blood pressure and anti-oxidant status: findings in octo/nonagenarians from the BELFAST Study

Mitochondria produce cellular energy but also free-radicals, which damage cells despite an array of endogenous anti-oxidants. In Northern Europe, the mitochondrial haplogroup J has been related to longevity in nonagenarians and centenarians but also with age-related disease. Hypertension is an important contributor to atherosclerotic-related diseases and its pathogenesis is associated with increased oxidative stress. In this study, we questioned whether J haplogroup octo/nonagenarians from the Belfast Elderly Longitudinal Free-living Elderly STudy (BELFAST) study showed evidence of protective blood pressure or anti-oxidant profile which might explain their longevity advantage. Briefly, in a cross-sectional study, community-living, mentally alert (Folstein >25/30), octo/nonagenarian subjects, recruited for good health, were enlisted and consented as part of the BELFAST study, for blood pressure, anthropometric measurements and blood sampling. DNA typing for mitochondrial haplotypes was carried out with measurements for enzymatic and non-enzymatic antioxidants. J haplogroup carriers showed lower systolic blood pressure and glutathione peroxidase activity (Gpx) with higher folate measurements. There was no change in urate, bilirubin, albumin or nutrition-related antioxidants-selenium or vitamins A, C and a and ß carotene. BELFAST study mtDNA J haplogroup octo/nonagenarians showed lower blood pressure and reduced glutathione peroxidase activity and higher folate, but no change for other antioxidants. These findings are of interest in view of mtDNA J haplogroup's association with increased age in some previous studies.

Plasma glutathione peroxidase activity is reduced in haemodialysis patients

Cardiovascular disease is the major cause of morbidity and mortality in patients with end-stage renal failure. Increased free radical production and antioxidant depletion may contribute to the greatly increased risk of atherosclerosis in these patients. Glutathione peroxidase (GPX) is an important antioxidant, the plasma form of which is synthesized mainly in the kidney (eGPX). The aim of this study was to assess the activity of eGPX in patients with end-stage renal failure on haemodialysis. Venous blood was collected from 87 haemodialysis patients immediately prior to and after dialysis and from 70 healthy controls. Serum eGPX activity was measured using hydrogen peroxide as substrate and immunoreactivity determined by ELISA. eGPX activity was significantly reduced in dialysis patients when compared to controls (106 +/- 2.7 and 281 +/- 3.6 U/l respectively, p <0.001). Following haemodialysis, eGPX activity rose significantly to 146 +/- 3.8 U/l, p <0.001, although remaining below control values (p <0.005). Immunoreactive eGPX, however, was similar in all groups (pre-dialysis 14.10 +/- 1.26 microg/ml, post-dialysis 14.58 +/- 1.35 microg/ml, controls 15.20 +/- 1.62 microg/ml, p = NS). A decrease was observed in the specific activity of eGPX in patients when compared to controls (8.81 +/- 1.14, 10.71 +/- 1.54 and 21.97 +/- 1.68 U/mg respectively, p <0.0001). eGPX activity is impaired in patients undergoing haemodialysis and so may contribute to atherogenesis in renal failure.

Arsenate causes differential acute toxicity to two P-deprived genotypes of rice seedlings (Oryza sativa L.)

Significant genotypic difference in response to arsenate toxicity in rice (Oryza sativa) was investigated in root elongation, arsenate uptake kinetics, physiological and biochemical response and arsenic (As) speciation. Uptake kinetics data showed that P-deprived genotype 94D-54 had a little higher As uptake than P-deprived 94D-64, but the difference was not large enough to cause acute toxicity in P-deprived 94D-54. There was no difference in tissue P concentrations between the two genotypes under P deficient conditions. In addition, arsenic speciation in plant tissues (using high performance liquid chromatography-inductively coupled plasma mass spectrometry) was not different between P pretreatments and between genotypes. P-deprived genotype 94D-54 suffered much higher stress induced by arsenate toxicity than P-deprived genotype 94D-64, in terms of lipid peroxidation, tissue H2O2 concentrations and exosmosis of K, P and As. However, P-deprived 94D-54 also had higher overproduction of enzymatic antioxidants (with higher GPX, SOD, CAT) and NPT (non-protein thiols) than P-deprived 94D-64. It appeared that, the higher sensitivity of P-deprived 94D-54 to arsenate toxicity might cause the overproduction of NPT, thus leading to the depletion of GSH and to the accumulation of H2O2. The differential sensitivity of the two genotypes has major implications for breeding rice for As affected paddy soil.

Proteomic analysis reveals oxidative stress response as the main adaptative physiological mechanism in cows under different production systems

Three groups of cows representing three ranges of welfare in the production system were included in the study: two groups of Bruna dels Pirineus beef cattle maintained under different management systems (good and semiferal conditions) and a group of Alberes cows, a breed that lives in the mountains (hardest conditions).

In order to identify new stress/welfare biomarkers, serum from Bruna cows living in both environments was subjected to DIGE labelling, two-dimensional electrophoresis and MALDI-MS or ion trap MS. Identification was achieved for 15 proteins, which mainly belonged to three biological functions, the oxidative stress pathway (glutathione peroxidase (GPx) and paraoxonase (PON-1)), the acute phase protein family (Heremans Schmid glycoprotein alpha2 (α2-HSG)) and the complement system.

Biological validation included the Alberes breed. GPx and PON-1 were validated by an enzymatic assay and found to be higher and lower, respectively, in cows living in hard conditions. α2-HSG was validated by ELISA and found to be reduced in hard conditions. Other biomarkers of the redox status were also altered by living conditions: protein carbonyl content, superoxide dismutase (SOD) and glutathione reductase (GR).

Our results show that changes in the redox system are the main adaptation of cows living in challenging environmental conditions. This article is part of a Special Issue entitled: “Farm animal proteomics”.

Impaired activities of antioxidant enzymes elicit endothelial dysfunction in spontaneous hypertensive rats despite enhanced vascular nitric oxide generation

Objective: Enhanced oxidative stress is involved in mediating the endothelial dysfunction associated with hypertension. The aim of this study was to investigate the relative contributions of pro-oxidant and anti-oxidant enzymes to the pathogenesis of endothelial dysfunction in genetic hypertension. Methods: Dilator responses to endothelium-dependent and endothelium-independent agents such as acetylcholine (ACh) and sodium nitroprusside were measured in the thoracic aortas of 28-week-old spontaneously hypertensive rats (SHR) and their matched normotensive counterparts, Wistar Kyoto rats (WKY). The activity and expression (mRNA and protein levels) of endothelial nitric oxide synthase (eNOS), p22-phox, a membrane-bound component of NAD(P)H oxidase, and antioxidant enzymes, namely, superoxide dismutases (CuZn- and Mn-SOD), catalase and glutathione peroxidase (GPx), were also investigated in aortic rings. Results: Relaxant responses to ACh were attenuated in phenylephrine-precontracted SHR aortic rings, despite a 2-fold increase in eNOS expression and activity. Although the activity and/or expression of SODs, NAD(P)H oxidase (p22-phox) and GPx were elevated in SHR aorta, catalase activity and expression remained unchanged compared to WKY. Pretreatment of SHR aortic rings with the inhibitor of xanthine oxidase, allopurinol, and the inhibitor of cyclooxygenase, indomethacin, significantly potentiated ACh-induced relaxation. Pretreatment of SHR rings with catalase and Tiron, a superoxide anion (O) scavenger, increased the relaxant responses to the levels observed in WKY rings whereas pyrogallol, a O -generator, abolished relaxant responses to ACh. Conclusion: These data demonstrate that dysregulation of several enzymes, resulting in oxidative stress, contributes to the pathogenesis of endothelial dysfunction in SHR and indicate that the antioxidant enzyme catalase is of particular importance in the reversal of this defect. © 2003 European Society of Cardiology. Published by Elsevier B.V. All rights reserved.

Placental antioxidant enzyme status and lipid peroxidation in pregnant women with type 1 diabetes: The effect of vitamin C and E supplementation

AIM: In view of the increased rates of pre-eclampsia observed in diabetic pregnancy and the lack of ex vivo data on placental biomarkers of oxidative stress in T1 diabetic pregnancy, the aim of the current investigation was to examine placental antioxidant enzyme status and lipid peroxidation in pregnant women with type 1 diabetes. A further objective of the study was to investigate the putative impact of vitamin C and E supplementation on antioxidant enzyme activity and lipid peroxidation in type 1 diabetic placentae.

METHODS: The current study measured levels of antioxidant enzyme [glutathione peroxidase (Gpx), glutathione reductase (Gred), superoxide dismutase (SOD) and catalase] activity and degree of lipid peroxidation (aqueous phase hydroperoxides and 8-iso-prostaglandin F2α) in matched central and peripheral samples from placentae of DAPIT (n=57) participants. Levels of vitamin C and E were assessed in placentae and cord blood.

RESULTS: Peripheral placentae demonstrated significant increases in Gpx and Gred activities in pre-eclamptic in comparison to non-pre-eclamptic women. Vitamin C and E supplementation had no significant effect on cord blood or placental levels of these vitamins, nor on placental antioxidant enzyme activity or degree of lipid peroxidation in comparison to placebo-supplementation.

CONCLUSION: The finding that maternal supplementation with vitamin C/E does not augment cord or placental levels of these vitamins is likely to explain the lack of effect of such supplementation on placental indices including antioxidant enzymes or markers of lipid peroxidation.

Efeitos genotóxicos e bioquímicos de xenobióticos em animais aquáticos

No presente trabalho, foi estudado um largo espectro de efeitos genotóxicos e bioquímicos na tainha-garrento (Liza aurata). Nos Capítulos II e III são descritos os efeitos de exposição de curta duração ao fenantreno, um hidrocarboneto aromático policíclico (HAP). A exposição de curta duração (16 horas) demonstrou a capacidade deste composto induzir a actividade da enzima de fase I da biotransformação, etoxiresorufina O-desetilase (EROD), provocar decréscimos de integridade no ADN hepático e aumento de anomalias nucleares eritrocíticas (ANE). Em termos de respostas de stresse, os níveis plasmáticos de cortisol e glucose aumentaram face à exposição a este HAP. A exposição ao fenantreno induziu o decréscimo da glutationa peroxidase (GPx) nas guelras, enquanto que no fígado a actividade da GPx aumentou. No rim, a actividade da glutationa S-transferase (GST) foi inibida. Nas guelras, verificou-se um aumento da catalase. O fenantreno demonstrou igualmente a capacidade de induzir um aumento dos níveis de glutationa nas guelras e fígado. Estas respostas demonstraram a sensibilidade de L. aurata, a este HAP, realçando a especificidade das respostas em termos de órgãos. Apesar dos aumentos das defesas antioxidantes, o potencial tóxico deste composto foi demonstrado pelo aumento da peroxidação lipídica nos três órgãos. Nos capítulos seguintes, são descritas as respostas de L. aurata capturada na Ria de Aveiro, em locais com diferentes perfis de contaminação, inicialmente no Outono de 2005 (Capítulos III a IX) e posteriormente analisando respostas sazonais (Capítulos X e XI). A análise de respostas de stresse (cortisol, glucose e lactato) revelou que L. aurata capturada em Vagos (local contaminado por HAPs) apresentava níveis baixos de cortisol, enquanto que no Laranjo (local contaminado por mercúrio) apresentavam elevados níveis de glucose e lactato. Relativamente às hormonas do eixo hipotálamo – hipófise – tiróide (HHT), foram observados elevados níveis plasmáticos da hormona estimuladora da tiróide (TSH) nos organismos capturados no Laranjo, baixos níveis de tiroxina (T4) nos organismos da Barra (local sujeito a tráfego naval) e baixos níveis de triiodotironina (T3) no Rio Novo do Príncipe (próximo de um antigo efluente de pasta de papel), Laranjo e Vagos. A avaliação das defesas antioxidantes, dano oxidativo e genotóxico nas guelras, rim e fígado revelou diferenças significativas nas respostas dos órgãos. L. aurata capturada na Barra apresentou dano oxidativo nas guelras (Capítulo V). No rim foi detectada uma diminuição da integridade do ADN no Rio Novo do Príncipe e Vagos (Capítulo VI), enquanto que no fígado foi observado dano lipídico na Gafanha e Vagos (Capítulo VIII). O dano não esteve sempre associado a um decréscimo das defesas. As análises da água e do sedimento da Ria de Aveiro (Outono de 2005) revelaram elevadas concentrações de metais (Cd, Hg, Cu e Zn),principalmente, no Laranjo e Rio Novo do Príncipe. L. aurata capturada nestes locais apresentou os níveis mais elevados de metalotioninas hepáticas (Capítulo VII) que parecem responsáveis pela inexistência de danos no fígado (Capítulo VIII). O dano oxidativo no ADN, avaliado através da quantificação dos níveis plasmáticos de 8-hidroxi-2-desoxiguanosina (8-OHdG) e o dano clastogénico/aneugénico, avaliado através da quantificação da frequência de ANE, foram estudados, no Outono de 2005, em duas espécies de peixes (L. aurata e Dicentrarchus labrax - robalo) (Capítulo IX). Os resultados revelaram grande sensibilidade de D. labrax em termos de dano oxidativo no ADN na Gafanha, Rio Novo do Príncipe e Vagos, enquanto que L. aurata apresentou dano oxidativo apenas no Laranjo. O aumento da frequência de ANE apenas foi detectado em L. aurata, em Vagos, não se tendo detectado correlação entre estes dois parâmetros. O estudo sazonal (Maio de 2006 a Março de 2007) do dano oxidativo no ADN e frequência de ANE em L. aurata (Capítulo X) demonstrou a variação destes parâmetros com a estação do ano, apesar de não se ter verificado correlação com os parâmetros hidrológicos determinados. No entanto, no local de referência não se verificaram diferenças sazonais, o que sugere que estes biomarcadores reflectem variações de biodisponibilidade de contaminantes. A análise global dos resultados das diferentes estações do ano revelou que L. aurata capturada no Rio Novo do Príncipe e em Vagos apresentou maior susceptibilidade a dano oxidativo no ADN. No entanto, apenas L. aurata capturada em Vagos apresentou frequência de ANE superior à do local de referência. Os dados do estudo sazonal revelaram uma correlação entre dano oxidativo e ANE, sugerindo o stresse oxidativo como um possível mecanismo envolvido na formação de anomalias. A integridade do ADN das guelras, rim, fígado e sangue de L. aurata foi igualmente estudada ao longo de um ano (Capítulo XI), tendo-se verificado uma grande variabilidade ao longo deste período. Não foi demonstrada sensibilidade a um perfil de contaminação específico, tendo-se verificando variabilidade sazonal no local de referência. Globalmente, os resultados demonstraram a importância da utilização de uma bateria de biomarcadores na monitorização ambiental e a especificidade da resposta dos diferentes órgãos de L. aurata.

Mercury in feral fish: distribution, accumulation and toxicity

O principal objectivo desta dissertação foi estudar a acumulação de mercúrio em vários tecidos de peixes marinhos, a sua relação com factores biológicos e as respectivas respostas bioquímicas. O trabalho realizado permitiu obter novos conhecimentos sobre a acumulação de mercúrio em peixes, possibilitando avaliar a influência da biodisponibilidade do elemento e as suas possíveis implicações no ambiente. O trabalho foi desenvolvido na Ria de Aveiro (Portugal), uma zona costeira onde existe um gradiente ambiental de mercúrio, o que oferece a oportunidade de estudar a sua acumulação e os seus efeitos tóxicos em condições realísticas. As amostragens foram efectuadas em dois locais considerados críticos em termos de contaminação por mercúrio – Largo do Laranjo (L1 e L2) e num local afastado da principal fonte de poluição, usado como termo de comparação (Referência; R); L1 e L2 corresponderam a locais moderadamente e altamente contaminados, respectivamente. Foram escolhidos juvenis de duas espécies ecologicamente diferentes e representativas da comunidade piscícola local, a tainha garrento (Liza aurata) e o robalo (Dicentrarchus labrax). Em cada local foram recolhidas amostras de água e de sedimento para determinação de mercúrio. Foram quantificadas as concentrações de mercúrio total (T-Hg) e orgânico (O-Hg) em vários tecidos dos peixes, escolhidos tendo em conta a sua função relativamente à toxicocinética e toxicodinâmica de metais. As respostas antioxidantes (Catalase- CAT, glutationa peroxidase- GPx, glutationa reductase- GR, glutationa –S-transferase- GST e conteúdo em glutationa total- GSHt), o dano peroxidativo (LPO) e o conteúdo em metalotioninas (MTs) foram também avaliados. A acumulação de T-Hg foi semelhante para as duas espécies de peixes estudadas, embora D. labrax tenha apresentado concentrações tendencialmente maiores. Ambas as espécies demonstraram capacidade de reflectir o grau de contaminação ambiental existente, indicando claramente que a acumulação depende da concentração ambiental. A acumulação revelou-se específica de cada tecido. O padrão da acumulação em L. aurata foi rim > fígado > músculo > cérebro > guelras > sangue e em D. labrax foi fígado > rim > músculo > cérebro ≈ guelras > sangue. Relativamente à acumulação de OHg, verificou-se que D. labrax exibiu concentrações mais elevadas que L. aurata. Todos os tecidos foram capazes de reflectir diferenças entre R e L2. Os níveis de O-Hg no fígado, músculo e nos conteúdos intestinais foram diferentes entre espécies, sendo mais elevados para D. labrax. As guelras e o intestino foram os tecidos onde se obtiveram os valores mais baixos de O-Hg e observaram-se valores idênticos para as duas espécies. Com excepção das guelras, as concentrações de O-Hg variaram em função do valor observado nos conteúdos intestinais, indicando que a alimentação é a via dominante da acumulação. As concentrações de O-Hg nos conteúdos intestinais revelaram ser uma informação relevante para prever a acumulação de O-Hg nos tecidos, pois verificou-se uma razão praticamente constante entre o teor de mercúrio no fígado, no músculo e nos conteúdos intestinais. A percentagem de O-Hg no músculo e no fígado variou de acordo com o grau de contaminação ambiental e com o tipo de assimilação preferencial do elemento (alimentação vs. água), sugerindo que o fígado exerce um papel protector em relação à acumulação de mercúrio nos outros órgãos. Ambas as espécies de peixes demonstraram ser boas sentinelas da contaminação ambiental com mercúrio (T-Hg e O-Hg), sendo o cérebro e o músculo os tecidos que melhor reflectiram o grau de acumulação com o elemento. A análise conjunta dos dados de bioacumulação e de respostas ao stress oxidativo permitiram estabelecer uma relação entre as concentrações de mercúrio nas guelras, fígado, rim e cérebro e a sua toxicidade. As respostas do cérebro aos efeitos tóxicos do mercúrio revelaram ser específicas de cada espécie. Enquanto que para o cérebro de L. aurata se verificou um decréscimo de todos os parâmetros antioxidantes estudados nos locais contaminados, sem haver evidência de qualquer mecanismo compensatório, no D. labrax observaram-se respostas ambivalentes, que indicam por um lado a activação de mecanismos adaptativos e, por outro, o decréscimo das respostas antioxidantes, ou seja, sinais de toxicidade. Embora em ambas as espécies de peixe fosse evidente uma condição pró-oxidante, o cérebro parece possuir mecanismos compensatórios eficientes, uma vez que não se verificou peroxidação lipídica. As respostas antioxidantes do cérebro de D. labrax foram comparadas em diferentes períodos do ano - quente vs. frio. O período quente mostrou ser mais crítico, uma vez que no período frio não se verificaram diferenças nas respostas entre locais, ou seja, a capacidade antioxidante do cérebro parece ser influenciada pelos factores ambientais. As guelras revelaram susceptibilidade à contaminação por mercúrio, uma vez que se verificou uma tendência para o decréscimo da actividade de CAT em L2 e ausência de indução em L1. O fígado e o rim demonstraram mecanismos adaptativos face ao grau de contaminação moderada (L1), evidenciados pelo aumento de CAT. O rim também demonstrou adaptabilidade face ao grau elevado de contaminação (L2), uma vez que se verificou um aumento GST. Embora o grau de susceptibilidade tenha sido diferente entre os órgãos, não se verificou peroxidação lipídica em nenhum. A determinação do conteúdo em MTs em D. labrax e em L. aurata revelou que este parâmetro depende não só da espécie, mas também do tecido em causa. Assim, em D. labrax foi observado um decréscimo de MTs no cérebro, bem como a incapacidade de síntese de MTs no sangue, guelras, fígado, rim e músculo. Em L. aurata observou-se um aumento do conteúdo em MTs no fígado e no músculo. Estes resultados indicam que a aplicabilidade das MTs como biomarcador de exposição ao mercúrio parece ser incerta, revelando limitações na capacidade de reflectir os níveis de exposição ao metal e por consequência o grau de acumulação. Este trabalho comprova a necessidade de se integrarem estudos de bioacumulação com biomarcadores de efeitos, de modo a reduzir os riscos de interpretações erróneas, uma vez que as respostas nem sempre ocorrem para os níveis mais altos de contaminação ambiental com mercúrio.

Toxicity assessment of essential metals in aquatic detritivores

Os contaminantes provenientes quer de fontes naturais quer como consequência da atividade humana, têm contribuído para a degradação dos ecossistemas aquáticos. Entre estes encontram-se os metais que podem, ou não ser essenciais mediante o papel que desempenham no metabolismo dos organismos. O cobre e o zinco são exemplos de metais essenciais, contudo quando atingem concentrações elevadas podem tornar-se tóxicos. Os detritívoros aquáticos desempenham um papel fundamental na decomposição da matéria orgânica, alimentando-se de carcaças e partes de plantas que caem nos cursos de água. Assim, estes organismos permitem que o ciclo dos nutrientes se complete e servem como elo de ligação entre todos os grupos funcionais do ecossistema mantendo o seu equilíbrio estrutural e funcional. Sendo a matéria orgânica a sua principal fonte de energia estão sujeitos à contaminação existente no meio, pelo que é de todo o interesse proceder-se à avaliação dos efeitos da toxicidade de metais nestes organismos. Uma vez que as diferenças comportamentais consequentes desta exposição podem originar variações na densidade e diversidade, o que se refletirá a nível das comunidades, originando alterações na estrutura e funcionamento do ecossistema. Tendo em vista a avaliação dos efeitos da contaminação por metais em detritívoros, o principal objetivo deste trabalho foi comparar a sensibilidade a metais essenciais de dois detritivoros aquáticos, o camarão Atyaephyra desmarestii e o anfípode Echinogammarus meridionalis. Para tal, avaliaram-se os efeitos do cobre e do zinco a diferentes níveis de organização biológica. Primeiro, foram determinadas as preferências alimentares de A. desmarestii e E. meridionalis considerando tanto a área das folhas como a contaminação por metais das folhas. Em seguida, avaliaram-se os efeitos do cobre e do zinco na sobrevivência e inibição alimentar de ambas as espécies. Finalmente, avaliaram-se os efeitos destes mesmos metais a nível bioquímico utilizando uma bateria de biomarcadores que incluiu enzimas de stresse oxidativo, o sistema de defesa antioxidante e as colinesterases. Ambos os organismos não mostraram preferência em relação a folhas de área diferente. A presença de uma maior ou menor concentração de metais essenciais no alimento não teve qualquer influência na sua escolha pelo alimento (contaminado ou não). Os ensaios agudos de cobre e zinco mostraram que o cobre é mais tóxico para ambas as espécies do que o zinco. O camarão demonstrou ser mais sensível ao zinco que o anfípode, tendo este sido mais sensível ao cobre ( CL50 do cobre para A. desmarestii foi de 0,128 mg.l-1 e o de E. meridionalis foi de 0,050 mg.l-1; os valores correspondentes para o zinco foram 7,951 e 11,860 mg.l-1, respectivamente. Em relação aos efeitos subletais, o cobre teve efeitos notórios na taxa de alimentação de E. meridionalis, mas não afectou a de A. desmarestii. No que diz respeito à exposição ao zinco, ambas as espécies parecem apresentar tendência para inibir a alimentação. A caracterização das colinesterases revelou que a principal forma presente em ambas as espécies é a acetilcolinesterase, a qual que não foi afetada pela presença dos metais, no caso do camarão, mas parece ser inibida pelo zinco no caso do anfípode. O cobre inibiu o sistema de defesa enzimático de ambas as espécies, sem sinais de danos lipídicos. Para além disto, inibiu uma das enzimas antioxidantes (GPx) do anfípode. Apesar de não ter ocorrido dano lipídico após exposição ao cobre, observou-se um ligeiro aumento dos níveis das LPO, o que pode ser indicativo de uma potencial existência de dano oxidativo, como resultado da falha do sistema de defesa antioxidante. Por outro lado, o zinco induziu o sistema de defesa em E. meriodionalis prevenindo o dano lipídico. Enquanto em A. desmarestii o sistema enzimático antioxidante não respondeu, tendo ocorrido dano celular oxidativo considerando-se, assim, que o sistema de defesa antioxidante do camarão pode ser comprometido por exposição a metais. Ainda que os danos celulares oxidativos tivessem ocorrido a baixas concentrações de zinco. A exposição a este metal também induziu a actividade da GST de E. meriodionalis. Considerando que a taxa de alimentação foi severamente reduzida no caso deste organismo, o zinco parece ser o metal cuja concentração no ecossistema requer maior atenção. Integrando as respostas dos biomarcadores parece também evidente que A. desmarestii responde de uma maneira geral a maiores concentrações dos dois metais, enquanto a resposta de E. meridionalis ocorre a concentrações inferiores. Pelo que, E. meridionalis parece ser mais sensível ao nível bioquímico. Neste trabalho, os dois detritívoros, com ligeiras diferenças no modo como utilizam a matéria orgânica disponível, apresentam diferenças na sensibilidade aos metais essenciais a vários níveis de organização biológica, sendo o zinco o metal que poderá causar maior preocupação a nível bioquímico, enquanto o cobre parece ser o mais tóxico ao nível do organismo, causando mortalidade a concentrações mais baixas.