Brain biomarkers in tench (Tinca tinca L.) after semi-static exposure to the pesticide carbofuran

David Hernández-Moreno, María Gil-Molinos, Simone Bertini, María Prado Míguez, Francisco Soler-Rodríguez, Marcos Pérez-López

Abstract


Background: The aquatic environment is continuously being contaminated with toxic chemical substances from industrial, agricultural and domestic activities. The identification of different biomarkers of such contamination is of great relevance to determine the potential impact of those xenobiotics on the health of organisms. Objective: To estimate the suitability of different biochemical brain biomarkers from tench in order to evaluate the environmental effect of an exposition to different concentrations of the pesticide carbofuran. Methods: The present study focused on the effect of a long-term exposure (28 days) to different concentrations (50, 100 and 200 μg/L) of the pesticide carbofuran on certain biochemical parameters of tench (Tinca tinca L.). Selected biomarkers for stress monitoring were malondialdehyde (MDA), as index of lipid peroxidation, and reduced glutathione (GSH). Moreover, acetylcholinesterase (AChE) activity was quantified as biomarker of effect on fish nervous system. Results: AChE activity was significantly inhibited in fish exposed to all concentrations of carbofuran after 14 and 21 days of exposure, returning to basal levels after this period with 50 and 100 μg/L. Moreover, significant decreases of MDA levels could be detected after 14 and 21 days of exposure to 200 μg/L, lasting until the end of the experiment. GSH levels decreased after 14 and 21 days of exposure to 100 and 200 μg/L; nevertheless, GSH recovered basal levels at the end of the experiment. Conclusion: All the three biochemical parameters assessed -mainly inhibition of AChE activity- could be adequate biomarkers of early exposition (less than 14 days) to low doses of carbofuran in biomonitoring programs, being MDA reduction also related to longer exposure.

Keywords: biomarkers; carbamate; ecotoxicology; fish; lipid peroxidation; pesticide; tench; xenobiotics.

 

Resumen

Antecedentes: El ambiente acuático está continuamente contaminado con sustancias químicas tóxicas provenientes de actividades industriales, agrícolas y domésticas. La identificación de diferentes biomarcadores de dicha contaminación es de gran relevancia para determinar el impacto potencial de esos xenobióticos en la salud de los organismos. Objetivo: Estimar la idoneidad de diferentes biomarcadores cerebrales bioquímicos de tenca para evaluar el efecto ambiental de una exposición a diferentes concentraciones del pesticida carbofurano. Método: El presente estudio se centró en los efectos de una exposición a largo plazo (28 días) a diferentes concentraciones (50, 100 y 200 μg/L) del pesticida carbofurano sobre determinados parámetros bioquímicos de la tenca (Tinca tinca L.). Los biomarcadores seleccionados para el control del estrés fueron el malondialdehído (MDA), como indicador de peroxidación lipídica, y el glutatión reducido (GSH). Además, se cuantificó la actividad acetilcolinesterasa (AChE), como biomarcador de efecto sobre el sistema nervioso del pez. Resultados: La actividad AChE se inhibió significativamente en los peces expuestos a todas las concentraciones de carbofurano después de 14 y 21 días de exposición, regresando a los niveles basales tras este periodo en las exposiciones con 50 y 100 μg/L. Así mismo se detectaron descensos significativos de los niveles de MDA tras 14 y 21 días de exposición con 200 μg/L, manteniéndose hasta el final del experimento. Los niveles de GSH descendieron tras 14 y 21 días de exposición con 100 y 200 μg/l; sin embargo, los niveles basales se recuperaron al final del experimento. Conclusión: Los tres parámetros bioquímicos evaluados, pero principalmente la inhibición de la actividad de AChE, podrían usarse como biomarcadores de exposición temprana (menos de 14 días) a bajas dosis de carbofurano en programas de biomonitorización, estando la reducción de MDA también relacionada con exposiciones más prolongadas.

Palabras clave: biomarcadores; carbamato; ecotoxicología; peces; peroxidación lipídica; pesticida; pez; tenca; xenobióticos.

 

Resumo

Antecedentes: O meio aquático está sendo continuamente contaminado com substâncias químicas tóxicas de atividades industriais, agrícolas e domésticas. A identificação de diferentes biomarcadores de tal contaminação é de grande relevância para determinar o impacto potencial desses xenobióticos na saúde dos organismos. Objetivo: Estimativa da idoneidade de várias biomarcadores cerebrais bioquímicos de tenca para avaliar o efeito ambiental de uma exposição a diferentes concentrações do pesticida carbofurano. Método: O presente estudo centrou-se no efeito de uma exposição a longo prazo (28 dias) a diferentes concentrações (50, 100 e 200 μg/L) do pesticida carbofurano em certos parâmetros bioquímicos da tenca (Tinca tinca L.). Os biomarcadores selecionados para o monitoramento do estresse foram malondialdeído (MDA), como índice de peroxidação lipídica e glutationa reduzida (GSH). Além disso, a atividade da acetilcolinesterase (AChE) foi quantificada, como biomarcador de efeito sobre o sistema nervoso do peixe. Resultados: A atividade de AChE foi significativamente inibida em peixes expostos a todas as concentrações de carbofurano após 14 e 21 dias de exposição, voltando aos níveis basais após esse período com 50 e 100 μg/L. Além disso, as diminuições significativas dos níveis de MDA podem ser detectadas após 14 e 21 dias de exposição a 200 μg/L, até o final do experimento. Os níveis de GSH diminuíram após 14 e 21 dias de exposição a 100 e 200 μg/L, porém GSH recuperou os níveis basais no final do experimento. Conclusão: Todos os três parâmetros bioquímicos avaliados, mas principalmente a inibição da atividade AChE, podem ser biomarcadores adequados de exposição precoce (menos de 14 dias) a baixas doses de carbofurano em programas de biomonitorização, sendo a redução de MDA também relacionada a exposições mais longas.

Palavras-chave: biomarcadores; carbamato; ecotoxicologia; peroxidação lipídica; peixe; pesticida; tenca; xenobioticos.


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DOI: https://doi.org/10.17533/udea.rccp.v32n3a08 Abstract : 27 PDF : 54

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