Efeitos da microcistina e de lisado de cianobactéria em peixe-zebra e no nemátode Caenorhabditis elegans

Abstract

O efeito das microcistinas vem sendo estudado ao longo das últimas décadas devido a sua ampla distribuição mundial e potencial tóxico para a saúde humana e animal. No presente estudo foram validados genes normalizadores para estudos com microcistina e investigado o efeito da microcistina sobre a transcrição de genes normalizadores, genes que codificam proteínas responsáveis pela absorção (Oatp) ou biotransformação (Gst) em zebrafish, assim como os efeitos tóxicos sobre parâmetros fisiológicos no nematódeo Caenorhabditis elegans. Foi avaliado o efeito da toxina Microcistina-LR (MC-LR) e do lisado de Microcystis aeruginosa RST9501, contendo concentrações equivalentes da toxina [D-Leu1] Microcistina-LR, em concentrações ambientalmente relevantes. Foram identificadas alterações na expressão de genes normalizadores, isoformas de Oatp e Gst pela exposição às microcistinas, servindo de base para utilização em estudos futuros como biomarcadores moleculares para exposição às estes compostos em zebrafish. Foram identificados também, os efeitos tóxicos sobre a fisiologia de C. elegans, onde os padrões de crescimento, fertilidade, reprodução, comportamento e expressão de genes foram caracterizados. Não foi observado um efeito combinado dos compostos secundários presentes no lisado com as microcistinas, pois as principais respostas obtidas neste estudo, demonstradas tanto pela alteração transcricional de genes em zebrafish ou pela alteração de parâmetros fisiológicos em C. elegans, foram mais significativas para a toxina MC-LR em relação ao lisado de cianobactérias contendo concentrações equivalentes de microcistinas. Conclui-se que as microcistinas causam alterações biológicas para ambas as espécies analisadas, pois a alteração de genes responsáveis pela síntese de proteínas e estrutura celular, isoformas de Oatp e isoformas de Gst em zebrafish, além de padrões fisiológicos e expressão de genes em C. elegans, podem trazer sérias conseqüências à saúde de animais expostos as cianotoxinas.

The effect of microcystins has been studied over the last decades due to its wide world distribution and toxic potential for human and animal health. In the present study, housekeeping genes were validated for microcystin studies and the effect of microcystin on the transcription of housekeeping genes, genes encoding proteins responsible for absorption (Oatp) or biotransformation (Gst) in zebrafish, as well as the toxic effects on physiological parameters in the nematode Caenorhabditis elegans. The effect of Microcystin-LR toxin (MC-LR) and Microcystis aeruginosa lysate RST9501, containing equivalent concentrations of the [D-Leu1] Microcystin-LR toxin, was evaluated in environmentally relevant concentrations. Changes in housekeeping gene expression, Oatp and Gst isoforms have been identified by exposure to microcystins, serving as a basis for use in future studies as molecular biomarkers for exposure to these compounds in zebrafish. It was also identified the toxic effects on the physiology of C. elegans, where the patterns of growth, fertility, reproduction, behavior and gene expression were characterized. A combined effect of the secondary compounds present in the lysate with the microcystins was not observed. The main responses obtained in this study, demonstrated either by the transcriptional changes of zebrafish genes or by the changes of physiological parameters in C. elegans, were more significant for the toxin MC-LR in relation to cyanobacterial lysate containing equivalent concentrations of microcystins. It is concluded that the microcystins cause biological changes for both species analyzed, since the alteration of genes responsible for the synthesis of proteins and cellular structure, Oatp and Gst isoforms in zebrafish, besides physiological patterns and expression of genes in C. elegans, can have serious health consequences for animals exposed to cyanotoxins.