Integrated use of biomarkers to evaluate the effects of pharmaceuticals in teleosts

• Grant number: 23/14801-7
• Support Opportunities: Regular Research Grants
• Start date: February 01, 2024
• End date: January 31, 2026
• Field of knowledge: Biological Sciences - Physiology - Compared Physiology
• Mobility Program: SPRINT - Projetos de pesquisa - Mobilidade
• Principal Investigator: Renata Guimarães Moreira Whitton
• Grantee: Renata Guimarães Moreira Whitton
• Principal researcher abroad: FABIANA LAURA LO NOSTRO
• Institution abroad: Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), Argentina
• Host Institution: Instituto de Biociências (IB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brazil
• Associated research grant: 22/11174-9 - Contaminants of emerging concern in the reproductive physiology of teleosts, AP.R

Abstract

O ambiente aquático é receptor de diversos compostos de origem antrópica, o que tem gerado grande preocupação devido aos seus efeitos tóxicos sobre peixes, anfíbios e invertebrados. Muitas substâncias de uso diário para cuidados pessoais, saúde, produção agrícola e industrial podem atuar como desreguladores endócrinos (EDCs). As estações de tratamento de águas não são capazes de eliminar muitas substâncias, por isso os poluentes ainda estão presentes nos efluentes de esgoto. Assim, a presença de fármacos provenientes de fontes de águas residuais municipais, agrícolas, industriais e outras tem aumentado, aumentando a preocupação quanto aos efeitos tóxicos em organismos aquáticos não-alvo. Vários produtos farmacêuticos que atuam como EDCs são considerados Contaminantes de Preocupação Emergente (CEC), que podem impactar a saúde dos organismos, mas não são regulamentados pela legislação ambiental. Três fármacos considerados CECs são identificados em concentrações relevantes nos corpos hídricos de São Paulo, os anti-inflamatórios ibuprofeno (IBU) e diclofenaco (DCF) e o neurofármaco carbamazepina (CBZ). As ações destes fármacos serão avaliadas no teleósteo de água doce Astyanax lacustris, utilizado como modelo em ensaios ecotoxicológicos no Brasil. Na Argentina, a presença de DCF também foi detectada em grandes quantidades no ambiente aquático, principalmente próximo às grandes cidades, portanto os efeitos deste anti-inflamatório serão avaliados no ciclídeo nativo de água doce Cichlasoma dimerus. Usando abordagens experimentais in vivo, concentrações ambientalmente relevantes destas drogas serão usadas para expor as espécies em ensaios subcrônicos. Biomarcadores de diferentes níveis de organização biológica (morfológica, fisiológica e molecular) serão utilizados para avaliar os eixos hipotálamo-hipófise-gônadas (HHG), HH-tireoide (HHT) e HH-interrenal (HHI), assim como processos fisiológicos relacionados ao metabolismo e osmorregulação. Como biomarcadores moleculares, analisaremos a expressão de genes relacionados à reprodução no cérebro (GnRH, GnIH, aromatase e dopamina), hipófise (FSH, LH, TSH e ACTH) e gônadas (via esteroidogênica e aromatase). Como biomarcadores fisiológicos, a concentração plasmática de esteroides gonadais, corticosteroides e hormônios da tireoide será analisada. Os substratos energéticos (lipídios, glicogênio e proteínas) serão quantificados nos órgãos de armazenamento (músculo, fígado e ovários). Em relação aos biomarcadores morfológicos, serão realizadas análises histopatológicas no fígado, brânquias, tireoide, interrrenais e gônadas. Além destes biomarcadores, serão também avaliados os efeitos destes fármacos na atividade de enzimas envolvidas nas defesas antioxidantes e na lipoperoxidação, nos principais órgãos envolvidos na biotransformação de xenobióticos. Como algumas dessas drogas atuam como EDC em diferentes organismos, utilizaremos a expressão do gene da vitelogenina como indicador da ação estrogênica. O efeito genotóxico das drogas será avaliado pelo teste do cometa e do ensaio de micronúcleos. Por fim, em relação ao mecanismo de ação dessas drogas nos organismos alvo, ou seja, seres humanos foram eleitos biomarcadores específicos para verificar se os mesmos sistemas serão afetados nos peixes, como organismo não alvo. A atividade da acetilcolinesterase será avaliada no cérebro e músculo e da enzima ciclooxigenase (COX) no fígado. Os objetivos foram traçados para compreender os efeitos dessas drogas nos processos fisiológicos de duas espécies de peixes que são modelos ecotoxicológicos em seus países. O conhecimento dos reais efeitos desses CEC, através de uma abordagem multinível, pode servir de base para a proteção da biodiversidade, aprimorando o decreto sobre o sistema de logística reversa de medicamentos, garantindo que esses não cheguem aos corpos d'água. A experiência dos pesquisadores dos dois países, e suas equipes são complementares para atingir os objetivos dos estudos propostos. (AU)