Ecotoxicological effects of environmental stressors in the mussel Mytilus galloprovincialis

Dissertação de Mestrado Integrado em Medicina VeterináriaMytilus galloprovincialis (Mediterranean mussel) feeds through water filtration and for this reason among others it has been widely used as sentinel species in monitorization studies of environmental contamination and its effects in the marine environment. The objectives of the present study were:(i) to determine water physicochemical parameters and environmental biomarkers in M. galloprovincialis widely used in monitoring studies to assess environmental quality, and the effects of pollution and other environmental stressors in populations of wild organisms; (ii) to assess the toxicity of microplastics (MPs) and deltamethrin (DELT) individually and in mixture to M. galloprovincialis. In order to reach the first objective, mussels were collected in four different sampling sites of the northern Portuguese coastal shore: Vila Praia de Âncora, Carreço, Cabo do Mundo and São Félix da Marinha. In the laboratory, morphometric parameters were determined, and the health status of mussels collected in different sampling sites was compared using the condition index and neurotoxicity, energy production, oxidative stress, lipid oxidative damage and protein oxidative damage biomarkers. The results indicated that mussels collected in certain sampling sites showed a more precarious health status than mussels collected from other sampling sites. To address the second objective, 38 mussels were collected in a sampling site on the shore near the Porto city and transported to the laboratory. Biomarkers were determined in 9 of the mussels. The other organisms were acclimatized to laboratory conditions for 7 days. After this period the biomarkers were determined in 9 specimens. With the other 20 mussels, a short-term toxicity bioassay was performed. The bioassay treatments were: control (artificial seawater); 0.3 mg of MPs; 1 mg/L of DELT; 0.3 mg/L of MPs + 1 mg/L of DELT. After 96h of exposure to test substances, the filtration rate and the previously mentioned biomarkers were determined in all the mussels. The actual concentration of MPs in the water of all treatments containing this test substance was determined in three different times. No significant differences (p > 0.05) among treatments in any biomarker were found. Thus, the concentrations of MPs and DELT tested (individually or in a mixture) did not induce toxic effects on M. galloprovincialis.RESUMO - EFEITOS ECOTOXICOLÓGICOS DE STRESSORES AMBIENTAIS NO MEXILHÃO MYTILUS GALLOPROVINCIALIS - A espécie Mytilus galloprovincialis (mexilhão do mediterrâneo) alimenta-se através da filtração da água e por esse motivo, entre outros, tem sido muito utilizado como espécie-sentinela em estudos de monitorização da contaminação ambiental e seus efeitos no meio marinho. Os objetivos deste estudo foram: (i) determinar parâmetros físico-químicos na água e de biomarcadores ambientais em M. galloprovincialis utilizados em estudos de monitorização da qualidade ambiental e de avaliação dos efeitos da poluição e outras pressões ambientais em populações de organismos selvagens; (ii) avaliar a toxicidade de microplásticos (MPs) e da deltametrina (DELT), isoladamente e em mistura, para M. galloprovincialis. Para atingir o primeiro objetivo foram recolhidos mexilhões e amostras de água em quatro locais da zona costeira do Norte de Portugal: Vila Praia de Âncora, Carreço, Cabo do Mundo e São Félix da Marinha. Os parâmetros morfométricos e o estado de saúde dos mexilhões foram determinados utilizando o índice de condição e biomarcadores indicativos de neurotoxicidade, produção energética, stress oxidativo, dano oxidativo lipídico e dano oxidativo proteico. Concluiu-se que os mexilhões de certos locais se encontravam num estado de saúde mais precário do que os provenientes de outros. Para atingir o segundo objetivo, foram recolhidos 38 mexilhões na zona costeira da cidade do Porto. Inicialmente, em 9 indivíduos foram determinados os biomarcadores anteriormente referidos. Os restantes foram aclimatizados durante 7 dias a condições laboratoriais e posteriormente foram determinados os biomarcadores em 9 indivíduos. Com os restantes 20, foi efetuado um bioensaio agudo. Os tratamentos do bioensaio foram os seguintes: controlo (água do mar artificial); 0,3 mg/L de MPs; 1 mg/L de DELT; 0,3 mg/L de MPs + 1 mg/L de DELT. Após 96h de exposição, foi determinada a taxa de filtração, os mesmos biomarcadores e as concentrações reais de MPs na água ao longo do bioensaio. Não se observaram diferenças significativas (p > 0.05) entre tratamentos em nenhum dos biomarcadores, o que permitiu concluir que nas concentrações testadas os MPs e a DELT, individualmente e em mistura, não induziram efeitos tóxicos em M. galloprovincialis.Additional support and funding was provided by the Institute of Biomedical Sciences of Abel Salazar of the University of Porto (ICBAS-UP), by the Laboratory of Ecotoxicology (ECOTOX) of the Department of Populations Study of ICBAS-UP. Other support was provided by the Interdisciplinary Centre of Marine and Environmental Research (CIIMAR) of the University of Porto, and by the Research Team in Ecotoxicology, Stress Ecology and Environmental Health (ECOTOX) of CIIMAR.N/