Influência de parâmetros físico-químicos na acumulação e mecanismo de toxicidade do cobre no isópodo excirolana armata

Abstract

O cobre é um elemento presente em ambientes aquáticos, sendo requeridopelos organismos para uma série de funções fisiológicas. Entretanto, em elevadasconcentrações no ambiente este metal pode ser considerado tóxico, causandodanos em estruturas celulares e moleculares. O presente estudo teve comoobjetivo verificar a influência da salinidade, da temperatura e da matéria orgânicadissolvida (MOD) na especiação do cobre no meio aquático, bem como naacumulação deste metal nas lamelas do isópodo eurialino Excirolana armata.Além disso, foram avaliados os efeitos tóxicos do cobre em diferentes parâmetrosbioquímicos e fisiológicos (atividades da Na+,K+-ATPase e anidrase carbônicalamelar, concentração lamelar de sódio e consumo corporal de oxigênio), em umaampla faixa de salinidade. Para tanto, isópodos foram coletados na praia do MarGrosso (São José do Norte, RS), e aclimatados em diferentes salinidades (3, 6, 15e 30). Os testes foram geralmente realizados utilizando-se as CL50-48h de cobredescritas para cada salinidade, em duas temperaturas (10 e 20°C) ou emdiferentes concentrações de MOD (1,0; 2,5 e 5,0 mg C/L) a 20°C. Após 48 h deexposição, o consumo corporal de oxigênio foi medido e as lamelas dos isópodosforam dissecadas para determinação da concentração de cobre ou para asanálises fisiológicas e bioquímicas. Os resultados mostraram que a salinidade e aMOD modificaram a especiação do cobre no meio aquático, sendo que as variações de acumulação lamelar do cobre não puderam ser explicadas pelasmudanças na química da água. Além disso, os dados obtidos indicam claramenteque a salinidade e a MOD atuam como agentes protetores contra a acumulaçãodo cobre no isópodo E. armata. Quanto aos efeitos tóxicos do cobre, os dados dopresente estudo sugerem que, em baixas salinidades, o mecanismo de toxicidadeagudo do cobre está associado a uma inibição da atividade da Na+,K+-ATPasecom distúrbios na regulação da concentração lamelar de sódio. Em salinidadesmais elevadas, este mecanismo está associado a uma inibição da atividade daanidrase carbônica, também com conseqüente distúrbio na regulação daconcentração lamelar de sódio. Por fim, verifica-se que a toxicidade aguda docobre em E. armata está associada tanto a efeitos diretos do cobre em moléculasenvolvidas nos processos ionorregulatórios em nível lamelar, quanto a efeitosindiretos do metal no metabolismo corporal dos isópodos.

Copper is ubiquitous in aquatic environments, being required to organisms forseveral physiological functions. However, high environmental copperconcentrations can be toxic, leading to structural and molecular injuries. Thepresent study aimed to verify the influence of salinity, temperature and dissolvedorganic matter (DOM) on copper speciation in the water, as well on copperaccumulation in lamellas of the eurihaline isopod Excirolana armata. Copper toxiceffects on biochemical and physiological parameters (lamellar Na+,K+-ATPase andcarbonic anhydrase activities, lamellar copper concentration and whole bodyoxygen consumption) were also evaluated. Experiments were performed onisopods collected at the Mar Grosso Beach (São José do Norte, RS, Brazil) andacclimated to different salinities (3, 6, 15 and 30). In general, the LC50-48 h ofcopper previously determined at the experimental salinities were tested at 10ºCand 20ºC or at different DOM concentrations (1.0, 2.5 and 5.0 mg C/L) at 20ºC.After 48 h of exposure, whole body oxygen consumption was determined andisopod lamellas were dissected for analyses of either copper accumulation orbiochemical and physiological parameters. Results showed that salinity and DOMinfluence copper speciation in water. However, variations in lamellar copperaccumulation are not explained by changes in water chemistry. Data obtainedclearly indicate that salinity and DOM act as protecting agents against copperaccumulation in the isopod E. armata. Regarding toxic effects, our findings suggest that the mechanism of acute copper toxicity in extremely low salinity is associatedto an inhibition of the lamellar Na+,K+-ATPase activity with disturbances on theregulation of the lamellar sodium concentration. At higher salinities, thismechanism is associated with an inhibition of the anhydrase carbonic activity, alsoleading to disturbances on the lamellar sodium concentration. Finally, datagenerated indicate that the acute copper toxicity in E. armata is associated to bothdirect effects of copper on molecules involved in the lamellar ionorregulatoryprocesses and indirect effects on whole body metabolism of isopods.