Uso de bagre amarelo (Cathorops spixii) como modelo biológico de exposição e efeito de contaminantes no complexo estuarino-lagunar Cananéia-Iguape-Peruíbe

Orientador : Prof. Dr. Ciro Alberto de Oliveira Ribeiro

Co-orientador : Prof. Dr. Denis Moledo de Sousa Abessa

Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia e Conservação. Defesa: Curitiba, 27/03/2015

Inclui referências : f. 175-187

Resumo: Diversas áreas protegidas marinhas e estuarinas (AMP) apresentam níveis moderados de contaminação porém, nestas áreas, as respostas biológicas nem sempre são evidentes. Desta forma, as avaliações de risco ambiental não devem se restringir às analises químicas do sedimento, mas também se faz necessário avaliar parâmetros biológicos que sejam capazes de indicar precocemente os potenciais efeitos de xenobióticos, como os biomarcadores. O primeiro objetivo deste trabalho foi utilizar um conjunto de biomarcadores bioquímicos (GPx, GST, GSH, danos em DNA, LPO, AChE) e somáticos (fator de condição) em diferentes órgãos-alvo (fígado, rim e brânquias) da espécie de peixe Cathorops spixii, e relacionar com os níveis de metais e As bioacumulados nos tecidos e com os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (PAHs) presentes na bile. Assim, foi avaliada a qualidade do ambiente aquático da AMP de Cananéia-Iguape-Peruíbe (APA-CIP) exposta a atividades de mineração pretérita e assentamentos urbanos. O segundo objetivo foi aplicar diferentes ferramentas moleculares e estruturais para investigar possíveis efeitos genotóxicos em C. spixii coletados na APA-CIP. Já o terceiro objetivo foi avaliar as correspondências, complementaridades ou conflitos entre as várias linhas de evidência na qualidade do sedimento da APA-CIP. Nestas análises são incluídos biomarcadores, biacumulação e linhas-de-evidência ?clássicas?, através de uma abordagem de ?peso de evidências?. O quarto objetivo foi estimar o potencial risco de exposição para a saúde humana através do consumo de C. spixii provenientes da APA-CIP. Os resultados confirmaram a utilidade do uso de biomarcadores na avaliação da biota exposta às fontes de poluição localizadas ao longo da APA-CIP. O fígado foi o órgão considerado mais sensível em termos de resposta subcelular, enquanto que as brânquias foram mais sensíveis para avaliar os biomarcadores de efeito. Os resultados indicaram que a APA-CIP é influenciada por duas fontes de contaminação: descargas provenientes do rio Ribeira de Iguape (RIR) e de áreas urbanas da cidade de Cananéia. Os resultados observados apartir do uso de diferentes ferramentas na avaliação da genotoxicidade mostraram que micronúcleos e alterações nucleares estão mais associadas com os níveis de metais bioacumulados nos tecidos do que as análises de danos em DNA. A aplicação dos índices de biomarcadores dentro de uma abordagem de peso-de-evidências mostrou que os índices que incorporam as lesões histopatológicas em C. spixii foram melhor associados com a toxicidade do sedimento, enquanto que os índices de biomarcadores, que incluem apenas as respostas subcelulares e celulares, foram melhor associados com níveis de metais bioacumulados. Os níveis de metais e As no músculo e fígado não se associaram com os níveis de contaminantes nos sedimentos, sugerindo diferentes níveis de biodisponibilidade para C. spixii ou a um mecanismo celular de eliminação destes compostos. As concentrações de Cd, Pb e As encontradas no músculo de C. spixii foram superiores aos níveis máximos permitidos para o consumo humano. Desta forma, o estudo mostra que existe risco de exposição para populações humanas e que mais atenção deve ser dirigida à proteção das AMPs, a fim de minimizar os riscos para a biota residente e para população humana. Palavras chave: biomonitoramento, ?peso-de-evidência?; qualidade do sedimento; qualidade de água, biomarcadores; avaliação de risco ambiental; risco a saúde humana

Abstract: Many marine and estuarine protected areas present moderate levels of contamination therefore biological responses are not so evident. Thus, environmental risk assessments should not be restricted to chemical sediment analysis, but it is also necessary to evaluate biological parameters that are able to early indicate the potential effects of xenobiotics, such as biomarkers. The first aim of current work was to investigate the role of a set of biomarkers (GPx, GST, GSH, DNA damage, LPO, AChE and condition index) in different target organs (liver, kidney and gills) of a demersal fish (Cathorops spixii) and its relationship with contaminants (metal body burdens on liver and muscle tissues and PAHs in bile), in order to assess the environmental quality of the Marine Protected Area of Cananéia-Iguape-Peruíbe (APA-CIP), affected by former mining activities and urban settlements. The second goal was to use different structural and molecular tools to detect possible genotoxic effects in C. spixii from the APA-CIP. The third aim was to assess correspondences, complementarity, or conflicts among multiple sediment quality LOEs, including biomarkers analyzes, through a WOE sediment-quality assessment. The fourth aim was to estimate the potential risk of the consumption of C. spixii from APA-CIP for human health. The results confirmed the usefulness of the biomarker approach for the identification of both seasonal and spatial variations in pollution sources around APA-CIP. The liver was found to be more responsive in terms of its antioxidant responses, whereas gills were found to be more responsive to biomarkers of effect. APA-CIP seems to be influenced by two sources of contamination: Ribeira de Iguape River (RIR) mouth and urban areas of Cananéia city. The results of different genotoxicity responses showed that micronucleus and nuclear alterations were more frequently associated with the metal body burdens than the analyses of DNA damage, which suggests that the first analyses are less vulnerable to the effects of confounding factors in mildly contaminated areas. The used of biomarker indices within a WOE approach showed that the biomarker index that incorporates histopathological lesions in resident fish was better associated with sediment toxicity and contamination, whereas the biomarker indices that included only sub-cellular and cellular responses were better associated with metals and As body burdens. Metals and As burdens in muscle or liver tissue, in turn, did not associate with sediment levels of these contaminants, suggesting that C. spixii have a mechanism of internal metal regulation. Cd, Pb, and As were found at concentrations above action levels for human consumption. The study of the risk of C. spixii consumption showed that, depending on the level of exposure of the local population, the levels of metals and As in C. spixii pose risk to human health. Taken altogether, the results of this study showed that more attention should be directed to the protection of MPA in order to minimize risks to the resident biota and sensitive human population. Key words: weight-of-evidence; factor analysis; sediment quality; histopathology; antioxidant responses; genotoxicity; environmental risk assessment, human health risk