The use of the marine copepod - Nitokra sp. in the toxicity evaluation of dyes.

Orientadores: Gisela de Aragão Umbuzeiro, Guilherme Ribeiro LotufoDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de TecnologiaResumo: A produção e uso de corantes representam números relevantes no mundo e no Brasil. Efeitos ecotoxicológicos desses compostos, especialmente frente a organismos estuarinos e marinhos são ainda pouco explorados. Neste estudo avaliou-se a toxicidade dos azo corantes C.I. Disperse Red 1 e C.I. Disperse Red 13 para o copépodo estuarino Nitokra sp. avaliando efeitos adversos como a imobilidade e o sucesso de eclosão dos ovos antes e após tratamento fotoeletroquímico. Os corantes Disperse Red 1 e Disperse Red 13 apresentaram toxicidade para o teste de imobilidade com concentração efetiva CE50(96h) de 0,3 a 2,1 mg.L-1 (n=4) e 1,5 mg.L-1 (n=2), respectivamente. As concentrações que causaram efeitos adversos na taxa de eclosão de ovos foram maiores ou próximas à CE50 de imobilidade, demonstrando que esse endpoint não foi mais sensível como esperado. Testes realizados após o tratamento fotoeletroquímico dos mesmos corantes mostraram que a toxicidade tanto no teste de imobilidade quando no teste de sucesso de eclosão de ovos foi reduzida. Esse tratamento mostra-se promissor para o tratamento desses compostos, porém, cabe ressaltar que a utilização de sal para o tratamento é interferente e causa toxicidade quando descartado ou disposto em ambientes de água doceAbstract: Production and use of dyes represent relevant numbers in the world and in Brazil. Ecotoxicological effects of these compounds, especially to estuarine and marine organisms are unknown. This study evaluated the toxicity of the azo dye CI Disperse Red 1 and CI Disperse Red 13 to an estuarine copepod Nitokra sp. evaluating adverse effects measured as immobility and egg hatching success before and after photoelectrochemical treatment. Both dyes Disperse Red 1 and Disperse Red 13 were toxic with immobility effective concentration EC50 (96h) in the range of 0.3 to 2.1 mg.L-1 (n= 4) and 1.5 mg.L-1 (n= 2), respectively. The concentrations that caused adverse effects on the success of eggs hatching were higher or close to the EC50 immobility, demonstrating that this is not the most sensitive endpoint as expected. Tests performed after photoelectrochemical treatment showed that the toxicity of both tests was reduced. This treatment shows promise for the treatment of these compounds, however, it is worth noting that the use of salt for treatment is interfering and cause toxicity when discarded or disposed of in freshwater environmentsMestradoTecnologia e InovaçãoMestre em Tecnologi

Toxicity responses for marine invertebrate species of brazilian occurrence

To assess the risk of chemical contaminants it is desirable to derive toxicity data from representative species of the ecosystem intended to be protected. However, species of occurrence in Brazil are rarely used in toxicity tests, especially for marine and estuarine environments. To address this need, we evaluated the toxicity of different toxicants such as metals and organic compounds to marine invertebrates of Brazilian occurrence, representative from tropical regions and cultivated in laboratory. We used two epibenthic test species of Brazilian occurrence, Parhyale hawaiensis, a deposit feeding amphipod and Nitocra sp, a harpacticoid copepod. Nitocra sp. was more sensitive than other copepods to zinc, and more sensitive than P. hawaiensis to disperse dyes. Sensitivity species distribution revealed that Nitocra sp. and P. hawaiensis were similarly responsive as other marine species to zinc, and Nitocra sp. was among of the most sensitive species. Moreover, our study highlighted that organic compounds are poorly explored in toxicity evaluation with marine organisms; therefore, more studies need to be carried out to assess the toxicity of different substances using marine and estuarine organisms representative of tropical ecosystems

The marine amphipod Parhyale hawaiensis as a model in ecotoxicology

Ecossistemas marinhos e estuarinos são o destino final de muitos contaminantes, e a ecotoxicologia ainda enfrenta a falta de organismos modelo para esses ambientes. Para desenvolver e apresentar um organismo teste adequado para ser utilizado em estudos de laboratório e campo, métodos para o cultivo, endpoints e biomarcadores devem ser avaliados. O anfípode marinho Parhyale hawaiensis é um modelo para estudos de biologia evolutiva e embrionária, é mundialmente distribuído e fácil de manipular em laboratório e consequentemente um modelo interessante para estudos ecotoxicológicos. O objetivo desse trabalho é padronizar condições de cultivo, teste de toxicidade, e desenvolver biomarcadores no anfípode P. hawaiensis e aplicá-los para avaliar os efeitos de nanopartículas metálicas na exposição via alimentação. As condições de cultivo foram estabelecidas em água salina reconstituída (salinidade 30 ± 2), temperatura de 24 ± 2 oC, fotoperíodo de 12-12h luz/escuro, coral triturado como substrato, alimentação diária com ração de peixe, troca de água parcial e aeração constante. As condições de teste compreendem a utilização de microplaca de 96-poços, organismos <7 dias, um organismo por poço com 200 &#181;L de solução por 96 h. Zinco, cobre, prata, cádmio e amônia foram selecionados como substância teste e a sensibilidade de P. hawaiensis foi similar e dentro da faixa de outros anfípodes marinhos. As condições para expressão gênica em P. hawaiensis foram desenvolvidas para o gene de referência 18S, dois genes de metalotioneínas (MT) e dois genes de glutationa S-transferase (GST). Entretanto, os genes selecionados não foram diferencialmente expressos nas condições testadas. Sendo assim, a análise da expressão gênica global, RNA-seq, foi realizada com organismos adultos alimentados por 7 dias com alimento contaminado com nanopartículas de prata (Ag-NPs), AgCl e controle. A análise da expressão gênica global (RNA-seq) foi conduzida com sucesso e destacou diferenças na resposta entre machos e fêmeas, bem como nos tratamentos com AgCl e Ag-NP. A análise comparativa revelou genes comuns entre as duas formas de Ag estudadas, e mostrou respostas diferentes no tratamento com Ag-NP, portanto, efeitos adversos diferentes são esperados após a exposição à alimentação, e os genes diferencialmente expressos podem ser usados como potenciais biomarcadores. Os resultados demonstraram que P. hawaiensis é um bom modelo para testes de toxicidade com um protocolo miniaturizado e o RNA-seq foi aplicado com sucesso para investigar as diferenças entre a exposição via alimentação com AgCl e Ag-NP e pode revelar potenciais biomarcadores. Além disso, este estudo desenvolveu protocolos e fornece informações moleculares que podem ser usadas em estudos futuros com P. hawaiensis.Marine and estuarine ecosystems are the final destinations of many contaminants and ecotoxicology still faces the lack of model organisms for these environments. To develop and present a suitable test organism to be used in laboratory and field studies, methods for husbandry, ecotoxicity endpoints and biomarkers should be evaluated. The marine amphipod Parhyale hawaiensis is already a model for development and evolutionary studies, it is worldwide spread and easy to handle in the laboratory and so on an interesting model for ecotoxicology. The aim of this work is to standardize husbandry conditions, toxicity testing, and to develop molecular biomarkers in P. hawaiensis and apply them to evaluate the effect of metal nanoparticles in dietary exposure. The conditions for culturing were established in reconstituted seawater (30 ± 2 salinity), 24 ± 2 oC temperature, photoperiod 12-12 h light/dark, crushed coral as substrate, daily feeding with fish food, partial water exchange and constant aeration. Testing conditions comprised 96-well microplate, <7 days age organisms, one organism in each well containing 200 &#181;L of exposure media for 96 h. Zinc, copper, silver, cadmium and ammonia were selected as toxicants and sensitivity of P. hawaiensis were within the range of other marine amphipods. Gene expression conditions for P. hawaiensis were develop for the reference gene 18S, two metallothioneins (MT) and two glutathione-S-transferase (GST). However, selected target genes, analyzed by RT-qPCR, were not successful to detect differences in our treatment conditions. Thus, global gene expression analysis, RNA-seq, was conducted with adult organisms fed for 7 days to a contaminated food with silver nanoparticles (Ag-NPs), AgCl and control. Results highlighted differences between males and female\'s toxicity responses as well as AgCl and Ag-NP treatments. Comparison analysis revealed common genes expressed in both Ag forms, but also showed differences in Ag-NP treatment with both up and down regulated genes. Analysis are underway to better understand toxicity responses pathways. These results anticipate different responses to both Ag forms investigated, therefore different adverse effects are expected after feeding exposure to AgCl and Ag-NP and significative genes can be used as potential biomarkers. Our results demonstrated that P. hawaiensis is a good model for ecotoxicity tests with a miniaturized protocol and RNA-seq were successful applied to investigate the differences between AgCl and Ag-NP feeding exposure and could reveal promising biomarkers. Moreover, this study developed protocols and provide molecular information that can be used in future studies with P. hawaiensis