Do Ambiente ao Gene: Disrupção endócrina em invertebrados marinhos e peixes L. Filipe C. Castro and M. M. Santos CIIMAR – CCMAR, Laboratório Associado

Do Ambiente ao Gene:Do Ambiente ao Gene:Disrupção endócrina em invertebrados marinhos e peixesDisrupção endócrina em invertebrados marinhos e peixes

L. Filipe C. Castro and L. Filipe C. Castro and M. M. SantosM. M. Santos

CIIMAR – CCMAR, Laboratório AssociadoCIIMAR – CCMAR, Laboratório Associado

April 2007April 2007 w w w . c i m a r . o r gw w w . c i m a r . o r g 22

BackgroundBackground

• A presença de disruptores endócrinos no meio A presença de disruptores endócrinos no meio ambiente tem-se revelado um problema de ambiente tem-se revelado um problema de proporções crescentes, não só para os animais proporções crescentes, não só para os animais selvagens mas também para o Homemselvagens mas também para o Homem



Um disruptor endócrino é um agente exógeno que interfere Um disruptor endócrino é um agente exógeno que interfere com a síntese, secreção, transporte, ligação, acção, ou com a síntese, secreção, transporte, ligação, acção, ou eliminação das hormonas naturais responsáveis pela eliminação das hormonas naturais responsáveis pela manutenção da homeostasia, reprodução, manutenção da homeostasia, reprodução, desenvolvimento, e/ou comportamento.desenvolvimento, e/ou comportamento.



• pesticidas, produtos de uso doméstico e industrial, pesticidas, produtos de uso doméstico e industrial, fungicidas, metais pesados, compostos naturais. fungicidas, metais pesados, compostos naturais.

• Através do 5º programa quadro a UE financiou 20 Através do 5º programa quadro a UE financiou 20 projectos em disrupção endócrina envolvendo projectos em disrupção endócrina envolvendo aproximadamente 43 milhões euros.aproximadamente 43 milhões euros.



• Níveis hormonais anómalos, redução da Níveis hormonais anómalos, redução da fertilidade e fertilidade e fecundidadefecundidade, feminização de , feminização de machos e masculinização de fêmeas,etc.. machos e masculinização de fêmeas,etc..

Alguns dos efeitos detectados nos ecossistemas aquáticosAlguns dos efeitos detectados nos ecossistemas aquáticos::


BackgroundBackgroundMarine Environmental Research, 2006Marine Environmental Research, 2006

MachoMacho FêmeaFêmeaMacho FeminizadoMacho Feminizado

Góbio d’AreiaGóbio d’Areia



Imposex Imposex em gastrópodes constitui um dos exemplos em gastrópodes constitui um dos exemplos mais claros dos impactos negativos dos disruptores mais claros dos impactos negativos dos disruptores endócrinosendócrinos



À escala mundial foi observado um decréscimo e extinção À escala mundial foi observado um decréscimo e extinção local de várias populações de gastrópodeslocal de várias populações de gastrópodes



O O imposeximposex é induzido a partir de concentrações de é induzido a partir de concentrações de tributilestanho (TBT) na água de 1 ng/L. Algumas tributilestanho (TBT) na água de 1 ng/L. Algumas espécies de peixes são igualmente sensíveis, espécies de peixes são igualmente sensíveis, apresentando alterações na proporção dos sexos e apresentando alterações na proporção dos sexos e anomalias no desenvolvimento dos espermatozóides.anomalias no desenvolvimento dos espermatozóides.


DataData

• Estudo do impacto no ecossistema e o auxílio no Estudo do impacto no ecossistema e o auxílio no

desenvolvimento de políticas de salvaguarda para o meio ambientedesenvolvimento de políticas de salvaguarda para o meio ambiente

• Mecanismos de acçãoMecanismos de acção

• Genómica e endocrinologia comparativaGenómica e endocrinologia comparativa

A nossa abordagem envolve três vertentes:A nossa abordagem envolve três vertentes:


DataData

Em 2001 demonstramos a Em 2001 demonstramos a ineficácia da regulamentação ineficácia da regulamentação existenteexistente

Marine Pollution Bulletin, 2000Marine Pollution Bulletin, 2000

Journal Sea Research, 2002Journal Sea Research, 2002


DataData

Impacto do TBT em alto mar Impacto do TBT em alto mar

ao longo da Península Ibéricaao longo da Península Ibérica

Environment International, 2004Environment International, 2004 Chemosphere, 2006Chemosphere, 2006


DataData

Hipóteses explicativas do fenómeno de Hipóteses explicativas do fenómeno de imposeximposex: :

• TBT actua ao nível do sistema nervosoTBT actua ao nível do sistema nervoso

• TBT modela a biosíntese das hormonas esteróides TBT modela a biosíntese das hormonas esteróides

(através da inibição da actividade da CYP 19 Aromatase)(através da inibição da actividade da CYP 19 Aromatase)


DataData

Inibição da AromataseInibição da Aromatase

Marine Environmental Research, 2002 Marine Environmental Research, 2002


DataData

Comparative Biochemistry and Physiology, 2005Comparative Biochemistry and Physiology, 2005

A indução de A indução de imposeximposex por TBT por TBT é bloqueada quando os é bloqueada quando os organismos são co-expostos a organismos são co-expostos a um anti-androgénio.um anti-androgénio.


DataData

• Será que os invertebrados apresentam o gene CYP 19?Será que os invertebrados apresentam o gene CYP 19?

• Será que apresentam receptores nucleares Será que apresentam receptores nucleares

para as hormonas esteróides ortólogos dos vertebrados? para as hormonas esteróides ortólogos dos vertebrados?

E se sim, qual a sua função? E se sim, qual a sua função?


DataData Através de estudos de genómica comparativa complementada Através de estudos de genómica comparativa complementada

por uma abordagem molecular, demonstramos a existência do por uma abordagem molecular, demonstramos a existência do gene CYP19 em invertebrados cordados. gene CYP19 em invertebrados cordados.

BMC Evolutionary Biology, 2005BMC Evolutionary Biology, 2005


DataData• Thornton et al., 2003 Thornton et al., 2003 demonstraram a presença do receptor dos estrogénios demonstraram a presença do receptor dos estrogénios

(ER) em (ER) em Aplysia californicaAplysia californica, que se comporta como um receptor órfão., que se comporta como um receptor órfão.

• Em Em N. lapillusN. lapillus, os nossos dados indicam que o mRNA do ER responde , os nossos dados indicam que o mRNA do ER responde a uma mistura de compostos estrogénicos.a uma mistura de compostos estrogénicos.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

Cont Ef 0.25% Ef 1%

Tratamentos

**

PCR em Tempo RealPCR em Tempo Real


DataData Mais recentemente, investigadores Japoneses testaram Mais recentemente, investigadores Japoneses testaram in vitro in vitro os os

efeitos de vários EDs na activação de um conjunto de receptores efeitos de vários EDs na activação de um conjunto de receptores nucleares, tendo verificado que o TBT activa o Receptor X do Ácido nucleares, tendo verificado que o TBT activa o Receptor X do Ácido Retinoico (RXR) tanto em Humanos como no gastrópode Retinoico (RXR) tanto em Humanos como no gastrópode Thais Thais clavigeraclavigera (Nishikawa et al., 2004). (Nishikawa et al., 2004).


DataData Clonamos recentemente o RXR em Clonamos recentemente o RXR em N. lapillus N. lapillus e e

demonstramos que tanto o ligando natural como um demonstramos que tanto o ligando natural como um

agonista específico induzemagonista específico induzem imposex imposex em em N. lapillusN. lapillus..

0102030405060708090

100

Contro

l

Contro

lFBS

DMSO

Testo

stero

ne

APGWRA1

RA2TB

T MA

00,20,40,60,8

11,21,41,61,8

22,22,42,62,8

3

Contro

l

Contro

lFBS

DMSO

Testo

stero

ne

APGWRA1

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T MA

Imposex induction Penis outgrowth

1µg 2µg 1µg 1µg 2µg 1µg

* **

** * *

0102030405060708090

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l

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Imposex induction Penis outgrowth

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** * *


DataData

RXR

PMF

RF

imposex

♀ TBT exposed

TBT/RA

RXR

PMF

RF

Penis Growth

Normal ♂

RXR

PMF

RF

No imposex

Normal ♀

XTBT/RA

+ - +

- -

-+ +

+

Genitalia forming area

Cerebral GangliaRXRRXR

PMF

RF

imposex

♀ TBT exposed

TBT/RA

RXRRXR

PMF

RF

Penis Growth

Normal ♂

RXRRXR

PMF

RF

No imposex

Normal ♀

XTBT/RA

+ - +

- -

-+ +

+

Genitalia forming area

Cerebral Ganglia


DataData

Mas se o TBT está a ser banido, por que razão é Mas se o TBT está a ser banido, por que razão é importante continuar o estudo dos mecanismos de importante continuar o estudo dos mecanismos de indução de indução de imposeximposex ? ?

• Com o objectivo de prever o efeitos de novos compostos que Com o objectivo de prever o efeitos de novos compostos que actuem de forma similar. actuem de forma similar.

• É provável que as principais vias de sinalização afectadas É provável que as principais vias de sinalização afectadas pelo TBT sejam conservadas sobre o ponto de vista pelo TBT sejam conservadas sobre o ponto de vista evolutivo, e como tal outros grupos de organismos podem evolutivo, e como tal outros grupos de organismos podem

estar em risco.estar em risco.

• TBT é persistente nos ecossistemas aquáticosTBT é persistente nos ecossistemas aquáticos


DataData

Comparative Biochemistry and Physiology, 2006


DataData

E então relativamente aos Humanos?E então relativamente aos Humanos?

Será que somos susceptíveis aos EDs?Será que somos susceptíveis aos EDs?


ExemploExemplo

Nishikawa, 2005

Documents

Do Ambiente ao Gene: Disrupção endócrina em invertebrados marinhos e peixes L. Filipe C. Castro and M. M. Santos CIIMAR – CCMAR, Laboratório Associado