Acute and subchronic effects of petroleum on the freshwater fish Hoplias aff. malabaricus / Efeitos agudo e subcrônico do petróleo no peixe de água doce Hoplias aff. malabaricus

Abstract Petroleum water soluble fraction (WSF) impairs organisms, but damages may vary among cell and tissue levels. The aim of the present study was to evaluate the acute (24 h, 48 h, 72 h) and subchronic effects (36 days) of WSF (0%, 25% and 100%) in juveniles of the Neotropical top predator fish Hoplias aff. malabaricus. The effects of WSF were evaluated at a molecular level using the comet assay and micronucleus test for genome damage; and at a morphological level through histological identification of liver pathologic lesions. In both acute and subchronic exposure we found low levels of DNA damage (< 10% of comet tail) and non-significant frequency of micronucleus in WSF exposed fish. The most significant liver lesions in WSF exposed fish were fatty vacuolization, hypertrophy and focal necrosis. Since these tissue injuries were progressive and persistent, their irreversibility may negatively affect fish recruitment, even in a such resistant top predator.

Resumo A fração solúvel de petróleo (WSF) prejudica os organismos, porém os danos podem variar entre os níveis celular e tecidual. O objetivo do presente estudo foi avaliar o efeito agudo (24 h, 48 h e 72 h) e subcrônico (36 dias) da WSF (0%, 25% e 100%) em juvenis do peixe neotropical predador topo Hoplias aff. malabaricus. Os efeitos da WSF foram avaliados no nível molecular utilizando o ensaio do cometa e o teste do micronúcleo para o dano genômico e no nível morfológico através da identificação histológica de lesões patológicas no fígado. Em ambas exposições (aguda e subcrônica) encontramos baixos níveis de dano no DNA (< 10% de DNA na cauda do cometa) e frequência de micronúcleos não significativa em peixes expostos a WSF. As lesões mais significativas no fígado dos peixes expostos a WSF foram a vacuolização lipídica, hipertrofia e focos de necroses. Como estas lesões foram progressivas e persistentes, sua irreversibilidade pode afetar negativamente o recrutamento dos peixes, mesmo sendo um predador topo resistente.

Studies on bioaccumulation patterns, biochemical and genotoxic effects of copper on freshwater fish, Catla catla: an in vivo analysis / Estudos sobre padrões de bioacumulação, efeitos bioquímicos e genotóxicos do cobre em peixes de água doce, Catla catla: uma análise in vivo

During present study, the copper (Cu) mediated oxidative stress was measured that induced DNA damage by concentrating in the tissues of fish, Catla catla (14.45±1.24g; 84.68±1.45mm) (Hamilton,1822). Fish fingerlings were retained in 5 groups for 14, 28, 42, 56, 70 and 84 days of the exposure period. They were treated with 2/3, 1/3, 1/4 and 1/5 (T1-T4) of 96h lethal concentration of copper. Controls were run along with all the treatments for the same durations. A significant (p < 0.05) dose and time dependent concentration of Cu was observed in the gills, liver, kidney, muscles, and brain of C. catla. Among organs, the liver showed a significantly higher concentration of Cu followed by gills, kidney, brain, and muscles. Copper accumulation in these organs caused a significant variation in the activities of enzymes viz. superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and peroxidase (POD). The SOD activity varied significantly in response to the exposure time of Cu as 56 > 70 > 42 > 84 > 28 > 14 days while CAT activity exhibited an inverse relationship with the increase in Cu concentration. POD activity showed a significant rise with an increase in Cu exposure duration. Comet assay exhibited significant DNA damage in the peripheral erythrocytes of Cu exposed C. catla. Among four exposure concentrations, 2/3rd of LC50 (T1) caused significantly higher damage to the nuclei compared to control. Increased POD and SOD activity, as well as a decrease in CAT activity in response to Cu, demonstrates the involvement of a protective mechanism against reactive oxygen species (ROS), whereas increased ROS resulted in higher DNA damage. These above-mentioned molecular markers can be efficiently used for the biomonitoring of aquatic environments and conservation of edible fish fauna.

Durante o presente estudo, o estresse oxidativo mediado pelo cobre (Cu) foi medido que induziu danos ao DNA por concentração nos tecidos de peixes, Catla catla (14,45 ± 1,24g; 84,68 ± 1,45mm) (Hamilton, 1822). Os alevinos foram retidos em 5 grupos por 14, 28, 42, 56, 70 e 84 dias do período de exposição. Eles foram tratados com 2/3, 1/3, 1/4 e 1/5 (T1-T4) de 96h de concentração letal de cobre. Os controles foram executados junto com todos os tratamentos para as mesmas durações. Uma significativa (p <0,05) concentração dependente do tempo e da dose de Cu foi observada nas brânquias, fígado, rim, músculos e cérebro de C. catla. Entre os órgãos, o fígado apresentou uma concentração significativamente maior de cobre, seguido por guelras, rins, cérebro e músculos. O acúmulo de cobre nesses órgãos causou uma variação significativa nas atividades das enzimas viz. superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT) e peroxidase (POD). A atividade de SOD variou significativamente em resposta ao tempo de exposição de Cu como 56> 70> 42> 84> 28> 14 dias, enquanto a atividade de CAT exibiu uma relação inversa com o aumento na concentração de Cu. A atividade POD mostrou um aumento significativo com um aumento na duração da exposição ao Cu. O ensaio do cometa exibiu dano significativo ao DNA induzido por Cu nos eritrócitos periféricos de C. catla. Entre as quatro concentrações de exposição, 2/3 do LC50 (T1) causou danos significativamente maiores aos núcleos em comparação com o controle. O aumento da atividade de POD e SOD, bem como uma diminuição na atividade de CAT em resposta ao Cu, demonstra o envolvimento de um mecanismo protetor contra espécies reativas de oxigênio (ROS), enquanto o aumento de ROS resultou em maior dano ao DNA. Esses marcadores moleculares mencionados acima podem ser usados ​​de forma eficiente para o biomonitoramento de ambientes aquáticos e conservação da ictiofauna comestível.

Acute and subchronic effects of petroleum on the freshwater fish Hoplias aff. malabaricus

Abstract Petroleum water soluble fraction (WSF) impairs organisms, but damages may vary among cell and tissue levels. The aim of the present study was to evaluate the acute (24 h, 48 h, 72 h) and subchronic effects (36 days) of WSF (0%, 25% and 100%) in juveniles of the Neotropical top predator fish Hoplias aff. malabaricus. The effects of WSF were evaluated at a molecular level using the comet assay and micronucleus test for genome damage; and at a morphological level through histological identification of liver pathologic lesions. In both acute and subchronic exposure we found low levels of DNA damage ( 10% of comet tail) and non-significant frequency of micronucleus in WSF exposed fish. The most significant liver lesions in WSF exposed fish were fatty vacuolization, hypertrophy and focal necrosis. Since these tissue injuries were progressive and persistent, their irreversibility may negatively affect fish recruitment, even in a such resistant top predator.

Resumo A fração solúvel de petróleo (WSF) prejudica os organismos, porém os danos podem variar entre os níveis celular e tecidual. O objetivo do presente estudo foi avaliar o efeito agudo (24 h, 48 h e 72 h) e subcrônico (36 dias) da WSF (0%, 25% e 100%) em juvenis do peixe neotropical predador topo Hoplias aff. malabaricus. Os efeitos da WSF foram avaliados no nível molecular utilizando o ensaio do cometa e o teste do micronúcleo para o dano genômico e no nível morfológico através da identificação histológica de lesões patológicas no fígado. Em ambas exposições (aguda e subcrônica) encontramos baixos níveis de dano no DNA ( 10% de DNA na cauda do cometa) e frequência de micronúcleos não significativa em peixes expostos a WSF. As lesões mais significativas no fígado dos peixes expostos a WSF foram a vacuolização lipídica, hipertrofia e focos de necroses. Como estas lesões foram progressivas e persistentes, sua irreversibilidade pode afetar negativamente o recrutamento dos peixes, mesmo sendo um predador topo resistente.

Studies on bioaccumulation patterns, biochemical and genotoxic effects of copper on freshwater fish, Catla catla: an in vivo analysis

Abstract During present study, the copper (Cu) mediated oxidative stress was measured that induced DNA damage by concentrating in the tissues of fish, Catla catla (14.45±1.24g; 84.68±1.45mm) (Hamilton,1822). Fish fingerlings were retained in 5 groups for 14, 28, 42, 56, 70 and 84 days of the exposure period. They were treated with 2/3, 1/3, 1/4 and 1/5 (T1-T4) of 96h lethal concentration of copper. Controls were run along with all the treatments for the same durations. A significant (p 0.05) dose and time dependent concentration of Cu was observed in the gills, liver, kidney, muscles, and brain of C. catla. Among organs, the liver showed a significantly higher concentration of Cu followed by gills, kidney, brain, and muscles. Copper accumulation in these organs caused a significant variation in the activities of enzymes viz. superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and peroxidase (POD). The SOD activity varied significantly in response to the exposure time of Cu as 56 > 70 > 42 > 84 > 28 > 14 days while CAT activity exhibited an inverse relationship with the increase in Cu concentration. POD activity showed a significant rise with an increase in Cu exposure duration. Comet assay exhibited significant DNA damage in the peripheral erythrocytes of Cu exposed C. catla. Among four exposure concentrations, 2/3rd of LC50 (T1) caused significantly higher damage to the nuclei compared to control. Increased POD and SOD activity, as well as a decrease in CAT activity in response to Cu, demonstrates the involvement of a protective mechanism against reactive oxygen species (ROS), whereas increased ROS resulted in higher DNA damage. These above-mentioned molecular markers can be efficiently used for the biomonitoring of aquatic environments and conservation of edible fish fauna.

Resumo Durante o presente estudo, o estresse oxidativo mediado pelo cobre (Cu) foi medido que induziu danos ao DNA por concentração nos tecidos de peixes, Catla catla (14,45 ± 1,24g; 84,68 ± 1,45mm) (Hamilton, 1822). Os alevinos foram retidos em 5 grupos por 14, 28, 42, 56, 70 e 84 dias do período de exposição. Eles foram tratados com 2/3, 1/3, 1/4 e 1/5 (T1-T4) de 96h de concentração letal de cobre. Os controles foram executados junto com todos os tratamentos para as mesmas durações. Uma significativa (p 0,05) concentração dependente do tempo e da dose de Cu foi observada nas brânquias, fígado, rim, músculos e cérebro de C. catla. Entre os órgãos, o fígado apresentou uma concentração significativamente maior de cobre, seguido por guelras, rins, cérebro e músculos. O acúmulo de cobre nesses órgãos causou uma variação significativa nas atividades das enzimas viz. superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT) e peroxidase (POD). A atividade de SOD variou significativamente em resposta ao tempo de exposição de Cu como 56> 70> 42> 84> 28> 14 dias, enquanto a atividade de CAT exibiu uma relação inversa com o aumento na concentração de Cu. A atividade POD mostrou um aumento significativo com um aumento na duração da exposição ao Cu. O ensaio do cometa exibiu dano significativo ao DNA induzido por Cu nos eritrócitos periféricos de C. catla. Entre as quatro concentrações de exposição, 2/3 do LC50 (T1) causou danos significativamente maiores aos núcleos em comparação com o controle. O aumento da atividade de POD e SOD, bem como uma diminuição na atividade de CAT em resposta ao Cu, demonstra o envolvimento de um mecanismo protetor contra espécies reativas de oxigênio (ROS), enquanto o aumento de ROS resultou em maior dano ao DNA. Esses marcadores moleculares mencionados acima podem ser usados de forma eficiente para o biomonitoramento de ambientes aquáticos e conservação da ictiofauna comestível.