ABSTRACT
Metals and agrochemicals are among the main aquatic contaminants, being able to trigger oxidative stress in exposed organisms. The objective of this work was to evaluate the correlation between the level of oxidative stress biomarkers in Aegla crabs (Crustacea, Anomura) with (i) the set of metals present in the streams sediment and (ii) with land uses of three hydrographic basins. The study was carried out in streams (≤ 2nd order) of hydrographic basins in southern Brazil (Basins of Rio Suzana, Rio Ligeirinho-Leãozinho and Rio Dourado). In these streams were quantified the land uses and Cu, Cr, Cd, Fe, Mn and Zn concentrations in the sediment. The enzymes Catalase (CAT) and Glutathione Reductase (GR), as well as the level of membrane lipid peroxidation (TBARS), were analyzed in adult females. The PCA analysis showed that the distribution of metals was different between the basins. Cd, Cr and Fe were correlated positively with CAT and negatively with TBARS and GR. The Dourado basin had the lowest concentrations of these three metals and the highest levels of TBARS. However, in Dourado basin there is predominance of agriculture land use, and TBARS was positively correlated with agricultural land use. Besides in Dourado basin, GR activity was higher than in the others basins, indicating a compensatory response in relation to CAT inhibition. The basins of Suzana and Ligeirinho-Leãozinho rivers had lower TBARS values, which may be due to the induction of CAT in response to metals accumulated in sediment. In summary, this work indicates that in the basins with a higher concentration of toxic metals there is an adaptive response of CAT induction, which reduces TBARS in Aegla. On the other hand, in the basin with lower metallic contamination, TBARS occurrence was primarily influenced by agricultural land use.
Os metais e agroquímicos estão entre os principais contaminantes aquáticos, podendo desencadear estresse oxidativo em organismos expostos. O objetivo deste trabalho foi avaliar uma possível correlação entre o nível de biomarcadores de estresse oxidativo em Aegla (Crustacea, Anomura) com (i) o conjunto de metais presentes no sedimento e (ii) com os usos da terra, em três bacias hidrográficas distintas. O estudo foi realizado em riachos (≤ 2ª ordem) de bacias hidrográficas do Sul do Brasil (Bacias do Rio Suzana, do Rio Ligeirinho-Leãozinho e do Rio Dourado), as quais foram caracterizadas em função do percentual de usos da terra e do nível de Cu, Cr, Cd, Fe, Mn e Zn no sedimento. As enzimas Catalase (CAT) e Glutationa Redutase (GR), bem como o nível de peroxidação lipídica das membranas (TBARS), foram analisadas em fêmeas adultas. Uma análise de PCA mostrou que a distribuição de metais foi distinta entre as bacias. Cd, Cr e Fe no sedimento correlacionaram positivamente com a CAT e negativamente com TBARS e GR. Entretanto, a bacia do Dourado apresentou os menores níveis destes três metais e os maiores níveis de TBARS, o que pode ser justificado pelo predomínio da agricultura nesta bacia, já que o TBARS correlacionou positivamente com o percentual de uso agrícola. Nesta bacia, a atividade da GR foi mais alta do que nas outras, indicando uma resposta compensatória em relação a inibição da CAT. As bacias do rio Suzana e rio Ligeirinho-Leãozinho apresentaram valores menores de TBARS, o que pode decorrer da indução da CAT em função dos metais acumulados no sedimento. Em síntese, este trabalho indica que nas bacias com maior concentração de metais tóxicos ocorre uma resposta adaptativa de indução da CAT, o que reduz os níveis de TBARS em Aegla. Por outro lado, na bacia com menor contaminação metálica os níveis de TBARS foram primariamente influenciados pelo uso agrícola.
Subject(s)
Animals , Female , Water Pollutants, Chemical/analysis , Water Pollutants, Chemical/toxicity , Metals, Heavy/analysis , Anomura , Brazil , Biomarkers/metabolism , Environmental Monitoring , Oxidative Stress , Rivers , AgricultureABSTRACT
Metals and agrochemicals are among the main aquatic contaminants, being able to trigger oxidative stress in exposed organisms. The objective of this work was to evaluate the correlation between the level of oxidative stress biomarkers in Aegla crabs (Crustacea, Anomura) with (i) the set of metals present in the streams sediment and (ii) with land uses of three hydrographic basins. The study was carried out in streams (≤ 2nd order) of hydrographic basins in southern Brazil (Basins of Rio Suzana, Rio Ligeirinho-Leãozinho and Rio Dourado). In these streams were quantified the land uses and Cu, Cr, Cd, Fe, Mn and Zn concentrations in the sediment. The enzymes Catalase (CAT) and Glutathione Reductase (GR), as well as the level of membrane lipid peroxidation (TBARS), were analyzed in adult females. The PCA analysis showed that the distribution of metals was different between the basins. Cd, Cr and Fe were correlated positively with CAT and negatively with TBARS and GR. The Dourado basin had the lowest concentrations of these three metals and the highest levels of TBARS. However, in Dourado basin there is predominance of agriculture land use, and TBARS was positively correlated with agricultural land use. Besides in Dourado basin, GR activity was higher than in the others basins, indicating a compensatory response in relation to CAT inhibition. The basins of Suzana and Ligeirinho-Leãozinho rivers had lower TBARS values, which may be due to the induction of CAT in response to metals accumulated in sediment. In summary, this work indicates that in the basins with a higher concentration of toxic metals there is an adaptive response of CAT induction, which reduces TBARS in Aegla. On the other hand, in the basin with lower metallic contamination, TBARS occurrence was primarily influenced by agricultural land use.
Os metais e agroquímicos estão entre os principais contaminantes aquáticos, podendo desencadear estresse oxidativo em organismos expostos. O objetivo deste trabalho foi avaliar uma possível correlação entre o nível de biomarcadores de estresse oxidativo em Aegla (Crustacea, Anomura) com (i) o conjunto de metais presentes no sedimento e (ii) com os usos da terra, em três bacias hidrográficas distintas. O estudo foi realizado em riachos(≤ 2ª ordem) de bacias hidrográficas do Sul do Brasil (Bacias do Rio Suzana, do Rio Ligeirinho-Leãozinho e do Rio Dourado), as quais foram caracterizadas em função do percentual de usos da terra e do nível de Cu, Cr, Cd, Fe, Mn e Zn no sedimento. As enzimas Catalase (CAT) e Glutationa Redutase (GR), bem como o nível de peroxidação lipídicadas membranas (TBARS), foram analisadas em fêmeas adultas. Uma análise de PCA mostrou que a distribuição de metais foi distinta entre as bacias. Cd, Cr e Fe no sedimento correlacionaram positivamente com a CAT e negativamente com TBARS e GR. Entretanto, a bacia do Dourado apresentou os menores níveis destes três metais e os maiores níveis de TBARS, o que pode ser justificado pelo predomínio da agricultura nesta bacia, já que o TBARS correlacionou positivamente com o percentual de uso agrícola. Nesta bacia, a atividade da GR foi mais alta do que nas outras, indicando uma resposta compensatória em relação a inibição da CAT. As bacias do rio Suzana e rio Ligeirinho-Leãozinho apresentaram valores menores de TBARS, o que pode decorrer da indução da CAT em função dos metais acumulados no sedimento. Em síntese, este trabalho indica que nas bacias com maior concentração de metais tóxicos ocorre uma resposta adaptativa de indução da CAT, o que reduz os níveis de TBARS em Aegla. Por outro lado, na bacia com menor contaminação metálica os níveis de TBARS foram primariamente influenciados pelo uso agrícola.
Subject(s)
Female , Animals , Catalase , Crustacea , Oxidative Stress , Glutathione , Water Pollutants, Chemical/analysis , Water Pollutants, Chemical/toxicity , Agricultural Zones , AntioxidantsABSTRACT
Abstract Metals and agrochemicals are among the main aquatic contaminants, being able to trigger oxidative stress in exposed organisms. The objective of this work was to evaluate the correlation between the level of oxidative stress biomarkers in Aegla crabs (Crustacea, Anomura) with (i) the set of metals present in the streams sediment and (ii) with land uses of three hydrographic basins. The study was carried out in streams ( 2nd order) of hydrographic basins in southern Brazil (Basins of Rio Suzana, Rio Ligeirinho-Leãozinho and Rio Dourado). In these streams were quantified the land uses and Cu, Cr, Cd, Fe, Mn and Zn concentrations in the sediment. The enzymes Catalase (CAT) and Glutathione Reductase (GR), as well as the level of membrane lipid peroxidation (TBARS), were analyzed in adult females. The PCA analysis showed that the distribution of metals was different between the basins. Cd, Cr and Fe were correlated positively with CAT and negatively with TBARS and GR. The Dourado basin had the lowest concentrations of these three metals and the highest levels of TBARS. However, in Dourado basin there is predominance of agriculture land use, and TBARS was positively correlated with agricultural land use. Besides in Dourado basin, GR activity was higher than in the others basins, indicating a compensatory response in relation to CAT inhibition. The basins of Suzana and Ligeirinho-Leãozinho rivers had lower TBARS values, which may be due to the induction of CAT in response to metals accumulated in sediment. In summary, this work indicates that in the basins with a higher concentration of toxic metals there is an adaptive response of CAT induction, which reduces TBARS in Aegla. On the other hand, in the basin with lower metallic contamination, TBARS occurrence was primarily influenced by agricultural land use.
Resumo Os metais e agroquímicos estão entre os principais contaminantes aquáticos, podendo desencadear estresse oxidativo em organismos expostos. O objetivo deste trabalho foi avaliar uma possível correlação entre o nível de biomarcadores de estresse oxidativo em Aegla (Crustacea, Anomura) com (i) o conjunto de metais presentes no sedimento e (ii) com os usos da terra, em três bacias hidrográficas distintas. O estudo foi realizado em riachos ( 2ª ordem) de bacias hidrográficas do Sul do Brasil (Bacias do Rio Suzana, do Rio Ligeirinho-Leãozinho e do Rio Dourado), as quais foram caracterizadas em função do percentual de usos da terra e do nível de Cu, Cr, Cd, Fe, Mn e Zn no sedimento. As enzimas Catalase (CAT) e Glutationa Redutase (GR), bem como o nível de peroxidação lipídica das membranas (TBARS), foram analisadas em fêmeas adultas. Uma análise de PCA mostrou que a distribuição de metais foi distinta entre as bacias. Cd, Cr e Fe no sedimento correlacionaram positivamente com a CAT e negativamente com TBARS e GR. Entretanto, a bacia do Dourado apresentou os menores níveis destes três metais e os maiores níveis de TBARS, o que pode ser justificado pelo predomínio da agricultura nesta bacia, já que o TBARS correlacionou positivamente com o percentual de uso agrícola. Nesta bacia, a atividade da GR foi mais alta do que nas outras, indicando uma resposta compensatória em relação a inibição da CAT. As bacias do rio Suzana e rio Ligeirinho-Leãozinho apresentaram valores menores de TBARS, o que pode decorrer da indução da CAT em função dos metais acumulados no sedimento. Em síntese, este trabalho indica que nas bacias com maior concentração de metais tóxicos ocorre uma resposta adaptativa de indução da CAT, o que reduz os níveis de TBARS em Aegla. Por outro lado, na bacia com menor contaminação metálica os níveis de TBARS foram primariamente influenciados pelo uso agrícola.
ABSTRACT
Abstract In general, environmental responses at level of populations or communities are preceded by alterations at lower biological levels which can be efficiently detected by the analysis of biomarkers. We analyzed the oxidative biomarkers TBARS and Catalase in Aegla singularis, a freshwater crustacean highly sensitive to environmental changes. The objective was to address if are differences in these biomarkers related to the gender as well if they are influenced by seasonal or water physicochemical variables. The results showed differences in biomarkers profile related to the gender. In female crabs were not sensitive to seasonal variations throughout the study period. However, in males the biomarkers evaluated were higher in the winter as compared to remaining seasons and showed tendency of negative correlation with water temperature and pH. This study highlights that gender, seasonal variations and physicochemical variables can influence oxidative stress biomarkers in A. singularis. Female crabs probably are better suited as a model for biomarker application in environmental studies, because their insensibility to seasonal variations can facilitate the observations of responses related specifically to environmental disturbances.
Resumo Em geral, as respostas ambientais ao nível de populações ou comunidades são precedidas pelas alterações nos níveis biológicos inferiores que podem ser eficientemente detectados pela análise de biomarcadores. Neste trabalho, foram analisados os biomarcadores oxidativos TBARS e Catalase em Aegla singularis, um crustáceo de água doce altamente sensível às mudanças ambientais. O objetivo foi investigar se há diferenças nestes biomarcadores relacionados com o gênero, bem como se eles são influenciados por parâmetros sazonais ou físico-químicos. Os resultados mostraram diferenças no perfil de biomarcadores relacionados com o gênero. Caranguejos fêmeas não foram sensíveis a variações sazonais ao longo do período de estudo. Nos machos, os biomarcadores avaliadas apresentaram níveis mais altos no inverno, em comparação com as demais estações e mostraram uma tendência de correlação negativa com a temperatura e pH da água. Este estudo destaca que o sexo, variações sazonais e variáveis físico-químicas podem influenciar os biomarcadores de estresse oxidativo em A. singularis. As fêmeas de A. singularis provavelmente são mais adequadas como um modelo para aplicação destes biomarcadores em estudos ambientais, uma vez que sua insensibilidade às variações sazonais podem facilitar as observações das respostas relacionadas especificamente com perturbações ambientais.
Subject(s)
Animals , Male , Female , Biomarkers/analysis , Environmental Monitoring/methods , Oxidative Stress/physiology , Brachyura/physiology , Catalase/analysis , Thiobarbituric Acid Reactive Substances/analysis , Fresh WaterABSTRACT
Abstract Yerba-mate (Ilex paraguariensis St. Hil) is mainly consumed as “chimarrão”, a hot drink highly appreciated in Brazil, Argentina, Paraguay and Uruguay. This study evaluated the antioxidant potential of aqueous extracts of I. paraguariensis precipitated with ethanol. The leaves were processed as for tea product (TM) and oxidized (OX). The antioxidant potential was evaluated in cells of Saccharomyces cerevisiae deficient in antioxidant defense genes. Three strains evaluated were: a wild (EG) and two mutants (ctt1Δ e ctt1Δsod1Δ). These strains were pre-treated with the yerba-mate extracts (TM e OX) and submitted to oxidative stress induced by hydrogen peroxide. None of the extracts produced loss of cell viability. The extracts exerted antioxidant activity, protecting the strains (except sod1∆ctt1∆). The TM extract was more effective than OX. I. paraguariensis extracts showed a potential to be explored in the development of new products.
Resumo A erva-mate (Ilex paraguariensis St. Hil) é consumida principalmente como “chimarrão”, uma bebida quente muito apreciada no Brasil, Argentina, Paraguai e Uruguai. Este estudo avaliou o potencial antioxidante de extratos aquosos de I. paraguariensis precipitado com etanol. Folhas de erva-mate foram processados de maneira semelhante ao processamento do chá-preto (OX) e na forma de mate (TM). O potencial antioxidante foi avaliado sobre células de Saccharomyces cerevisiae deficientes para genes de defesa antioxidante. Três linhagens celulares foram estudadas: uma selvagem (EG) e duas mutantes (ctt1Δ e ctt1Δsod1Δ). As linhagens foram pré-tratadas com os extratos de erva-mate (TM e OX) e submetidos ao estresse oxidativo induzido por peróxido de hidrogênio. Nenhum dos extratos produziu perda de viabilidade celular. Os extratos exerceram atividade antioxidante, protegendo as linhagens (exceto a sod1Δctt1Δ). O extrato TM foi mais eficaz em relação ao OX. Extratos de I. paraguariensis apresentaram potencial para ser explorado no desenvolvimento de novas formulações.
Subject(s)
Saccharomyces cerevisiae/drug effects , Saccharomyces cerevisiae/physiology , Beverages , Plant Extracts/pharmacology , Ilex paraguariensis , Argentina , Brazil , Cell Survival/drug effects , Plant Leaves , Antioxidants/pharmacologyABSTRACT
Ilex paraguariensis A. St. - Hil. (erva-mate) é uma árvore pertencente à família Aquifoleaceae, nativa da região sul da América do Sul e de grande importância cultural e econômica para os três estados da região sul do Brasil. O presente trabalho determinou o potencial antimicrobiano do extrato de erva-mate obtido por fluido supercrítico, frente a alguns microrganismos. As folhas de Ilex paraguariensis foram coletadas na região norte do RS. O extrato bruto da planta desidratada foi obtido pelo método de extração com fluido supercrítico, utilizando dióxido de carbono (CO2) como solvente. Foi obtida a solução mãe desse extrato (100 mg mL-1) que a seguir foi diluído (50; 25; 12,5; 6,25 mg mL-1) para avaliação da atividade antimicrobiana por meio da técnica de difusão do disco em ágar Müeller Hinton, sobre cepas de Acinetobacter baumannii (ATCC 19606), Escherichia coli (ATCC 25922), Pseudomonas aeruginosa (ATCC 27853), Staphylococcus aureus (ATCC 25923) e Enterococcus faecalis (ATCC 29212). As análises foram efetuadas em triplicata, utilizando como controle negativo disco estéril sem impregnação e como controle positivo discos de antibióticos comerciais variáveis de acordo com a espécie bacteriana. Após 16 a 24h de incubação a 35ºC os halos com significância foram medidos. Observou-se atividade antimicrobiana frente a S. aureus (halos de inibição variaram entre 7 e 18 mm) e para P. aeruginosa (halos entre 6 e 11 mm), ambos nas concentrações de 100 até 25 mg mL-1. O extrato obtido por extração em fluido supercrítico de Ilex paraguariensis apresentou atividade antimicrobiana frente a S. aureus e P. aeruginosa.
Ilex paraguariensis A. St. - Hil. ("erva mate") is a tree of the Aquifoliaceae family, native to the south region of South America and of great cultural and economic importance for the three states of the south region of Brazil. The present study aimed to determine the antimicrobial potential of "erva mate" extract obtained by supercritical fluid against some microorganism strains. The leaves of Ilex paraguariensis were collected in the north region of Rio Grande do Sul State. The crude extract of dehydrated plant was obtained by supercritical fluid extraction, using carbon dioxide (CO2) as solvent. The extract mother solution (100 mg mL-1) was diluted (50; 25; 12, 5; 6.25 mg mL-1) for antimicrobial activity evaluation, by means of disk diffusion method on Müeller-Hinton agar, against strains of Acinetobacter baumannii (ATCC 19606), Escherichia coli (ATCC 25922), Pseudomonas aeruginosa (ATCC 27853), Staphylococcus aureus (ATCC 25923) and Enterococcus faecalis (ATCC 29212). The analyses were done in triplicate, using as negative control sterile disk without impregnation and as positive control, commercial antibiotic disks according to the bacterial species. After 16-24h incubation at 35ºC, the diameters of inhibition zones were measured. Antimicrobial activity was observed against S. aureus (inhibition zones between 7 and 18 mm) and P. aeruginosa (inhibition zones between 6 and 11 mm), both at the concentrations of 100 mg mL-1 to 25 mg mL-1. The extract of Ilex paraguariensis obtained by supercritical fluid presented antimicrobial activity against S. aureus and P. aeruginosa.
Subject(s)
Antifungal Agents/analysis , Carbon Dioxide/agonists , Ilex paraguariensis , Ilex paraguariensis/immunology , Plant Extracts/analysis , Plants, Medicinal , StaphylococcusABSTRACT
O presente trabalho teve como objetivo fazer uma análise comparativa da qualidade de preparações extrativas obtidas de Passiflora alata Curtis, além de descrever esse processo. O extrato líquido foi obtido por refluxo utilizando água como solvente em proporção 1:10. A preparação líquida foi submetida à secagem em spray dryer utilizando aerosil® e fosfato de cálcio como adjuvantes tecnológicos. A eficiência de extração foi avaliada através da determinação do resíduo seco e do teor de flavonoides totais por técnica de espectrofotometria no UV. O extrato seco foi avaliado quanto à viabilidade tecnológica a partir da determinação das características de granulometria e da estabilidade em ambientes de umidade relativa controlada. O teor de flavonoides totais para o extrato seco apresentou redução quando comparado à solução extrativa, indicando possível influência do processo de secagem na composição do material. Os resultados de caracterização tecnológica demonstraram que o processo de secagem utilizado garante uma uniformidade de tamanho particular, embora seja observada uma tendência de higroscopicidade do material em ambientes de elevada umidade relativa. As técnicas empregadas se mostraram viáveis para uso em ensaios quali-quantitativos aplicados à determinação da qualidade dos extratos desenvolvidos.
This paper describes a process to prepare liquid and dried aqueous extracts from aerial parts of Passiflora alata Curtis (sweet passionfruit) and reports a comparative analysis of the extractive preparations obtained. The extractive solution was obtained by refluxing the plant material with water in the proportion 1:10 (w/v). The aqueous extract was dried in a spray-dryer, with Aerosil® and calcium phosphate as processing aids. The extraction efficiency was assessed by weighing the dry residue and assaying the total flavonoid content by UV spectrophotometry. The particle size and hygroscopicity of the spray-dried powder were determined in order to assess its technological viability. In the solid state, the total flavonoid content was reduced, relative to the aqueous extract, which indicates a possible influence of the drying process on its composition. The technological characterization demonstrated that this drying process leads to particle size uniformity, though a tendency to hygroscopicity can be observed under conditions of high relative humidity. The analytical techniques employed proved to be viable for qualitative and quantitative assays used for quality control of the extracts developed in this study.