Efeitos de drogas farmacêuticas em espécies de água doce: uso integrado de ferramentas bioquímicas, fisiológicas e populacionais

Potential risks posed by pharmaceuticals, may result in adverse effects in environmentally exposed species, which need to be studied. Thus, the main objective of this thesis was to understand the effect of two classes of pharmaceutical compounds (neuroactive, and non-steroidal anti-inflammatory drugs) on species of aquatic organisms from different trophic levels, namely, producers (Lemna species) and a consumer of first order (microcrustaceans - Daphnia magna). Same specific questions were posed to address this issue: Are non-standard endpoints suitable to study pharmaceutical effects in macrophyte species? Is time of exposure a factor that can influence the type of biological response to pharmaceuticals, measured in macrophyte species? What type of interactions and responses might be obtained after co-exposing macrophytes to two drugs, being one of them also an endogenous compound?, Can a pharmaceutical compound provoke the same effects (type and extent) in organisms from different trophic levels? How D. magna functional endpoints respond to the chemical (pharmaceutical) and natural stress (fish kairomone), isolated and in combination? These objectives were addressed along five chapters, by using standard and non-standard ecotoxicological approaches from the individual to the populational level through an integrated use of physiological, biochemical and populational tools. The obtained results showed that the use of organisms of the same genus (but from different species) in ecotoxicological testing of chemicals may result in different results as to their toxicity; we concluded that plant-based, non-standard ecotoxicological parameters are suitable and promising tools for ecotoxicological evaluation of pharmaceuticals. It was also possible to observe that time is a factor that contributes to the toxicity of pharmaceutical drugs in aquatic plants, by modulating not only the extent of the toxic response, but especially the type of the toxic effects. A contaminant that also is an endogenous compound produced by plants can modulate the challenged macrophyte species responses. In general, pharmaceutical drugs showed an eminently speciesspecific toxicity, whose effects were altered according to the type of drug, its levels, duration of exposure, and co-occurrence of other bioactive substances in the media. And finally, the results presented the capacity of interaction between an anthropogenic and natural stressor influencing in microcrustaceans responses to these stressors. In conclusion, pharmaceutical drugs have been shown be very toxic to aquatic organisms; the use of aquatic plants in ecotoxicological assessments is thus a valuable tool, whose use requires the proposal of novel methodologies and test guidelines, or the revision of already in place standard methods, considering their overall advantages as test organisms. In addition, increased ecological relevance of data obtained from crustacean-based tests must encompass the co-occurrence of natural stressors, whose effects go well beyond toxicity by itself, by changing the life traits of exposed organisms, thereby altering population features of exposed organisms. New experimental designs and approaches need be developed and applied to try understanding the toxicological effects of a complex environment as aquatic ecosystems, principally, when considering the use aquatic plant species, and freshwater crustaceans as test organisms.Os riscos potenciais apresentados pelos produtos farmacêuticos podem resultar em efeitos adversos em espécies ambientalmente expostas, que precisam ser estudadas. Assim, o principal objetivo desta tese foi compreender o efeito de duas classes de compostos farmacêuticos (anti-inflamatórios não esteróides e neuroativos) em espécies de organismos aquáticos de diferentes níveis tróficos, produtores (Lemna spp.) e um consumidor de primeira ordem (microcrustáceo - D. magna). Sendo assim, algumas questões foram elaboradas para abordar esta questão: os parâmetros não padronizados são adequados para estudar os efeitos de compostos farmacêuticos em espécies de macrófitas? O tempo de exposição é um fator que pode influenciar o tipo de resposta biológica aos produtos farmacêuticos, avaliados em espécies de macrófitas? Que tipo de interações e respostas podem ser obtidas após a coexposição de macrófitas a dois medicamentos, sendo um deles também um composto endógeno? Um composto farmacêutico pode provocar os mesmos efeitos (tipo e extensão) em organismos de diferentes níveis tróficos? Como endpoints funcionais de D. magna respondem ao estresse químico (farmacêutico) e natural (kairomona de peixe), isolado e em combinação? Esses objetivos foram desenvolvidos ao longo de cinco capítulos, usando abordagens ecotoxicológicas padrão e não padronizadas, do indivíduo ao nível populacional, através do uso integrado de ferramentas fisiológicas, bioquímicas e populacionais. Os resultados obtidos mostraram que o uso de organismos do mesmo gênero (mas de espécies diferentes) em testes ecotoxicológicos de produtos farmacêuticos pode gerar resultados diferentes quanto à sua toxicidade; concluímos que parâmetros ecotoxicológicos não padronizados, baseados em plantas aquáticas, são ferramentas adequadas e promissoras para avaliação ecotoxicológica de produtos farmacêuticos. Também foi possível observar que o tempo é um fator que contribui para a toxicidade de fármacos em plantas aquáticas, modulando não apenas a extensão da resposta tóxica, mas principalmente o tipo dos efeitos tóxicos. Um contaminante que também é um composto endógeno produzido pelas plantas pode modular as respostas das espécies de macrófitas submetidas a um stress. Em geral, os medicamentos mostraram uma toxicidade eminentemente espécie-específica, cujos efeitos foram alterados de acordo com o tipo de medicamento, seus níveis, duração da exposição e co-ocorrência de outras substâncias bioativas no meio. E, finalmente, os resultados apresentaram a capacidade de interação entre um estressor antropogênico e natural, influenciando nas respostas dos microcrustáceos aos mesmos. Em conclusão, as drogas farmacêuticas têm se mostrado muito tóxicas para os organismos aquáticos; o uso de plantas aquáticas em avaliações ecotoxicológicas é, portanto, uma ferramenta valiosa, cujo uso requer a proposta de novas metodologias e diretrizes de teste ou a revisão de métodos padrão já em vigor, considerando suas vantagens gerais como organismos-teste. Além disso, a crescente relevância ecológica dos dados obtidos em testes baseados em crustáceos deve abranger a co-ocorrência de estressores naturais, cujos efeitos vão muito além da toxicidade por si só, alterando as características de vida dos organismos expostos, alterando assim as propriedades da população dos organismos expostos. Novos desenhos e abordagens experimentais precisam ser desenvolvidos e aplicados para tentar entender os efeitos toxicológicos de um ambiente complexo como ecossistemas aquáticos, principalmente quando se considera o uso de espécies de plantas aquáticas e crustáceos de água doce como organismos-teste.Programa Doutoral em Biologia e Ecologia das Alterações Globai

Ensinando ciências: um enfoque em meio ambiente e energia

Contemporary society sought comfort with their daily activities without worrying too with the way that this is achieved. This seeking, with the passage of time has caused crises, such as the energy. Moreover, the environment suffers constant damage with lack o f perception of the population, initially in the improper disposal of products and the overuse of others. With this Environmental Education emerges as an attempt to raise awareness about these issues enabling the population a way to form an opinion on the most critical environmental issues. Therefore, the objective of this study was to develop different theoretical and practical activities in order to approach the students of environmental issues. The activities took place in the form of weekly meetings with students in which we adopted the methodological plurality to work with the themes. With this we can say that yes there is a certain awareness, not by all students, but mostly about the importance of the environment and its conservation.A sociedade contemporânea buscou um maior conforto em suas atividades cotidianas, sem se preocupar demasiadamente com a forma com que este seja alcançado. Essa busca, com o passar do tempo provocou crises, como exemplo a energética. Além disso, o meio ambiente sofre constantes prejuízos com a falta de percepção da população, inicialmente no descarte inadequado de produtos e no uso exagerado de outros. Com isso a Educação Ambiental surge como tentativa de conscientização sobre essas questões possibilitando à população uma maneira de formar uma opinião mais crítica sobre as questões ambientais. Assim, o objetivo deste estudo foi elaborar diferentes atividades teórico-práticas com a finalidade aproximar os alunos das questões ambientais. As atividades ocorreram na forma de encontros semanais com os alunos nos quais adotou-se a pluralidade metodológica para o trabalho com os temas. Com isso pode-se dizer que existe sim uma certa consciência, não por parte de todos os alunos, mas de sua maioria, sobre a importância do meio ambiente e sua conservação

A Educação Ambiental Escolar sob a perspectiva dos Professores do Ensino Médio (Ilha Solteira, SP)

A crise ambiental mundial vem mobilizando ações e debates sobre o tema há mais de 40 anos, tendo seu início com as conferências internacionais, tal como a Estocolmo em 1972. No Brasil em 1999, em decorrência das discussões mundiais sobre a temática, se deu a criação da Política Nacional de Educação Ambiental, que menciona a obrigatoriedade da inserção da Educação Ambiental (EA) em todos os níveis e modalidades de ensino de forma multidisciplinar. Nesse sentido, o presente trabalho teve como objetivo, investigar a formação, atuação e dificuldades de professores do Ensino Médio em relação à EA no ambiente escolar. A pesquisa aqui exposta é de natureza qualitativa e o levantamento de dados foi realizado por meio de questionários aplicados aos professores da rede pública e privada do município de Ilha Solteira-SP. A análise dos dados foi realizada com base na análise textual (com categorização) e realização de análises de estatísticas descritivas. A classificação da EA desenvolvida nas escolas é tida como insatisfatória pelos professores, apresentando visões pessimistas sobre o seu desenvolvimento, evidenciando a necessidade de maior inserção da temática ambiental na formação inicial de professores, bem como a oferta de formação continuada que visem contribuir na inserção de questões ambientais no ambiente escolar

Estudio de caso de una escuela pública de Sorocaba/SP: monitoramiento de la calidad del agua hasta la clase

Este trabalho apresenta o projeto de extensão “Observando o Rio Sorocaba: União Pró-Tietê” que tem como objetivo o monitoramento da qualidade da água do Rio Sorocaba e intervenções educacionais. Neste trabalho foram apresentados os resultados das intervenções educacionais em 145 alunos de uma escola municipal da cidade de Sorocaba/SP. Para tanto, foram ministradas aulas Educação Ambiental (EA) com atividades lúdicas e dinâmicas durante o primeiro semestre de 2015. Depois das aulas, foi aplicado um questionário com os alunos como norteador para as próximas atividades. Os resultados demostraram o empenho e clareza de alguns alunos que indicam de forma segura assuntos avançados, entretanto, também foi possível verificar uma lacuna nas intervenções que foi a inserção do homem como parte integrante do meio ambiente. Deste modo, com a inserção deste conceito, os alunos foram capazes de compreender que eles e a sociedade são uma poderosa ferramenta das mudanças dos padrões sociais em prol da melhoria da qualidade ambiental.This paper presents the extension project "Observing the Sorocaba River: Pro-Tiete Union" which aims at monitoring the water quality of Sorocaba River and having educational interventions. In this work, the qualitative results of educational interventions with 134 students of a municipal school in Sorocaba were presented. For this purpose, classes of environmental education (EE) were taught with playful and dynamic activities during the first half of 2015. After the classes, a questionnaire was administered to students as a guide for future activities. The results show students´ commitment and clarity regarding the issues that were presented ; however, it was also possible to see a gap in the sensitization, as the inclusion of men as an integral part of the environment. Thus, with the inclusion of this concept, students will be able to understand that the society and themselves are a powerful tool for changes of social standards in order to improve environmental quality.Este trabajo ha dado como resultado el proyecto de extensión "Mirando el río Sorocaba: Pro-Tieté Unión", que tiene por objeto el control de la calidad del agua del río Sorocaba y las intervenciones educativas. En este trabajo se presentan los resultados cualitativos de las intervenciones educativas sobre 134 estudiantes de una escuela municipal en la ciudad de Sorocaba. Por lo tanto, las clases se imparten educación ambiental (EA) com actividades lúdicas y dinámicas durante la primera mitad de 2015. Después de la escuela, se administró un cuestionario a los estudiantes como guía para futuras actividades. Los resultados muestran el compromiso y la claridad de algunos estudiantes indican temas avanzados de modo seguro, sin embargo, también era posible ver un hueco en la intervenciones de los cuales fue la inclusión del hombre como una parte integral del medio ambiente. Por lo tanto, con la inclusión de este concepto, los estudiantes serán capaces de entender que ellos y la sociedad son una poderosa herramienta de cambio de las normas sociales con el fin de mejorar la calidad ambiental

O PANORAMA DAS PUBLICAÇÕES SOBRE EDUCAÇÃO AMBIENTAL NA EDUCAÇÃO DE JOVENS E ADULTOS NOS ÚLTIMOS DEZ ANOS (2005-2014)

A presente pesquisa teve como objetivo analisar a inserção da Educação Ambiental (EA) na Educação de Jovens e Adultos (EJA) brasileira nos últimos dez anos (2005-2014) e realizar um panorama da mesma. Para tanto, a pesquisa do tipo estado da arte foi realizada selecionando-se oito revistas de acordo com sua classificação Qualis de periódicos da CAPES, os artigos selecionados, de acordo com o tema de interesse foram analisados e então procedeu-se a construção de um panorama da inserção da EA na EJA. Do total de trabalhos encontrados nesse período apenas 1,42% falam sobre o assunto em questão, desses três envolvem a educação não-formal e seis a educação formal. O tipo de pesquisa predominante é a participativa e as atividades envolvem aulas teórico-práticas, dinâmicas e jogos. A percepção de meio ambiente dos envolvidos é naturalista. Pode-se dizer que a inserção da EA na EJA no Brasil é algo insipiente, porém necessária. É preciso uma pesquisa mais abrangente sobre o estado da arte a real inserção da EA na EJA no país

Toxicidade de cádmio e zinco em Danio rerio: comparação entre valores permitidos em legislação para proteção da vida aquática e a potencial atuação como interferentes endócrinos

A contaminação dos ambientes aquáticos por metais é uma preocupação mundial, pois são elementos bioacumulativos e persistentes. Diversos desses compostos possuem a capacidade de alterar o sistema endócrino (denominados interferentes endócrinos – IE), sendo o cádmio (Cd) e o zinco (Zn) suspeitos dessa atuação, segundo a literatura. Para verificação dessa potencialidade algumas análises biológicas são indicadas como: 1) a realização do teste de dessorção no auxílio ao posterior cálculo do fator de bioconcentração (FBC), para detecção do real valor incorporado do contaminante pelo organismo e predição dos efeitos tóxicos causados; 2) análises histológicas de órgãos como as gônadas e o fígado e 3) análise de vitelogenina (VTG) no fígado de machos. Dessa forma o objetivo deste trabalho foi averiguar a atuação endócrina dos metais Cd e Zn em concentrações permitidas em ambientes aquáticos para a proteção da vida aquática por meio de: a) estudo do tempo de dessorção de Cd e Zn da parte externa do organismo; b) determinação do FBC de Cd e Zn em D. rerio após exposição crônica; c) avaliação da possibilidade de Cd e Zn provocarem alterações histológicas em gônada e fígado de machos e fêmeas de D. rerio e d) análise da capacidade de Cd e Zn em induzir a produção de VTG no fígado de machos de D. rerio. Para a realização do teste de dessorção, organismos adultos de D. rerio, foram expostos por 72 horas a Cd (1 µg de Cd/L) e Zn (180 µg de Zn/L) seguindo-se a lavagem do organismo-teste em ácido nítrico 2% por diferentes tempos (0h; 5; 60; 90; 120; 150 e 180 minutos) e posterior construção da curva de dessorção. As análises de FBC, histologia e histoquímica foram realizadas após exposição crônica (21 dias) em regime semi-estático, com troca total da solução a cada 72 horas, em separado a concentrações permitidas por legislação nacional (1 µg de Cd/L e 180 µg de Zn/L) e internacional (0,25 µg de Cd/L e 120 µg de Zn/L) para proteção da vida aquática. Desse modo, após o final da exposição organismos foram levados a digestão, leitura da concentração do contaminante e o FBC foi calculado, bem como machos e fêmeas foram sacrificados e passaram por procedimento de preparo histológico, corados com hematoxilina e eosina e análise qualitativa de gônada e fígado e machos após preparo histológico sofreram marcação histoquímica para detecção de VTG no fígado. Pelos resultados obtidos, verificou-se que a dessorção dos metais apresentou diferença, sendo a dessorção de Cd realizada em 90 minutos e a de Zn em 60 minutos; a bioconcentração de Cd foi semelhante nas duas concentrações de exposição e a de Zn foi inversamente proporcional à concentração exposta. As análises histológicas mostraram que Cd e Zn provocam alterações de forma pronunciada tanto em gônadas quanto em fígados de fêmeas, enquanto gônadas de machos não sofreram graves alterações e os fígados apresentaram lesões que podem comprometer o funcionamento do órgão, além disso, observou-se a produção de VTG no fígado de machos de D. rerio expostos a Cd e Zn. Por fim, a união das técnicas utilizadas comprova que Cd e Zn, mesmo em concentrações permitidas por legislação são capazes de atuarem como IE em D. rerio, necessitando de mudanças na legislação para valores mais restritivos com a finalidade de garantir a saúde endócrina dos organismos aquáticos.The contamination of aquatic environments by metals is a global concern because they are bioaccumulative and persistent elements. Several such compounds have the ability to change the endocrine system (called endocrine disruptors - ED), and cadmium (Cd) and zinc (Zn) that suspicious activity, according to the literature. To verify the potential some biological analyzes are given as: 1) the realization of the desorption test to aid the subsequent calculation of bioconcentration factor (BCF), for determining the real corporate value of the contaminant by the body and prediction of toxic effects; 2) histological analysis of organs such as the gonads and liver and 3) analysis of vitellogenin (VTG) in the liver of males. Thus the aim of this study was to determine the endocrine actions of Cd and Zn in allowed concentrations in aquatic environments for the protection of aquatic life through: a) study time desorption of Cd and Zn from outside the body; b) determination of CBF of Cd and Zn in D. rerio after chronic exposure; c) assessment of the possibility of Cd and Zn cause histological changes in the liver and gonads of males and females of D. rerio d) analysis of the ability of Cd and Zn in inducing the production of VTG in the liver of males of D. rerio. To perform the desorption test, adult organisms of D. rerio were exposed for 72 hours Cd (1 µg/L of Cd) and zinc (180 µg/L of Zn) followed by washing of the organism under test 2% nitric acid for different times (0 h, 5, 60, 90, 120, 150 and 180 minutes) and subsequent construction of desorption curve. The analyses of BCF, histologic and histochemical were performed after chronic exposure (21 days) under semi-static system, with complete exchange of the solution every 72 hours in separat concentrations allowed by national legislation (1 µg of Cd/L and 180 µg of Zn/L) and international (0.25 µg Cd/L and 120 µg Zn/L) for protection of aquatic life. Thus, after the end of exposure organisms were taken digestion, of the contaminant concentration of the reading and the CBF was calculated as well as males and females were euthanized and underwent histological preparation procedure, stained with hematoxylin and eosin and qualitative analysis of gonads and liver histological was performed and males after preparing suffered histochemical staining VTG detection in the liver. This waythe desorption of metals it was different, with desorption of Cd performed in 90 minutes and Zn in 60 minutes, the bioconcentration of Cd was similar in both exposure concentration and the Zn was inversely proportional to the concentration exposed, histological analyzes show that Cd and Zn cause pronounced changes in both gonads, as in female livers, but the gonads of male suffered no serious changes and livers showed lesions that can compromise the function of organ, besides, it was observed VTG production in the liver D. rerio males exposed to Cd and Zn. Finally, the union of techniques shows that Cd and Zn, even at concentrations allowed by law are able to act as IE in D. rerio, requiring changes in legislation for more stringent values in order to ensure the endocrine health organisms water.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES

Single and combined effects of the drugs salicylic acid and acetazolamide: Adverse changes in physiological parameters of the freshwater macrophyte, Lemna gibba

Pharmaceutical drugs are among the most used chemicals, for human and veterinary medicines, aquaculture and agriculture. Pharmaceuticals are biologically active molecules, having also environmental persistence, thereby exerting biological effects on non-target species. Among the most used pharmaceuticals, one may find salicylic acid (SA), a non-steroid anti-inflammatory drugs (NSAIDs), and acetazolamide (ACZ), a diuretic drug that acts by inhibiting the activity of carbonic anhydrase (CA). In this work, single and combined effects of SA and ACZ were assessed in the aquatic macrophyte Lemna gibba L., focusing on physiological parameters, namely photosynthetic pigments, (chlorophyll a, b and total (Chl a, b and TChl) as well as carotenoids (Car)). In addition, chemical biomarkers, namely, glutathione S-transferases (GSTs), catalase (CAT) and carbonic anhydrase (CA) activities, were also determined. The highest concentrations of ACZ, caused a decrease in the contents of all chlorophylls; this effect was however reverted by SA exposure. Both ACZ and SA levels caused a decrease in CA activity. Nevertheless, when in combination, this inhibition was not observed in plants exposed to the lowest concentration of these drugs. In conclusion, both pharmaceuticals have the capacity to cause alterations in L. gibba enzymatic activity and photosynthetic pigments content. Additionally, SA seems to exert a protective effect on this species against deleterious effects caused by ACZ.publishe

Investigation of potential behavioral and physiological effects of caffeine on D. magna

With the ever-increasing consumption of pharmaceutical compounds, their presence in the environment is now an undisputable reality. The majority of these compounds are released into the wild after their therapeutic use, as biotransformation products or in their original form. The presence of this class of compounds in the environment, due to their biological properties, can exert effects on non-target organisms, with adverse consequences. In addition, some bioactive substances, such as stimulants of the central nervous system, are also used by humans as part of their diet. The adverse consequences posed by such chemicals may be permanent or transient, if the exposure to xenobiotics is halted; it is thus of the paramount importance to study effects that result from long-term exposure to toxicants, but also the recovery of organisms previously exposed to such substances, especially if such chemicals may cause some type of addiction. Caffeine (1,3,7-trimethylxanthine) is a naturally occurring alkaloid found in many plants, being one of the most common stimulant/pharmaceutical compounds found in the environment. In addition, it is addictive, and strongly consumed by humans, a factor that contributes also for its continuous presence in the aquatic environment. The aim of this study was to evaluate the effects of environmentally relevant concentrations (0.08; 0.4; 2; 10; and 50 μg/L) of caffeine on behavior and physiological parameters (that are proxies of metabolic traits, such as oxygen uptake and glycogen content), in individuals of the freshwater crustacean species Daphnia magna, of distinct ages, and with or without a recovery period in the absence of caffeine. Regarding behavior, the results indicated that caffeine exposure altered the moved distance of the test organisms, but not according to a coherent pattern; low concentrations of caffeine reduced the movement of exposed daphnids, while higher levels did not have any measurable effect on this parameter. In addition, it was possible to identify subtle withdrawal effects (animals exposed to caffeine during 21 days and kept in uncontaminated media for 2 days). Regarding the other two studied parameters, caffeine exposure did not result in any significant modification in oxygen uptake and glycogen stores/reserves of the test organisms, in animals continuously exposed, or in those subjected to a recovery period, suggesting that despite a behavioral stimulatory effect, this was not followed by any metabolic change, and no addictive effect was possible to infer. The results showed that the presence of caffeine in environmental concentrations can induce mild behavioral effects at low, albeit realistic levels, but not capable of establishing clear biochemical changes.publishe