Identificação e expressão de genes relacionados à via esteroidogênica e resposta antioxidante após a exposição à Atrazina em Poecilia vivipara (Poeciliidae, Cyprinodontiformes)

Abstract

O herbicida Atrazina (ATR) é um agrotóxico utilizado há cerca de 50 anos, responsável pelo controle seletivo de plantas daninhas em cultivo de arroz, milho e cana-de-açúcar, principalmente. Estudos recentes apontam diversos efeitos desse herbicida em invertebrados e vertebrados, através da contaminação do solo, bem como da lixiviação para os ecossistemas aquáticos. Foi demonstrado que a ATR é um desregulador endócrino, além de causar efeitos como estresse oxidativo, imunotoxicidade e distúrbios no metabolismo energético. No presente estudo, a espécie nativa Poecilia vivipara foi utilizada como modelo experimental para identificar e analisar a expressão de genes atuantes na via esteroidogênica (StAR e Cyp19a1) e genes atuantes no sistema de defesa antioxidante enzimático (SOD-1 e CAT), frente a exposição à diferentes concentrações de ATR. Sequências parciais dos genes-alvo foram obtidas e comparadas com sequências disponíveis de espécies próximas. Foram analisadas a expressão órgãoespecífica para cada um dos genes isolados, bem como a expressão dos genes frente à exposição ao herbicida atrazina. Os animais foram expostos a ATR em concentrações de 2, 10 e 100 µg/L e a expressão dos genes em gônadas e fígado desses animais foram analisadas em 24 e 96 horas de exposição. As sequências obtidas dos genes StAR, Cyp19a1, SOD-1 e CAT apresentaram 821, 80, 954, 350 pares de bases respectivamente, com identidades que variam de 86 a 100% com espécies filogeneticamente próximas a P. vivipara. Os animais apresentaram uma maior expressão dos genes StAR e Cyp19a1 nas gônadas e no fígado, enquanto a menor expressão se mostrou em órgãos como intestino e baço. Já os genes SOD e CAT apresentaram uma maior expressão no fígado, e menor expressão no intestino. Em relação à expressão gênica frente à exposição à ATR, os resultados apontaram para uma indução dos genes StAR, SOD e CAT em 24 horas, nas gônadas e no fígado, enquanto 8 que a expressão do gene Cyp19a1 foi aumentada apenas após 96 horas de exposição. Foi demonstrado que o herbicida ATR, mesmo em baixas concentrações, é capaz de desregular a expressão de genes que codificam tanto para proteínas componentes da via de síntese de hormônios esteróides, quanto para enzimas atuantes na resposta antioxidante celular de P. vivipara.

The herbicide Atrazine (ATR) is a pesticide used in the last 50 years and responsible for the selective control of weeds mainly in rice, corn and sugarcane fields. Recent studies have documented the effects of this herbicide in invertebrates and vertebrates by soil and lixiviation of aquatic environments contamination. ATR has been shown as endocrine disruptor and caused effects, such as oxidative stress, immunotoxicity and energetic metabolism disturbances. The native species Poecilia vivipara was used in the present study, as an experimental animal model, to identify and analyze the expression of genes involved in the steroidogenic pathway (StAR and Cyp19a1) and enzymatic antioxidant defense system (SOD-1 and CAT) by challenging the animal with different ATR concentrations. Partial sequences from the target genes were obtained and compared with available sequences from close species. We analyzed the specific organ expression for each of the isolated genes and the expression of genes before exposure to atrazine. The animals were exposed to ATR concentrations of 2, 10 and 100 µg/L and genes expression, in gonads and liver from these animals, was analyzed in 24 and 96 hours of exposition. The obtained sequences of StAR, Cyp19a1, SOD-1 and CAT genes presented 821, 80, 954 and 350 base pairs, respectively, with identities of phylogenetically close species to P. vivipara varying from 86 to 100%. The animals exhibited a higher expression of StAR and Cyp19a1 genes in gonads and liver and lower in tissues such as intestine and spleen. SOD and CAT genes have presented higher expression in liver and lower in intestine. Regarding gene expression challenged by ATR exposure, the results have evidenced an induction of StAR, SOD and CAT genes in 24 hours, in gonads and liver, while Cyp19a1 gene expression was increased only after 96 hours of exposure. Even in low concentrations, it was demonstrated that ATR herbicide is able to interfere over the expression of genes coding for proteins from the 10 steroid hormones synthesis pathway and for enzymes involved in cellular antioxidant response in P. vivipara.