Mitochondria-rich cells changes induced by nitrite exposure in tambaqui (Colossoma macropomum Cuvier, 1818)

ABSTRACT The gill mitochondria-rich cells of the juvenile Amazonian fish Colossoma macropomum were analyzed using light and scanning and transmission electron microscopy after 96 h exposure to 0.04 and 0.2 mM nitrite. Although the number of mitochondria-rich cells decreased significantly in the lamellar epithelium, no decrease was found in the interlamellar region of the gill filament. Nitrite exposure caused significant reduction on the apical surface area of individual mitochondria-rich cells (p < 0.05), with a resulting reduction of the fractional area of these cells in both the lamellar and filament epithelium. Swelling of endoplasmic reticulum cisternae, nuclear envelope and mitochondria were the main changes found in the mitochondria-rich cells. Cristae lysis and matrix vacuolization characterized the mitochondrial changes. The overall ultrastructural changes indicated cellular functional disruption caused by exposure to nitrite. The changes observed in the gill indicate that the cellular structures involved in the process of energy production become severely damaged by exposure to nitrite indicating irreversible damage conducting to cell death.

Gill dimensions in near-term embryos of Amazonian freshwater stingrays (Elasmobranchii: Potamotrygonidae) and their relationship to the lifestyle and habitat of neonatal pups

This comparative study of gill morphometrics in near-term embryos of freshwater stingray potamotrygonids examines gill dimensions in relation to neonatal lifestyle and habitat. In embryos of the potamotrygonids Paratrygon aiereba, Plesiotrygon iwamae, Potamotrygon motoro, Potamotrygon orbignyi, and cururu ray Potamotrygon sp. the number and length of filaments, total gill surface area, mass-specific surface area, water-blood diffusion distance, and anatomical diffusion factor were analysed. In all potamotrygonids, the 3rd branchial arch possessed a larger respiratory surface than the other gill arches. Larger embryos had more gill surface area and large spiracles, which are necessary to maintain the high oxygen uptake needed due to their larger body size. However, the higher mass-specific gill surface area observed in near-term embryos may be advantageous because neonates can use hypoxic environments as refuges against predators, as well as catch small prey that inhabit the same environment. As expected from their benthic mode of life, freshwater stingrays are sluggish animals compared to pelagic fishes. However, based on gill respiratory morphometry (such as gill area, mass-specific gill area, the water-blood diffusion barrier, anatomical diffusion factor, and relative opening of the spiracle), subtypes of lifestyles can be observed corresponding to: active, intermediate, and sluggish species according to Gray's scale.

Este estudo realizado com embriões a termo de arraias de água doce (Potamotrygonidae) compara e analisa as dimensões branquiais em relação ao estilo de vida e habitat dos neonatos. Nos embriões de Paratrygon aiereba, Plesiotrygon iwamae, Potamotrygon motoro, Potamotrygon orbignyi e Potamotrygon sp. (arraia cururu) foram analisados número e comprimento dos filamentos, área branquial, área superficial branquial massa-específica, barreira de difusão água-sangue e fator de difusão anatômico. Em todos os potamotrigonídeos estudados, o 3º arco branquial possui uma superfície respiratória maior que os demais arcos. Embriões de espécies de maior porte possuem grandes espiráculos e maior área de superfície branquial. Isso ajuda a manter a taxa de absorção de oxigênio proporcional ao requerimento do animal. No entanto, a grande área de superfície branquial massa-específica observadas nos embriões a termo pode ser vantajosa, pois os neonatos podem usar ambientes hipóxicos como refúgios contra predadores, bem como capturar pequenas presas que habitam o mesmo ambiente. Devido ao modo de vida bentônico, as arraias de água doce são nadadoras lentas comparadas aos peixes pelágicos. No entanto, com base na morfometria branquial (área de superfície branquial, área branquial massa-específica, barreira de difusão água-sangue, fator de difusão anatômico e abertura relativa do espiráculo), subtipos de estilos de vida podem ser observados: ativas, intermediárias e lentas, conforme escala definida por Gray.

Physiological effects of gasoline on the freshwater fish prochilodus lineatus (characiformes: prochilodontidae)

The purpose of this work was to evaluate the effects of the water-soluble fraction of gasoline (WSFG) on the Neotropical freshwater fish Prochilodus lineatus. The WSFG was prepared by mixing gasoline in water (1:4) and animals were exposed for 6, 24 and 96h to 5% diluted WSFG or only to water. After exposure, blood was collected from the caudal vein and the gills were removed. The following parameters were analyzed: hematological (hemoglobin, hematocrit, number of red blood cells), osmo-ionic (plasma Na+, Cl- and K+ and plasma osmolarity), metabolic (total plasma proteins and glucose), endocrine (cortisol), density and distribution of chloride cells [CC] in the gills (immunohistochemistry), and branchial Na+/K+-ATPase (NKA) activity. Hemolysis was found to occur after 96h exposure to WSFG, as indicated by the decrease in the hematological parameters analyzed, followed by an increase in plasma K+. Secondary stress response was revealed by the occurrence of hyperglycemia in the three periods of exposure, despite the absence of significant increases in the plasma cortisol. The exposure to WSFG also caused an increase in the quantity of CC and in plasma Na+, after 24h, as well as in the enzymatic activity of NKA and plasma osmolarity, after 24h and 96h. These results indicate that fish exposed to the WSFG showed physiological adjusts to maintain their osmotic balance. However, the increase in the quantity of CC in the lamellae may interfere in the gas exchange impairing respiration.

O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos da fração solúvel da gasolina (FSG) em Prochilodus lineatus. A FSG foi preparada misturando-se a gasolina à água (1:4) e os animais foram expostos por 6, 24 e 96h à FSG diluída 5% ou apenas à água. Após a exposição, o sangue foi coletado pela veia caudal e as brânquias foram retiradas. Os seguintes parâmetros foram analisados: hematológicos (hemoglobina, hematócrito, quantidade de células vermelhas), osmo-iônicos (concentrações plasmáticas de Na+, Cl-, K+ e osmolaridade), metabólicos (concentrações plasmáticas de proteínas totais e glicose), endócrino (cortisol plasmático), densidade e distribuição de células-cloreto [CC] nas brânquias (imunohistoquímica) e a atividade da enzima Na+/K+-ATPase (NKA) branquial. Hemólise foi observada após 96h de exposição à FSG, indicada pela diminuição dos parâmetros hematológicos analisados, seguido pelo aumento do K+ plasmático. Houve resposta secundária de estresse visualizada pela ocorrência da hiperglicemia nos três tempos de exposição, apesar da ausência de diferenças significativas na concentração plasmática do cortisol. A exposição à FSG também provocou aumento na quantidade das CC e na concentração de Na+, após 24h, e na atividade enzimática da NKA e osmolaridade, após 24h e 96h. Esses resultados indicam que peixes expostos à FSG apresentaram ajustes fisiológicos para manter o equilíbrio osmótico. Entretanto, o aumento na quantidade de CC nas lamelas pode ter interferido nas trocas gasosas prejudicando a respiração.

Ecotoxicity and hematological effects of a natural insecticide based on tobacco (Nicotiana tabacum) extract on Nile tilapia (Oreochromis niloticus) / Ecotoxicidade e efeitos hematológicos de um inseticida natural de extrato de tabaco (Nicotiana tabacum) em tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus)

Natural insecticides from plant extracts represent an alternative to the highly toxic synthetic products in order to reduce environmental contamination; however some might also be toxic for non-target organisms. The present study determined the 50% lethal concentration (48h; LC50) for adults Nile tilapia (Oreochromis niloticus) exposed to the natural insecticide Fumydro®, based on the tobacco plant (Nicotiana tabacum), and evaluated its effect on hematological variables. After preliminary tests, adult specimens of O. niloticus were exposed to four Fumydro® concentrations (200, 300, 400 and 500 µL L-1). The 48h; LC50 of Fumydro® was determined at 370 ± 50 µL L-1. The surviving fish after exposure to Fumydro® showed an increase in the number of red blood cells, hemoglobin concentration, mean corpuscular hemoglobin and mean corpuscular hemoglobin concentration. The number of thrombocytes and leukocytes has not changed, unlike the differential leukocyte count that presented an increased percentage of neutrophils. The results indicated that the insecticide Fumydro® is highly toxic to Nile tilapia and changes in erythrocyte variables suggested the induction to hypoxemia with low effect on the immune system.

Inseticidas naturais produzidos a partir de extratos de plantas pode ser uma alternativa para diminuir a contaminação do ambiente por agrotóxicos sintéticos e altamente tóxicos, embora alguns deles possam também ser tóxicos para organismos não alvos. O presente estudo determinou a concentração letal 50% (CL50; 48h) para tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus) expostas ao inseticida natural Fumydro®, produzido a base de planta de tabaco (Nicotiana tabacum) e analisou o seu efeito nas variáveis hematológicas. Após testes preliminares, exemplares adultos de O. niloticus foram expostos a quatro concentrações de Fumydro® (200, 300, 400 e 500 µL L-1). A CL50; 48h foi estimada em 370 ± 50 µL L-1. Os peixes sobreviventes a exposição ao Fumydro® apresentaram aumento no número de eritrócitos, concentração de hemoglobina, hemoglobina corpuscular média e concentração de hemoglobina corpuscular média. O número de trombócitos e de leucócitos não foi alterado, mas ocorreu alteração na contagem diferencial de leucócitos ocorrendo um aumento na porcentagem de neutrófilo nos peixes expostos a 200, 300 µL L-1 de Fumydro®. Estes resultados indicaram que o inseticida Fumydro® é extremamente tóxico para tilápia do Nilo e as alterações nas variáveis eritrocitárias sugerem que causa hipoxemia, mas tem pouca ação sobre o sistema imune.

Response of mucous cells of the gills of traíra (Hoplias malabaricus) and jeju (Hoplerythrinus unitaeniatus) (Teleostei: Erythrinidae) to hypo- and hyper-osmotic ion stress

The mucous cells (MC) of traíra, Hoplias malabaricus, and jeju, Hoplerythrinus unitaeniatus, two ecologically distinct erythrinid species, were analyzed in fish exposed to deionized (DW) and high ion concentration (NaCl and Ca2+) water (HIW) during 15 days to evaluate the MC responses to ion challenge. MCs are localized in the leading and trailing edge and, interlamellar region of the gill filament epithelium but, in H. unitaeniatus, they are also found in the breathing or lamellar epithelium. MC density is lower in H. malabaricus, the exclusively water-breathing fish, than in H. unitaeniatus, a facultative air-breathing fish. The transference to DW or HIW did not change the MC density and surface area, excepting in H. malabaricus, in the first day of exposure to DW. A single MC containing three types of glycoproteins (neutral, acidic and sulphated) was identified in the gill epithelium of both, H. malabaricus and H. unitaeniatus. The amount (based on the intensity of histochemistry reaction) of these glycoproteins differed between the species and were altered after exposure to DW and HIW showing little adjustments in the amount of mucosubstances in the MC of H. malabaricus and reduction of acidic and sulphated glycoproteins in H. unitaeniatus. The decreasing of these glycoproteins in H. unitaeniatus reduced the mucus protection against desiccation of gill tissue when change the ion concentration in water.(AU)

As células mucosas (CM) em traíra, Hoplias malabaricus, e jeju, Hoplerythrinus unitaeniatus, dois eritrinídeos ecologicamente distintos, foram analisadas em espécimes expostos a água deionizada (DW) e água com alta concentração de íons (NaCl + Ca2+, HIW) durante 15 dias para avaliar as respostas das CMs. As CMs estão localizadas no lado aferente e eferente e região interlamelar no epitélio do filamento branquial, mas em H. unitaeniatus, CMs estão presentes no epitélio respiratório ou lamelar. A densidade de CMs é menor em H. malabaricus, espécie com respiração exclusivamente aquática, do que em H. unitaeniatus, espécie com respiração aérea facultativa. A transferência para AD e HIW não alterou a densidade de CMs e a sua superfície, exceto em H. malabaricus, no primeiro dia de exposição à AD. Um único tipo de CM contendo três tipos de glicoproteínas (neutra, ácida e ácida sulfatada) foi identificado no epitélio branquial de H. malabaricus e H. unitaeniatus. A quantidade das glicoproteínas (avaliada pela intensidade da reação histoquímica) diferiu nas duas espécies e foi alterada após a transferência para AD e HIW mostrando pequeno ajuste na quantidade de cada mucosubstância secretada pelas CMs em H. malabaricus e redução de glicoproteínas ácidas e sulfatadas em H. unitaeniatus. A diminuição dessas glicoproteínas em H. unitaeniatus reduz a proteção do muco sobre o tecido branquial quando é alterada a concentração de íons na da água.(AU)

Effects of food deprivation in muscle structure and composition of traíra (Hoplias malabaricus): potential implications on flesh quality

Hoplias malabaricus (traíra) were experimentally starved (0 to 240 days) and subsequently re-fed for 30 days (after 90 and 240-d fasting). Long-term starvation produced minor changes in muscle composition, but shrinkage of muscle fibres was a conspicuous result. The diameter of muscle fibres decreased gradually and the spaces among them increased as the starvation period progressed. After re-feeding, fish prior starved for 90 days presented partial restoration on diameter of muscle fibres. However, the fibres remained shrunken after re-feeding following 240-d fasting. While the lipid content did not change, the protein levels fell after 240-d fasting, but they were restored after re-feeding

Efeito da alimentação na estrutura e composição bioquímica muscular da traíra (Hoplias malabaricus): potenciais implicações para a qualidade da carne. Diferenças na alimentação podem alterar a composição química a organização das fibras musculares dos peixes.. Hoplias malabaricus (traíra) é uma das principais espécies capturadas pela pesca de subsistência no Pantanal Matogrossense. O objetivo deste estudo foi estimar as possíveis alterações na qualidade da carne após os longos períodos de privação de alimento que esta espécie enfrenta anualmente. Indivíduos adultos foram privados de alimento experimentalmente por 0, 30, 60, 90, 150, 180 e 240 dias, e, em seguida, re-alimentados por 30 dias (após 90 e 240 dias de jejum). O jejum em longo prazo parece ter produzido pequenas alterações na composição química do músculo da traíra, mas a redução do diâmetro das fibras musculares foi evidente. O diâmetro das fibras musculares reduziu gradualmente e os espaços entre elas aumentaram proporcionalmente ao tempo de privação de alimento. Após a realimentação, os peixes que haviam sido privados de alimento por 90 dias apresentaram um aumento no diâmetro das fibras musculares, mas elas permaneceram menores que no grupo controle. No entanto, não houve aumento do diâmetro das fibras nos peixes re-alimentados após 240 dias de jejum. Não houve alteração no conteúdo de lipídios, mas ocorreu a diminuição da concentração de proteínas após 240 dias de jejum a qual foi recuperada após a alimentação. Os resultados foram discutidos com ênfase na qualidade da carne.

Histological analysis of the damage to toad bladders caused by a myotoxic Lysine-49 phospholipase A2 from Agkistrodon contortrix laticinctus snake venom

Agkistrodon contortrix laticinctus myotoxin (ACLMT) is a myotoxic Lys49 phospholipase A2 isolated from the venom of the broad-banded copperhead, A. c. laticinctus. We have previously shown that ACLMT affects water transport in toad bladders, but little in known about the mechanisms involved in the action of this toxin on membrane permeability. In this study, we examined the morphological alterations caused by ACLMT in toad bladder epithelium. The bladders were exposed to the toxin (20 nM) for 30 min at 23o C using Bentley’s technique. Longitudinal and cross sections were obtained from paraffin-embedded bladders and stained with hematoxylin-eosin prior to analysis by light microscopy. Exposure to the toxin resulted in disorganization of the epithelial cell layer and damage to the smooth muscle bundles. The smooth muscle cells were swollen, with hypercontracted myofi laments and clear areas among the fibers. These findings suggest that ACLMT affects the structural integrity of the epithelium, and that the pathological changes induced by this toxin in smooth muscle cells may be caused by an increase in the cytosolic calcium concentration. These results contribute to our understanding of the mechanisms involved in the action of snake venom Lys49 PLA2 myotoxins in biological tissues.

Effects of deltamethrin pyrethroid on the respiratory metabolism of the neotropical spirostreptid millipedes Gymnostreptus olivaceus and Plusioporus setiger

The effects of deltamethrin on the respiratory metabolism of Gymnostreptus olivaceus and Plusioporus setiger were investigated. Acetone solutions corresponding to half the LD50 values, i.e., 20 mg.g-1 for G. olivaceus and 4.40 mg.g-1 for P. setiger, were used. Metabolism was determined with a Warburg respirometer at 25ºC. Respirometric measurements were performed 1, 3 and 6 hours after administration of the pyrethroid to the same groups of millipedes. After 24 hours, daily respirometric measurements lasting 1 hour each were made on different millipede groups for a period of 10 days. Significant differences were detected only between the groups treated with the pyrethroid and the two control groups. In G. olivaceus, respiratory rates increased by about 1.65-fold compared to normal immediately after administration of the pyrethroid, followed by a gradual decrease up to 72 hours and a return to normal levels thereafter. In P. setiger the increase was about 1.1-fold compared to normal, with a decrease up to 96 hours and a return to normal thereafter. Although increased oxygen consumption was observed, a detoxification process occurred in both species, so that the possible metabolism of the pyrethroid may justify the low toxicity of deltamethrin for G. olivaceus and P. setiger

Marcadores de virulência em Aeromonas spp isoladas de materiais clínicos humanos e de água doce / Virulence markers in Aeromonas spp isolated from human clinical materials and fresh water

Foram estudadas 88 cepas de Aeromonas isoladas de materiais clínicos de humanos e de água doce. Dessas, 31 foram isoladas de fezes diarréicas, 10 de fezes näo diarréicas, 39 de material humano extra-intestinal e oito de água. Essas cepas foram estudadas quanto ao perfil de virulência. Foram submetidas aos seguintes testes: adesäo e invasäo em células Hela, produçäo de citotoxina, enterotoxina, hemolisinas alfa e beta, auto-aglutinaçäo a 37ºC, resistência ao soro humano normal, absorçäo do Vermelho Congo, isolamento e extraçäo de plasmídeo. Os marcadores de virulência foram caracterizados em proporçöes variadas: 68,2 por cento aderiram e 45,5 por cento invadiram células HeLa, 36,4 por cento produziram citotoxina, 31,8 por cento enterotoxina, 100 por cento produziram hemolisina ß e 34,1 por cento produziram hemolisina alfa quando semeadas em profundidade nas placas de ágar sangue, 73,9 por cento produziram hemolisina ß e 47,7 por cento hemolisina alfa em microplacas, 17 por cento auto-aglutinaram a 37ºC, 31,8 por cento foram resistentes ao soro humano e 100 por cento absorveram o Vermelho Congo. Das cepas estudadas, 8 por cento apresentaram um ou mais plasmídeos de tamanho variado. Conclui-se pela pouca correlaçäo entre fatores de virulência e tipo de material clínico com exceçäo da citotoxina que foi encontrada com maior freqüência em cepas isoladas de infecçöes extra-intestinais e a enterotoxina mais comum em fezes diarréicas.

Toxidade do carbonato methiocarb para os diplópodos gymnostreptus olivaceus e plusioporus setiger / Toxicity of methiocarb carbamat on millipedes Gimnostreptus olivaceus e Plusioporus setiger

A toxidade por aplicação tópica, do carbamato Methiocarb foi avaliada para os diplódos Gymnostreptus olivaceus e Plusioporus setiger. Os valores das DL50 foram Altos para as duas espécies:515;216;137 e 93mg.g1 para G. olivaceus e 489;222;108 e 71 para P. setiger, respectivamente, 24,48,72 e 96 horas após aplicação do Methiocarb, indicando baixa toxidade. A baixa toxidade do Methiocarb, em diplópodos, pode estar relacionada à dificuldade de penetração do produto principalmente em animais na fase adulta que possuem um exoesqueleto calcificado e rígido. Os resultados sugerem a necessidade de um melhor conhecimento do modo de ação de defensivos químicos em diplópodos, a fim de adequar a sua aplicação e vitar riscos de contaminação ambiental pela utilização dos mesmos