Testes toxicológicos e biomarcadores: uma abordagem ... · - Testes toxicológicos -...

"Testes toxicológicos e biomarcadores: uma

abordagem integrativa no âmbito do INCT-TA"

Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)

Adalto Bianchini

Universidade Federal do Rio GrandeInstituto de Ciências BiológicasRio Grande, RS, Brasiladaltobianchini@furg.br

FURG

BIOTA

reprodução, alimentaçãoreprodução, alimentação

PARADIGMA DA ECOTOXICOLOGIAPARADIGMA DA ECOTOXICOLOGIA

Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)

triângulo

ecotoxicológico

triângulo

ecotoxicológico

BIOTA

AMBIENTEAMBIENTE CONTAMINANTESCONTAMINANTES

salinidade, temperaturasalinidade, temperatura aporte aporte variadovariado

Legislação Ambiental

Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)

Legislação Ambiental

Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)

Legislação Ambiental

Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)

Legislação Ambiental

Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)

Alternativas para o monitoramento da qualidade da água

- Medidas diretas

Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)

- Medidas diretas

- Testes toxicológicos

- Biomarcadores

Alternativas para o monitoramento da qualidade da água

- Medidas diretas

Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)

}- Medidas diretas

Modelagem ecotoxicológica

- Testes toxicológicos

- Biomarcadores

}

METAIS

Biodisponibilidade versus Bioacumulação

Concentração

Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)

Concentração

Complexação

Competição

Concentração

Concentração total versus Concentração dissolvida

}

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- Sedimentos em suspensão (adsorção/desorção)

-Matéria orgânica particulada (adsorção/desorção)

-Matéria orgânica dissolvida (complexação)

- Composição iônica (complexação)

- Íon livre} Fase dissolvida

(< 0,45 µm)

Fase particulada

(> 0,45 µm)}

Complexação (Especiação)

Formas complexadas versus Formas livres

Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)

Formas complexadas versus Formas livres

-Matéria orgânica dissolvida (complexos)

- Composição iônica – ânions (complexos)

- pH e temperatura (formas livres)} Fase dissolvida

(biodisponibilidade)

Biodisponibilidade

- Concentração na fase dissolvida

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- Complexação (Especiação)

Propriedades físico-químicas do meio

Matéria orgânica dissolvida (complexos)

Composição iônica – ânions (complexos)

pH e temperatura (formas livres)

Bioacumulação

- Biodisponibilidade (complexos e formas livres)

Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)

- Competição (cátions na água x íons metálicos livres)

Propriedades físico-químicas do meio

Composição iônica (concentração de cátions)

Propriedades biológicas dos animais

Sítios de ligação nas membranas e moléculas

Toxicidade

- Bioacumulação

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- Bioacumulação

Biodisponibilidade (concentração e complexação/especiação)

Competição pelos sítios de ligação

-Mecanismo de toxicidade do metal

Bioacumulação no sítio de toxicidade

Legislação Ambiental - Limitações

- Concentração de metais na fase dissolvida:

não determina por si só a biodisponibilidade.

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não determina por si só a biodisponibilidade.

não determina por si só a bioacumulação.

não determina por si só a toxicidade.

- Padrões de qualidade focados nas classes e uso das águas:

considera parcialmente as propriedades físico-químicas do meio.

considera parcialmente as propriedades biológicas dos animais.

BACIA AMAZÔNICA

1. Rio Amazonas2. Rio Solimões3. Rio Negro4. Rio Xingu

Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)

4. Rio Xingu5. Rio Tapajós6. Rio Jurema7. Rio Madeira8. Rio Purus9. Rio Branco10. Rio Juruá11. Rio Trombetas12. Rio Uatumã13. Rio Mamoré

ENCONTRO DAS ÁGUASRios Negro e Solimões

Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)

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ESTUÁRIO DA LAGOA DOS PATOS (RS)

MODELO DO LIGANTE BIÓTICO (BLM)

FORMAÇÃO DE COMPLEXOS METÁLICOS

LIGAÇÃO COMPETITIVA NOS

SÍTIOS ATIVOScátions

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durezaânions

Biodisponibilidade x Bioacumulação x Toxicidade

Biodisponibilidade

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Concentração dissolvida e as propriedades físico-químicas do meio.

Bioacumulação

Propriedades físico-químicas do meio e biológicas do animal.

Toxicidade

Bioacumulação no sítio de toxicidade.

Mecanismo de ação do contaminante.

CONCLUSÃO

A modelagem ecotoxicológica pode ser utilizada

com sucesso no monitoramento da qualidade

Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)

com sucesso no monitoramento da qualidade

ambiental, desde que considere adequadamente os

aspectos físico-químicos e biológicos do ecossistema

em avaliação.

Legislação Ambiental

Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)

Alternativas para o monitoramento da qualidade da água

- Medidas diretas

Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)

- Medidas diretas

- Modelagem Ecotoxicológica

- Biomarcadores

BIOMARCADORES

Biomarcadores são alterações biológicas nos fluídos

Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)

Biomarcadores são alterações biológicas nos fluídos

corporais, células ou tecidos indicativas da exposição

a concentrações sub-letais de poluentes ambientais,

detectadas em nível molecular, celular e fisiológico

(Livingstone 1993; Walker et al., 1996).

Que biomarcadores utilizaQue biomarcadores utilizarr??

I.I. CitoCitopatologiapatologia e Histopatologia (comprometimento estrutural de órgãos e e Histopatologia (comprometimento estrutural de órgãos e sistemas)sistemas)

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sistemas)sistemas)

II.II. Neurotoxicidade (alteração no funcionamento do sistema nervoso Neurotoxicidade (alteração no funcionamento do sistema nervoso periférico e central)periférico e central)

III. III. Estresse Oxidativo (danos de macromoléculas: lipídios, proteínas e DNA)Estresse Oxidativo (danos de macromoléculas: lipídios, proteínas e DNA)

IV. IV. Osmoregulação e Nefrotoxicidade (perda parcial ou total de adaptação a Osmoregulação e Nefrotoxicidade (perda parcial ou total de adaptação a variações de salinidadevariações de salinidade))

V. Genotoxidade (danos à estrutura do material genético)V. Genotoxidade (danos à estrutura do material genético)

VI. VI. Imunologia Inespecífica (imunossupressãoImunologia Inespecífica (imunossupressão))

150

*

Dano de DNA (Ensaio cometa)

controle poluído

0

50

100Escores

ControleControlePoluídoPoluído

Dano de DNA – Micropogonias furnieri - RS

120120

140140

A*A*

A*A*

Células micronucleadas (%)

Células micronucleadas (%)

1.01.0

1.21.2B*B*

InvernoInverno VerãoVerão

Escore

Escore

00

2020

4040

6060

8080

100100

A*A*

aa

aa

InvernoInverno VerãoVerão

Células micronucleadas (%)

Células micronucleadas (%)

0.00.0

0.20.2

0.40.4

0.60.6

0.80.8

1.01.0

aa

aaAA

Explo

são respirató

ria

Densid

ade ó

ptica)

0.25

0.30

a *a *

Controle

Poluído

Explosão respiratóriaMicropogonias furnieri - RSExplo

são respirató

ria

(Densid

ade ó

ptica)

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

a

B

B

a

Inverno Verão

U C

AT/m

in/m

g pr

oteínas 80b

b

CATALASE

Lutjanus synagris

Controle

Poluído

Inverno Verão

U C

AT/m

in/m

g pr

oteínas

0

20

40

60

aa

b

GST

Lutjanus synagris

Controle

Poluído

U G

ST/m

in/m

g pr

oteínas

0,6

0,7

a

Inverno Verão

U G

ST/m

in/m

g pr

oteínas

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6a a a

b

LPO

Lutjanus synagris

Controle

Poluído

(nmoles CHP/

g te

cido úm

ido)

10000

12000

b

Inverno Verão

Pero

xidaçã

o lipídica

(nmoles CHP/

g te

cido úm

ido)

0

2000

6000

10000

a

a

a8000

4000

0.150.15

Ativi

dade E

specífic

aAtivi

dade E

specífic

anm

ol/m

g d

e p

rote

ínas/m

innm

ol/m

g d

e p

rote

ínas/m

in

*

Atividade colinesterásica – Micropogonias furnieri - RS

ControleControle PoluídoPoluído

0.000.00

0.050.05

0.100.10

AmbienteAmbiente

Ativi

dade E

specífic

aAtivi

dade E

specífic

anm

ol/m

g d

e p

rote

ínas/m

innm

ol/m

g d

e p

rote

ínas/m

in

CONCLUSÃO

Os biomarcadores de exposição e de efeito podem ser

Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)

utilizados com sucesso no monitoramento da qualidade

ambiental. No entanto, algumas precauções devem ser

consideradas, tais como escolha da espécie monitora e do

biomarcador a ser analisado (especificidade e variabilidade).

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INCT-TA

INCT-TA: Estrutura Organizacional

Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)

(1) Laboratório de Zoofisiologia - Instituto de Ciências Biológicas – FURG

(2) Laboratório de Microcontaminantes Orgânicos e Ecotoxicologia Aquática –Instituto de Oceanografia – FURG

(3) Laboratório de Biomarcadores de Contaminação Aquática e Imunoquímica -Departamento de Bioquímica – UFSC

INCT-TA: Laboratórios Associados

Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)

Departamento de Bioquímica – UFSC

(4) Laboratório de Fisiologia Comparativa da Osmoregulação - Departamento deFisiologia – UFPR

(5) Laboratório de Toxicologia Ambiental – Departamento de Farmacologia – UFPR

(6) Laboratório de Citogenética Animal – Departamento de Genética – UFPR

(7) Laboratório de Toxicologia Celular – Departamento de Biologia Celular – UFPR

(8) Laboratório de Ecofisiologia Animal - Departamento de Ciências Fisiológicas – UEL

(9) Laboratório de Zoofisiologia e Bioquímica Comparativa - Departamento de CiênciasFisiológicas – UFSCAR

(10) Laboratório de Ecotoxicologia Aquática - Departamento de Zoologia – UFPE

INCT-TA

INCT-TA: Estrutura Funcional

Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)

Responsáveis pelos Grupos Associados:

INCT-TA: Grupos Associados

Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)

- Grupo Sede – FURG – Prof. Dr. Adalto Bianchini

- Grupo Associado – UFSC – Prof. Dr. Afonso Celso Dias Bainy

- Grupo Associado – UFPR – Profa. Dra. Helena Cristina da Silva de Assis

- Grupo Associado – UEL – Profa. Dra. Cláudia Bueno dos Reis Martinez

- Grupo Associado – UFSCAR – Profa. Dra. Marisa Narciso Fernandes

- Grupo Associado – UFPE – Prof. Dr. Paulo Sérgio Martins de Carvalho

- Prof. Dr. Adalto Bianchini – FURG (Coordenador)

- Prof. Dr. Afonso Celso Dias Bainy – UFSC (Vice-Coordenador)

INCT-TA: Comitê Gestor

Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)

- Prof. Dr. Afonso Celso Dias Bainy – UFSC (Vice-Coordenador)

- Profa. Dra. Helena Cristina da Silva de Assis – UFPR

- Profa. Dra. Cláudia Bueno dos Reis Martinez - UEL

- Profa. Dra. Marisa Narciso Fernandes – UFSCAR

- Prof. Dr. Paulo Sérgio Martins de Carvalho – UFPE

- Dr. Ademilson Josemar Zamboni (Ministério do Meio Ambiente)

- Prof. Dr. Christopher M. Wood – McMaster University (Canadá)

O INCT-TA tem como tema central a ToxicologiaAquática, com abordagem focada no uso de

ferramentas químicas, biológicas e de modelagem

ecotoxicológica, visando o desenvolvimento e aplicação

INCT-TA

Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)

ecotoxicológica, visando o desenvolvimento e aplicação

de biomarcadores de contaminação de recursos

hídricos por substâncias químicas oriundas das

atividades humanas nos mais diferentes setores da

produção, tais como na agricultura, pecuária,

aqüicultura, pesca, indústria, portos e extração vegetal e

mineral. Além disso, aborda os problemas da

contaminação e saúde ambiental em função dos dejetos

urbanos e daqueles oriundos do uso doméstico.

O INCT-TA tem um programa bem definido, com metas

INCT-TA

Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)

O INCT-TA tem um programa bem definido, com metas

quantitativas e qualitativas, compreendendo quatro

missões: pesquisa, formação de recursos humanos,

transferência de conhecimentos à sociedade e

transferência de conhecimentos para o governo, com

vistas ao estabelecimento de políticas públicas voltadas

à preservação do meio ambiente.

Formação de Recursos Humanos:

O INCT-TA visa contribuir na formação de recursos

INCT-TA

Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)

O INCT-TA visa contribuir na formação de recursos

humanos de alta qualificação e capacidade para

desenvolver estudos avançados em toxicologia aquática

e atividades de vanguarda relacionadas ao

desenvolvimento e aplicação de ferramentas químicas,

biológicas e de modelagem ecotoxicológica, com vistas

à conservação dos recursos hídricos brasileiros.

Transferência de Conhecimentos à Sociedade:

O INCT-TA objetiva transferir conhecimentos para a

INCT-TA

Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)

O INCT-TA objetiva transferir conhecimentos para a

sociedade sobre os diferentes aspectos da

contaminação e poluição aquática, sobretudo de seus

prejuízos para a saúde ambiental e humana, bem como

sobre a necessidade de preservação dos recursos

hídricos para o bem-estar da sociedade como um todo.

Transferência de Conhecimentos para o Governo:

O programa do INCT-TA contempla a transferência de

INCT-TA

Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)

O programa do INCT-TA contempla a transferência de

conhecimentos para os órgãos governamentais, visando

a implementação de programa de monitoramento e

controle da qualidade dos recursos hídricos brasileiros

com base na aplicação de ferramentas modernas de

detecção de efeitos biológicos de microcontaminantes

na água.

Pesquisa:

O programa de pesquisa do INCT-TA pretende, de

forma inédita, realizar a avaliação integrada de um

INCT-TA

Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)

forma inédita, realizar a avaliação integrada de um

grande número de biomarcadores morfológicos,

bioquímicos, fisiológicos, genéticos, imunológicos e

comportamentais, visando à identificação, calibração e

aplicação dos mais adequados, práticos e econômicos

em políticas públicas relacionadas ao monitoramento da

qualidade ambiental, conservação dos recursos hídricos

e estabelecimento de critérios de qualidade de água

para preservação da biota aquática.

Coordenação do INCT-TA:

Coordenador: Dr. Adalto Bianchini

Contato:

Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)

Contato:Universidade Federal do Rio Grande (FURG)Instituto de Ciências BiológicasAv. Itália km 8 – Campus Carreiros96.201-900 – Rio Grande – RSFone: (53) 3233-6853FAX: (53) 3233-6848E-mail: inct.ta@furg.brhttp://www.cnpq.br/programas/inct/_apresentacao/inct_toxicologia_aquatica.htmlwww.inct-ta.furg.br

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