Mecanismos de transporte e acumulação do cobre como biomarcadores de contaminação em Callinectes sapidus Rathbun, 1896

Abstract

O objetivo desta Tese foi realizar estudos in vitro para identificar os principais mecanismos de transporte iônico envolvidos na acumulação e toxicidade do cobre em células branquiais e hepatopancreáticas isoladas de Callinectes sapidus, e sua aplicação como biomarcadores da contaminação do cobre em ambientes estuarinos e marinhos. Foram utilizadas técnicas de cultura celular associadas a ferramentas fluorimétricas e farmacológicas. Os resultados indicam que células branquiais de C. sapidus são boas indicadoras dos níveis de cobre presente no meio. A acumulação de cobre nas células branquiais é influenciada pelo nível de cobre intracelular pré-existente e pela salinidade de aclimatação. Células branquiais de C. sapidus acumulam mais cobre e são mais sensíveis ao metal do que as células hepatopancreáticas. A cinética de acumulação do cobre em função do tempo de exposição é diferente em células branquiais (linear) e hepatopancreáticas (saturação), mas ambos os tipos celulares apresentaram uma relação linear positiva de acumulação de cobre em função da concentração do metal no meio de incubação. Além disso, foi observada uma relação entre a acumulação de cobre e a viabilidade de células branquiais, indicando que estas são órgão salvo da toxicidade do cobre e podem servir como modelo no desenvolvimento de uma versão in vitro do Modelo do Ligante Biótico (BLM) para condições marinhas e estuarinas. O bloqueio dos transportadores de Na+ e Cl- ou a inibição da atividade das enzimas a eles associadas caracteriza a competição entre cobre e o Na+ pelos mesmos sítios de ligação na membrana da célula branquial. Esta situação indica que a toxicidade do cobre em células branquiais de C. sapidus pode estar relacionada ao desequilíbrio iônico e osmótico, com um possível impacto sobre a regulação osmótica e iônica intracelular.

This Thesis aimed to identify in vitro the mechanisms of ionic transport involved incopper accumulation and toxicity in isolated cells from gills and hepatopancreas of the bluecrab Callinectes sapidus. The application of these mechanisms as biomarkers ofcontamination by copper in estuarine and marine environments was also evaluated. To assessthese objectives, techniques of cell culture were associated to fluorescence andpharmacological tools under environmental and experimental conditions. Results obtainedindicate that cells isolated from the posterior gills of the blue crab C. sapidus are goodindicators of the copper level in the surrounding medium. Copper accumulation in gill cells isinfluenced by the level of copper pre-exposure in the field and the acclimation salinity in thelaboratory. Results also showed that gill cells are more sensitive and accumulate more copperthan hepatopancreatic cells. Accumulation kinetics of copper over the time of exposuredepends on the type of cell, following a linear and saturation model in gill andhepatopancreatic cells, respectively. Both cells showed a linear relationship between copperaccumulation and the metal concentration in the incubation media. It was also observed arelationship between cell copper accumulation and cell viability, indicating that gill cells aretargets for copper toxicity and could be used as a model in the development of an in vitroBiotic Ligand Model (BLM) version to estuarine and marine conditions. The blockage of Na+and Cl- transporters or the inhibition of the enzymes activity related to them characterize thecompetition between copper and Na+ for the same binding sites in the gill cell membrane.This finding indicates that copper toxicity in gill cells of C. sapidus could be related to ionicand osmotic imbalances, with a possible impact on intracellular ionic and osmotic regulation.