Spatial and temporal biomarkers responses of Astyanax jacuhiensis (Cope, 1894)(Characiformes: Characidae) from the middle rio Uruguai, Brazil

Due to intense agricultural activity in the rio Uruguai (South Brazil), there is the potential for aquatic contamination by agrochemicals. In this region, there are many reservoirs to meet the water demand for rice fields, forming lentic environments. In line with this information, the aim of this study was to show a comparative analysis of some biomarkers, such as lipid peroxidation (TBARS), gluthatione S-transferase (GST), non-protein thiols (NPSH), amino acids (AA) and piscine micronucleus tests (MNE) in Astyanax jacuhiensis from lentic and lotic environments in the middle rio Uruguai region, comparing warm and cold seasons. Eight pesticides were found in water samples, with propoxur having the highest concentration found in both environments and seasons. Fish from the warm season showed higher levels of biochemical biomarkers, and fish from the cold season showed higher levels of MNE and AA. TBARS and AA presented higher levels in fish from the river, while GST, NPSH, MNE and AA presented higher levels in fish from dams. These environments have different characteristics in terms of redox potential, aeration, sedimentation, trophic structure, agrochemicals input and others, which may affect the physiological and biochemical responses of fish in against adverse situations.

Devido à intensa atividade agrícola no rio Uruguai (Sul do Brasil), há potencial para contaminação aquática por agrotóxicos. Há muitos reservatórios para atender a demanda de água de campos de arroz, formando ambientes lênticos. De acordo com estas informações, o objetivo do presente estudo foi mostrar uma análise comparativa de alguns biomarcadores como a peroxidação lipídica (TBARS), glutationa S-transferase (GST), tióis não-protéicos (NPSH), aminoácidos (AA) e teste písceo de micronúcleos (MNE) em Astyanaxjacuhiensis amostrados em ambientes lóticos e lênticos da região do médio rio Uruguai, comparando estações quentes e frias. Oito pesticidas foram encontrados em amostras de água, sendo propoxur a maior concentração encontrada em ambos os ambientes e estações. Peixes da estação quente apresentaram maiores níveis de biomarcadores bioquímicos e peixes da estação fria apresentaram maiores níveis de MNE e AA. TBARS e AA apresentaram maiores níveis nos peixes de rio, enquanto GST, NPSH, MNE e AA apresentaram níveis mais elevados em peixes da represa. Estes ambientes têm características diferentes, com potencial redox, aeração, sedimentação, estrutura trófica, a entrada de agroquímicos e outros que podem afetar as respostas fisiológicas e bioquímicas de peixe contra situação adversa.

Glyphosate-based herbicide affects biochemical parameters in Rhamdia quelen (Quoy & Gaimard, 1824 and) Leporinus obtusidens (Valenciennes, 1837)

Rhamdia quelen (silver catfish) and Leporinus obtusidens (piava) were exposed to a commercial formulation Roundup(r), a glyphosate-based herbicide at concentrations of 0.2 or 0.4 mg/L for 96 h. The effects of the herbicide were analyzed on the alanine aminotransferase (ALT) and aspartate aminotransferase (AST) activities and glucose in plasma, glucose and protein in the mucus layer, nucleotide hydrolysis in the brain, and protein carbonyl in the liver. The parameters were chosen, owing to a lack of information concerning integrated analysis, considering oxidative damage parameters, liver damage, and effects on the mucus layer composition and triphosphate diphosphohydrolase (NTPDase) activities. Plasmatic glucose levels were reduced in both species, whereas the transaminase activities (ALT and AST) increased after exposure to the herbicide. Herbicide exposure increased protein and glucose levels in the mucus layer in both species. There was a reduction in both NTPDase and ecto-5'-nucleotidase activity in the brain of piava, and increased enzyme activity in silver catfish at both concentrations tested. The species showed an increase in protein carbonyl in the liver after exposure to both concentrations of the glyphosate. Our results demonstrated that exposure to Roundup(r) caused liver damage, as evidenced by increased plasma transaminases and liver protein carbonyl in both of the fish species studied. The mucus composition changed and hypoglycemia was detected after Roundup(r) exposure in both species. Brain nucleotide hydrolysis showed a different response for each fish species studied. These parameters indicated some important and potential indicators of glyphosate contamination in aquatic ecosystems.

Rhamdia quelen (jundiá) e Leporinus obtusidens (piava) foram expostos a formulação comercial Roundup(r), um herbicida a base de glifosato nas concentrações de 0,2 e 0,4 mg/L por 96h. Os efeitos do herbicida foram analisados na atividade da alanina aminotransferase (ALT), aspartato aminotransferase (AST) e glicose no plasma, glicose e proteína na camada de muco, hidrólise de nucleotídeos no cérebro e a proteína carbonil no fígado. Os parâmetros foram escolhidos devido à falta de informação com relação a análises integradas, considerando parâmetros oxidativo, danos no fígado, efeitos na composição da camada do muco e atividade da trifosfato difosfoidrolase (NTPDase). Níveis de glicose plasmática foram reduzidos em ambas às espécies, enquanto a atividade das transaminases (ALT e AST) aumentou após exposição ao herbicida. A exposição ao herbicida aumentou a proteína e níveis de glicose na camada de muco em ambas as espécies. Houve uma redução em ambas atividades de NTPDase e ecto-5'-nucleotidase no cérebro de piava, e um aumentou a atividade destas enzimas em jundiás em ambas as concentrações testadas. As espécies mostraram um aumento na proteína carbonil no fígado após exposição a ambas as concentrações de glifosato. Nossos resultados demonstraram que a exposição ao Roundup(r) causou danos no fígado, como evidenciado pelo aumento das transaminases plasmáticas e proteína carbonil no fígado em ambas as espécies de peixes estudadas. A composição do muco alterou e uma hipoglicemia foi detectada após a exposição ao Roundup(r) em ambas espécies. A hidrólise de nucleotídeos em cérebro mostrou diferente resposta para cada espécie estudada. Esses parâmetros indicam alguns importantes e indicadores potenciais da contaminação do glifosato no ecossistema aquático.

Glyphosate on digestive enzymes activity in piava (Leporinus obtusidens) / Glifosato sobre a atividade de enzimas digestivas em piavas (Leporinus obtusidens)

The effects of glyphosate, a nonselective herbicide (1.0 or 5.0mg L-1) on digestive enzymes activity (stomach and intestine) were evaluated in juveniles of piava (Leporinus obtusidens) after 90 days of exposure. The activity of acid protease, trypsin, chymotrypsin and amylase increased with the increase of glyphosate concentration. These results indicate that glyphosate affects digestive enzyme activities in this species, and may be an indicator of poor nutrient availability when fish survive in herbicide-contaminated water.

Os efeitos do glifosato, um herbicida não seletivo (1,0 ou 5,0mg L-1), sobre a atividade de enzimas digestivas (estômago e intestino) foram avaliadas em juvenis de piava (Leporinus obtusidens) após 90 dias de exposição. A atividade da protease ácida, tripsina, quimiotripsina e amilase aumentaram com a elevação da concentração de glifosato. Esses resultados indicam que o glifosato afeta a atividade de enzimas digestivas nesta espécie e pode ser indicador da reduzida disponibilidade de nutrientes, quando peixes sobrevivem em água contaminada com este herbicida.

Changes in oxidative markers, endogenous antioxidants and activity of the enzyme acetylcholinesterase in farmers exposed to agricultural pesticides - a pilot study / Alterações em marcadores oxidativos, antioxidantes endógenos e na atividade da enzima acetilcolinesterase em trabalhadores rurais expostos a pesticidas agrícolas - um estudo piloto

Agricultural practices are directly related to the use of pesticides, which indiscriminately and without due care may contribute to the occurrence of numerous intoxications. Several studies have demonstrated the relationship of certain pesticides and the occurrence of oxidative stress and therefore, in recent years have developed methods of analysis of several biomarkers of cellular damage that can be measured and quantified. In this context, the objective of this study was to evaluate the possible changes in biochemical markers: glutamic aspartate aminotransferase (AST), alanine aminotransferase (ALT), creatinine, urea, total protein, and oxidative markers such as lipid peroxidation, damage to proteins and the activity of the enzymes acetylcholinesterase (AChE) and catalase (CAT) in farmers exposed to different pesticides for at least five years from Ibirubá - RS city. With the exception of AST and ALT, the results showed a significant difference between the mean total protein, urea and creatinine in the control group, showing that no changes in liver or kidney function of rural workers. In the oxidative parameters, there was a decrease in AChE activity and CAT in the control group; there were an increase in protein carbonyl and a decreased on TBARS compared to control group. Therefore, the results demonstrated a change in oxidative status of rural workers compared with the control group, mainly by possible inhibition of AChE activity and the occurrence of oxidative stress without showing changes in biochemical parameters.

As práticas agrícolas estão diretamente relacionadas com o uso de agrotóxico, que, de forma indiscriminada e sem o devido cuidado, podem contribuir para a ocorrência de inúmeras intoxicações. Diversos estudos demonstraram a relação de determinados pesticidas e a ocorrência do estresse oxidativo e, portanto, nos anos recentes, tem-se desenvolvido métodos de análise de diversos biomarcadores de dano celular, o qual pode ser medido e quantificado. Nesse contexto, o objetivo deste estudo foi avaliar as possíveis alterações nos marcadores bioquímicos: aspartato aminotransferase (AST), alanina aminotransferase (ALT), creatinina, ureia, proteína total, e marcadores oxidativos como: a peroxidação de lipídios, danos nas proteínas e a atividade das enzimas acetilcolinesterase (AChE) e catalase (CAT), em agricultores da cidade de Ibirubá, RS, expostos a diferentes agrotóxicos por pelo menos cinco anos. Com exceção da AST e da ALT, os resultados mostraram diferença significativa entre as médias das proteínas totais, ureia e creatinina, no grupo controle, mostrando que não houve alterações na função hepática ou renal dos trabalhadores rurais. Nos parâmetros oxidativos avaliados, houve uma diminuição da atividade da AChE e da CAT em relação ao grupo controle; um aumento das proteínas carboniladas e uma diminuição dos níveis de TBARS em relação ao grupo controle. Portanto, os resultados demonstram uma alteração oxidativa nos trabalhadores rurais, comparados com o grupo controle, principalmente pela possível inibição da AChE e ocorrência do estresse oxidativo, sem demonstrar mudança nos parâmetros bioquímicos analisados.

Waterborne ammonia and silver catfish, Rhamdia quelen: survival and growth / Sobrevivência e crescimento de jundiá, Rhamdia quelen, exposto à amônia

The aim of the present study was to determine the effects of waterborne un-ionized ammonia (NH3) on the survival and growth of silver catfish (Rhamdia quelen). Juveniles were exposed to 0.10, 0.22, and 0.42mg L-1 NH3 at pH 8.2 for 45 days. After 15 days, a significant mortality rate (33 percent) was observed in the fish exposed to 0.42mg L-1 NH3. After 20 days, 23 percent and 43 percent mortality (both significant) was observed in fish exposed to 0.22 and 0.42mg L-1 NH3, respectively. A significant negative relationship between survival, length, daily weight gain, standard growth rate, and biomass of juveniles of silver catfish per tank with waterborne NH3 levels was found at the end of the experiment. The resulting survival and waterborne NH3 relationship indicated that, to avoid any mortality of silver catfish, the maximum level of chronic NH3 exposure at pH 8.2 would be 0.01mg L-1.

O objetivo do presente estudo foi determinar o efeito da amônia não ionizada (NH3) da água na sobrevivência e no crescimento de jundiá, Rhamdia quelen. Os juvenis foram expostos a 0,10; 0,22 e 0,42mg L-1 NH3 em pH 8,2 durante 45 dias. Após 15 dias, uma mortalidade significativa (33 por cento) foi observada nos exemplares expostos a 0,42mg L-1 NH3. Depois de 20 dias, 23 por cento e 43 por cento de mortalidade (ambas significativas) foram registradas nos jundiás mantidos em 0,22 e 0,42mg L-1 NH3, respectivamente. Uma relação negativa significativa entre sobrevivência, comprimento, ganho de peso diário, taxa de crescimento padrão e biomassa por tanque de juvenis de jundiá, com níveis de NH3 da água, foi encontrada ao final do experimento. A relação entre a sobrevivência e a amônia da água indicou que o nível máximo de NH3 em pH 8,2 para evitar qualquer mortalidade de jundiás em uma exposição crônica deve ser 0,01mg L-1.

Anesthesia of silver catfish with eugenol: time of induction, cortisol response and sensory analysis of fillet / Anestesia de jundiás com eugenol: tempo de indução, resposta ao cortisol e análise sensorial do filé

The aim of this study was to identify the time of anesthetic induction and recovery of silver catfish (Rhamdia quelen) exposed to eugenol. It was also determined the efficacy of the anesthetic as a stress reducing agent and performed a sensory analysis of the fillets from fish exposed to this substance. The silver catfish were exposed to air for 1min to carry out biometry, and blood was collected at 0, 1 and 4 hours later. Eugenol can be used in the range of 20-50mg L-1 for anesthetic induction in silver catfish, and recovery time from anesthesia was not affected by eugenol concentration. The control group showed significantly higher cortisol levels 4 hours after biometry than at time zero. Fish anesthetized with eugenol (50mg L-1) presented significantly lower plasma cortisol levels than control fish at the same time. These data indicate that eugenol inhibits the rise of cortisol in the blood. The sensory analysis test demonstrated that eugenol modifies the flavor of the fillet and therefore is contra-indicated for anesthetization of silver catfish that are intended for human consumption.

O objetivo deste estudo foi identificar o tempo de indução e recuperação anestésica de jundiás (Rhamdia quelen) expostos ao eugenol, bem como a eficácia desse anestésico na inibição do estresse e realizar análise sensorial dos filés dos peixes expostos a essa substância. Os jundiás foram expostos ao ar por um minuto para realização da biometria, e o sangue foi coletado zero, uma e quatro horas depois. O eugenol pode ser usado na faixa de 20-50mg L-1 para a indução da anestesia em jundiás, e o tempo de recuperação da anestesia não foi afetado pela concentração do eugenol. O grupo de controle mostrou níveis significativamente mais elevados do cortisol quatro horas após a biometria que no tempo zero. Os peixes anestesiados com eugenol (50mg L-1) apresentaram níveis significativamente mais baixos do cortisol plasmático do que peixes do grupo de controle do mesmo tempo. Esses dados indicam que o eugenol inibe o aumento do cortisol no sangue. O teste sensorial demonstrou que o eugenol modifica o sabor dos filés e consequentemente é contra-indicado para a anestesia do jundiá quando o filé for destinado ao consumo humano.

Dissolved oxygen and ammonia levels in water that affect plasma ionic content and gallbladder bile in silver catfish / Níveis de oxigênio dissolvido e amônia na água afetam o conteúdo iônico do plasma e da bile vesicular em jundiá

Ionic contents (Na+, K+ and Cl-) of plasma and gallbladder bile (GB) of juveniles silver catfish, Rhamdia quelen (156.1±0.2g, 28.2±0.3cm), were determined in three different times (0, 6 and 24h) after exposure to: a) control or high dissolved oxygen (DO = 6.5mg L-1) + low NH3 (0.03mg L-1); b) low DO (3.5mg L-1) + low NH3; c) high DO + high NH3 (0.1mg L-1); and d) low DO + high NH3. High waterborne NH3 or low DO levels increased plasma and GB ion levels. These parameters might have followed different mechanisms to affect osmoregulation since a synergic effect of these variables was detected.

O conteúdo iônico (Na+, K+ e Cl-) do plasma e da bile vesicular (BV) de juvenis de jundiá, Rhamdia quelen (156,1±0,2g, 28,2±0,3cm), foi determinado em três diferentes tempos (0, 6 e 24h) após exposição a: a) controle ou alto oxigênio dissolvido (OD = 6,5mg L-1) + baixa NH3 (0,03mg L-1); b) baixo OD (3,5mg L-1) + baixa NH3; c) alto OD + alta NH3 (0,1mg L-1); e baixo OD + alta NH3 . Alta concentração de amônia ou baixo oxigênio dissolvido na água aumentaram os níveis iônicos no plasma e na BV. Aparentemente, os efeitos osmorregulatórios desses parâmetros podem estar relacionados a mecanismos distintos, pois foi detectado efeito sinérgico sobre essa alteração osmorregulatória.

NTPDase and acetylcholinesterase activities in silver catfish, Rhamdia quelen (Quoy & Gaimard, 1824) (Heptapteridae) exposed to interaction of oxygen and ammonia levels

The effects of various levels of oxygen saturation and ammonia concentration on NTPDase (ecto-nucleoside triphosphate diphosphohydrolase, E.C. 3.6.1.5) and acetylcholinesterase (AChE, E.C. 3.1.1.7) activities in whole brain of teleost fish (Rhamdia quelen) were investigated. The fish were exposed to one of two different dissolved oxygen levels, including high oxygen (6.5 mg.L-1) or low oxygen (3.5 mg.L-1), and one of two different ammonia levels, including high ammonia (0.1 mg.L-1) or low ammonia (0.03 mg.L-1) levels. The four experimental groups included the following (A) control, or high dissolved oxygen plus low NH3; (B) low dissolved oxygen plus low NH3; (C) high dissolved oxygen plus high NH3; (D) low dissolved oxygen plus high NH3. We found that enzyme activities were altered after 24 h exposure in groups C and D. ATP and ADP hydrolysis in whole brain of fish was enhanced in group D after 24 h exposure by 100 percent and 119 percent, respectively, compared to the control group. After 24 h exposure, AChE activity presented an increase of 34 percent and 39 percent in groups C and D, respectively, when compared to the control group. These results are consistent with the hypothesis that low oxygen levels increase ammonia toxicity. Moreover, the hypoxic events may increase blood flow by hypoxia increasing NTPDase activity, thus producing adenosine, a potent vasodilator.(AU)

No presente estudo, avaliou-se o efeito de diferentes níveis de saturação de oxigênio e amônia sobre a atividade das enzimas NTPDase (ecto-nucleosídeo trifosfato difosfohidrolase, E.C. 3.6.1.5) e acetilcolinesterase (AChE, E.C. 3.1.1.7) em encéfalo total de jundiás (Rhamdia quelen). Os peixes foram expostos a diferentes níveis de oxigênio dissolvido e amônia, níveis altos de oxigênio (6,5 mg/L) ou baixos de oxigênio (3,5 mg/L), e níveis altos de amônia (0,1 mg/L) ou baixos de amônia (0,03 mg/L). Os peixes foram divididos em quatro diferentes grupos: (A) controle ou alto nível de oxigênio dissolvido mais baixo nível de NH3; (B) baixo nível de oxigênio dissolvido mais baixo nível de NH3; (C) alto nível de oxigênio dissolvido mais alto nível de amônia; (D) baixo nível de oxigênio dissolvido mais alto nível de NH-3. As atividades de ambas as enzimas nos grupos C e D somente foram alteradas após 24 horas de exposição. A hidrólise do ATP e ADP em encéfalo total de jundiás foi aumentada após 24h de exposição para 104 por cento e 155 por cento no grupo D quando comparado ao grupo controle, respectivamente. A atividade da AChE apresentou após 24h de exposição um aumento de 37 por cento no grupo C e 27 por cento no grupo D, ambos comparados ao grupo controle. Os resultados obtidos corroboram com a hipótese que baixos níveis de saturação de oxigênio aumentam a toxicidade da amônia. Além disso, os eventos de hipóxia podem aumentar o fluxo sanguíneo, e este evento aumenta a atividade da NTPDase produzindo adenosina, um potente vasodilatador(AU)