Biomarcadores de contaminação ambiental: atividade mitocondrial e lisossômica em peixes expostos a biodiesel e blenda
Autor(es):
CRUZ, ANDRÉA CRISTINA SANTOS DA
Palavras Chaves:
Não informado
Ano de Publicação:
2013
Resumo:
O biodiesel é um combustível renovável, derivado de óleos vegetais e/ou gorduras animais, obtido geralmente por transesterificação metílica. Apresenta-se como uma das opções viáveis para substituir o diesel fóssil principalmente por reduzir consideravelmente as emissões de gases do efeito estufa. Entretanto, as frações solúveis em água (FSA) deste combustível quando atingem corpos d´água, podem ser tóxicas para diversos organismos, devido à liberação do metanol resultante do processo de reversão da reação de transesterificação. Tendo em vista a crescente produção, o transporte e a utilização desses combustíveis, a consequente extensão de danos ao ambiente necessita ser melhor avaliada. Peixes têm-se mostrado como bons modelos biológicos para avaliação de toxicidade através de biomarcadores, levando à decisões preventivas. Os biomarcadores envolvem respostas orgânicas de aviso, detectadas antes que os impactos sejam manifestados em níveis de organização biológica mais altos. As mitocôndrias e os lisossomos são orgânulos celulares envolvidos em diversos mecanismos essenciais para o funcionamento celular, e, portanto, suscetíveis às mínimas variações ambientais. A determinação da atividade respiratória das mitocôndrias, assim como da atividade lisossômica se constituem em importantes parâmetros para a avaliação de dano celular de organismos expostos a poluentes diversos. O presente trabalho objetivou fornecer os parâmetros necessários para possibilitar o uso rotineiro destes testes aplicáveis à detecção da toxicidade do biodiesel e de blendas. A aplicação dos referidos testes em peixes mostrou-se eficiente na avaliação da atividade respiratória mitocondrial; os resultados mostraram que o consumo endógeno de oxigênio nas mitocôndrias isoladas de fígado de tilápias foi inibido significativamente quando submetidos à FSA da blenda (B5), provavelmente devido aos elevados teores de hidrocarbonetos monoaromáticos (BTEX) presentes na fração solúvel. Contrariamente, quando os peixes foram expostos a FSA do biodiesel (B100), as mitocôndrias isoladas apresentaram aumento no consumo endógeno de oxigênio, possivelmente devido à integridade das membranas desses orgânulos e a consequente manutenção de seu metabolismo energético. A atividade da fosfatase ácida, como biomarcador bioquímico, respondeu de forma eficaz na avaliação da toxicidade das frações solúveis de B5 e de B100, independentemente do sistema de exposição utilizado - in vivo ou in vitro. O resultado das analises químicas subsidiaram as analises
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ecotoxicológicas, apontando como compostos determinantes da toxicidade das FSA de B5 e B100, os hidrocarbonetos monoaromáticos e o metanol, respectivamente. As alterações no perfil lipídico das células hepáticas de peixes expostos aos combustíveis analisados foram sutis, não interferindo no metabolismo energético e enzimático desses animais. Contudo, os resultados dessa pesquisa apontam claramente que a toxicidade das FSA do B5 e do B100 interfere no metabolismo respiratório das mitocôndrias, assim como na integridade físico-química das membranas lisossômicas, alterando suas funções celulares, o que se reflete na fisiologia do organismo, podendo vir a alterar sua reprodução e sobrevivência; consequentemente, estes biomarcadores podem ser utilizados para prevenção de riscos ambientais.
Biodiesel is a renewable fuel derived from vegetable oils and/or fats obtained by transesterification, generally using methanol. It represents one of the viable options to replace fossil diesel mainly by reducing greenhouse gases emissions. However, the water soluble fraction (WSF) of this fuel or blends, can be toxic to many organisms, due to the release of methanol resulting from the reversibility of the transesterification reaction, if they reach water bodies. The evaluation of toxicity and the extent of damage to the environment must be assessed in light of the estimated increase in production and use of biodiesel. Fish have been shown to be good models for assessing biological toxicity through biomarkers, leading to preventive decisions. Biomarkers involve organic responses, detected before the impacts are manifested at higher levels of biological organization. Mitochondria and lysosomes are organelles involved in various cellular mechanisms essential for cell function, and therefore, susceptible to minimal environmental variations. The respiratory activity of mitochondria, as well as the lysosomal activity may be important parameters for the evaluation of cell damage in organisms exposed to various pollutants. This study aimed to provide the necessary parameters to enable the routine use of these tests applicable to the detection of toxicity of biodiesel or its blends. The application of these tests on fish proved to be effective in the evaluation of mitochondrial respiratory activity; the results showed that endogenous oxygen consumption in liver mitochondria of tilapia was significantly inhibited when submitted to the WSF blend (B5), probably due to high levels of monoaromatic hydrocarbons (BTEX) in the soluble fraction. Conversely, when the fish were exposed to biodiesel-WSF (B100), the mitochondria showed an increase in endogenous oxygen consumption, possibly due to the integrity of the membranes of these organelles and the subsequent maintenance of their energy metabolism. The acid phosphatase activity, as biochemical biomarker, responded effectively in the evaluation of the toxicity of soluble fractions B5 and B100, regardless of the exposure system used - in vivo or in vitro. The results of the chemical analysis subsidized ecotoxicological analysis, pointing compounds as determinants of WSF toxicity of B5 and B100, the monoaromatic hydrocarbons and methanol, respectively. Changes in lipid profile of liver cells of fish exposed to fuels analyzed were subtle, not interfering with the energy and enzymatic metabolism of the exposed fishes. However, the results of this study clearly indicate that the toxicity of the WSF B5 and B100 interfere with the respiratory metabolism of mitochondria, as well as the physical and chemical integrity of lysosomal membranes, altering cell function, which, when reflected in the physiology of the organism, may eventually change their reproduction and survival. Consequently these biomarkers can be used for prevention of environmental risks from the use of biodiesels and blends.
Key-words: Biomarkers, Water soluble fraction, Acid phosphatase, Mitochondrial respiration, Biodiesel.
Tipo do Trabalho:
Tese
Referência:
CRUZ, ANDRÉA CRISTINA SANTOS DA. Biomarcadores de contaminação ambiental: atividade mitocondrial e lisossômica em peixes expostos a biodiesel e blenda. 2013. 102 f. Tese (Doutorado em 2013) - Universidade Estadual do Ceará, , 2013. Disponível em: Acesso em: 24 de abril de 2024
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