Efeitos hematológicos, bioquímicos, genotóxicos, histopatológicos e reprodutivos de concentrações ambientais de ciprofloxacina em peixe neotropical

Orientadora: Profa. Dra. Helena Cristina da Silva de Assis

Coorientadores: Prof. Tárcio Teodoro Braga e Profa. Dra. Keite Nogueira

Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia e Conservação. Defesa : Curitiba, 19/09/2022

Inclui referências

Resumo: A ciprofloxacina (CIP) é um antibiótico comumente encontrado em ambientes aquáticos, porém pouco se sabe sobre seu efeito em organismos não-alvo. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da exposição prolongada a concentrações ambientais de CIP (1, 10 e 100 µg.L-1) em peixes machos e fêmeas de Rhamdia quelen. Após 28 dias de exposição, os peixes foram anestesiados para retirada de sangue para avaliação de biomarcadores hematológicos, genotóxicos e hormonais. Após a eutanásia, o cérebro foi coletado para análise de biomarcadores bioquímicos e neurotransmissores, o músculo para a atividade da AChE. As brânquias, fígado, gônadas e rim posterior foram removidos para análise de biomarcadores bioquímicos, genotóxicos e histopatológicos. Índices somáticos também foram avaliados. Os resultados mostraram que a CIP causou estresse oxidativo nas brânquias de machos (à 1 e 100 µg.L-1) e fêmeas (à 1 e 10 µg.L-1). Além disso, a CIP (à 10 e 100 µg.L-1) causou danos histopatológicos às brânquias, como o descolamento epitelial da lamela secundária e hiperplasia lamelar com fusão lamelar, de forma concentraçãodependente. No sangue, diminuiu o número de leucócitos (à 10 e 100 µg.L-1 CIP em fêmeas e à 100 µg.L-1 em machos), aumentou o número de trombócitos (à 100 µg.L- 1 em machos), causou genotoxicidade (10 e 100 µg.L-1 em machos e em todos os tratamentos na fêmea), houve alterações nucleares morfológicas (à100 µg.L-1) e apoptose de eritrócitos (em machos à 10 e 100 µg.L-1 , e em fêmeas à 100 µg.L-1). No cérebro, causou neurotoxicidade (à 10 e 100 µg.L-1). No fígado, houve estresse oxidativo (à 1 e 100 µg.L-1), genotoxicidade (nos machos à 1 µg.L-1) e apoptose de hepatócitos (em todos os tratamentos nas fêmeas e à 1 µg.L-1 nos machos). O índice histopatológico aumentou, com alterações como infiltração leucocitária, esteatose e foco necrótico (à 100 µg.L-1). Nas gônadas, a maior concentração de CIP aumentou os oócitos vitelogênicos nas fêmeas e estimulou a espermatogênese nos machos. No rim posterior, CIP causou genotoxicidade (nas fêmeas à 1 e 100 µg.L-1) e necrose de células renais em fêmeas (à 100 µg.L-1). Alterou a histoarquitetura normal do parênquima renal, com alterações degenerativas, como infiltração leucocitária, presença de adipócitos no estroma, necrose e extensa área de hemorragia (à 10 µg.L- 1). A 100 µg.L-1 observou-se a presença de adipócitos no estroma e necrose (nos machos) e necrose (nas fêmeas). Em adição, no tecido renal também houve aumento no Índice de Bernet e da incidência de Centros de Melanomacrófagos (MMCs) após a exposição dos peixes a 10 e 100 µg.L-1. Houve diferenças nas respostas dos biomarcadores hematológicos, bioquímicos (estresse oxidativo) e de genotoxicidade em relação ao sexo. Portanto, esses dados mostraram que a CIP pode causar efeitos tóxicos à saúde de Rhamdia quelen, mesmo na menor concentração, geralmente presente em águas superficiais que podem ser utilizadas para abastecimento público. Houve diferenças nas respostas de biomarcadores hematológicos, bioquímicos e de genotoxicidade em relação ao sexo. Estas alterações podem ter efeitos em nível de organismo, que por sua vez, podem refletir no âmbito de população, podendo causar perturbações ecológicas.

Abstract: Ciprofloxacin (CIP) is an antibiotic commonly found in aquatic environments, however little is known about its effect on non-target organisms. This study aimed to evaluate the effect of prolonged exposure to environmental concentrations of CIP (1, 10, and 100 µg.L-1) in male and female fish of Rhamdia quelen. After 28 days of exposure, the fish were anesthetized to remove blood for evaluation of hematological, genotoxic, and hormonal biomarkers. After euthanasia, the brain was collected for analysis of biochemical and neurotransmitter biomarkers, muscle for AChE activity. The gills, liver, gonads, and posterior kidney were removed for analysis of biochemical, genotoxic, and histopathological biomarkers. Somatic indices were also evaluated. The results showed that CIP caused oxidative stress in the gills of males (at 1 and 100 µg.L-1) and females (at 1 and 10 µg.L-1). Furthermore, CIP (at 10 and 100 µg.L-1) caused histopathological damage to the gills, such as epithelial detachment of the secondary lamella and lamellar hyperplasia with lamellar fusion, in a concentration-dependent manner. In the blood, the number of leukocytes decreased (at 10 and 100 µg.L-1 CIP in females and at 100 µg.L-1 in males), increased the number of thrombocytes (at 100 µg.L-1 in males), caused genotoxicity (10 and 100 µg.L-1 in males and in all treatments in females), there were morphological nuclear alterations (à100 µg.L-1) and erythrocyte apoptosis (in males at 10 and 100 µg.L-1 , females at 100 µg.L- 1). In the brain, it caused neurotoxicity (at 10 and 100 µg.L-1). In the liver, there was oxidative stress (at 1 and 100 µg.L-1), genotoxicity (in males at 1 µg.L-1) and hepatocyte apoptosis (in all treatments in females and at 1 µg.L-1 in males). The histopathological index increased, with alterations such as leukocyte infiltration, steatosis and necrotic focus (at 100 µg.L-1). In the gonads, the highest concentration of CIP increased vitellogenic oocytes in females and stimulated spermatogenesis in males. In the posterior kidney, CIP caused genotoxicity (in females at 1 and 100 µg.L-1) and renal cell necrosis in females (at 100 µg.L-1). It altered the normal histoarchitecture of the renal parenchyma, with degenerative alterations, such as leukocyte infiltration, presence of adipocytes in the stroma, necrosis and extensive area of hemorrhage (at 10 µg.L-1). At 100 µg.L-1, the presence of adipocytes in the stroma and necrosis (in males) and necrosis (in females) were observed. In addition, in renal tissue there was also an increase in the Bernet Index and the incidence of Melanomacrophage Centers (MMCs) after fish exposure to 10 and 100 µg.L-1. There were differences in the responses of hematological, biochemical (oxidative stress) and genotoxicity biomarkers in relation to sex. Therefore, these data showed that CIP can cause toxic health effects of Rhamdia quelen, even at the lowest concentration, usually present in surface water that can be used for public supply. There were differences in the responses of hematological, biochemical and genotoxicity biomarkers in relation to sex. These changes can have effects at the organism level, which in turn can reflect at the population level, and can cause ecological disturbances.