Respostas bioquímicas e fisiológicas após exposição a contaminantes ambientais em Caenorhabditis elegans

Abstract

O arsênio é um contaminante amplamente distribuído e sua toxicidade está relacionada às diferentes formas químicas em que pode ser encontrado no meio ambiente, sendo as formas inorgânicas consideradas mais tóxicas que as orgânicas. As atividades antropogênicas aumentam a concentração de contaminantes que podem ser prejudiciais aos organismos e ao meio ambiente, como os microplásticos, que devido à sua grande área relativa são capazes de adsorver outros contaminantes presentes no meio ambiente, como o arsênio. Os efeitos do arsênio e dos microplásticos já foram descritos, e dentre eles, foi relatado potencial carcinogênico, indução de estresse oxidativo, neurotoxicidade e genotoxicidade. No entanto, pouco se sabe sobre os efeitos multigeracionais da exposição a esses contaminantes. Portanto, o objetivo da presente tese foi avaliar os potenciais efeitos bioquímicos e fisiológicos de dois contaminantes ambientais, arsênio e microplástico, em Caenorhabditis elegans expostos continuamente ao longo de cinco gerações, isoladamente e em co-exposição. No primeiro capítulo, foram comparados os efeitos da exposição ao arsênio inorgânico na forma de arsenato e na forma orgânica de dimetilarsênio. Os resultados mostraram que a exposição ao arsenato aumentou a geração de espécies reativas de oxigênio, mas as respostas antioxidantes foram capazes de prevenir danos lipídicos, enquanto a exposição ao dimetilarsênio induziu danos lipídicos em animais ao longo de gerações. Ambos os tratamentos afetaram negativamente o crescimento e a reprodução dos animais, mas a análise de correlação mostra que a exposição ao dimetilarsênio foi mais deletéria aos animais ao longo das gerações, indicando a necessidade de mais estudos para avaliar a toxicidade do dimetilarsênio, uma vez que esta forma é considerada menos tóxica do que formas inorgânicas como o arsenato. No segundo capítulo, avaliou-se o potencial tóxico da co-exposição do dimetilarsênioo com microplástico, e observou-se que o dimetilarsênio, mesmo em baixas concentrações, é capaz de induzir estresse oxidativo em C. elegans. A exposição ao microplástico diminuiu a capacidade de detoxificação dos animais e, como reflexo disso, observou-se um aumento no dano lipídico e uma diminuição na capacidade antioxidante em animais co-expostos. Ambos os tratamentos

afetaram negativamente o crescimento e a reprodução em todas as gerações. A co- exposição a ambos os contaminantes mostrou um efeito mais deletério do que as

exposições isoladas, indicando que o microplástico pode atuar como quimiossensibilizador na co-exposição ao arsênico orgânico.Arsenic is a widely distributed contaminant and its toxicity is related to the different chemical forms in which it can be found in the environment, with inorganic forms considered more toxic than organic ones. Anthropogenic activities increase the concentration of contaminants that can be harmful to organisms and the environment, such as microplastics, which due to their large relative area are capable of adsorbing other contaminants present in the environment, such as arsenic. The effects of arsenic and microplastics have already been described, and among them, it has been reported carcinogenic potential, induction of oxidative stress, neurotoxicity, and genotoxicity. However, little is known about the multigenerational effects of exposure to these contaminants. Therefore, the objective of the present thesis was to evaluate the potential biochemical and physiological effects of two environmental contaminants, arsenic and microplastic, on Caenorhabditis elegans exposed continuously over five generations, in isolation, and in co-exposure. In the first chapter, the effects of exposure to inorganic arsenic in the form of arsenate and the organic form of dimethylarsinic were compared. The results showed that exposure to arsenate increased the generation of reactive oxygen species, but antioxidant responses were able to prevent lipid damage, while exposure to dimethylarsinic induced lipid damage in animals over generations. Both treatments negatively affected the growth and reproduction of the animals, but the correlation analysis shows that the exposure to dimethylarsenic was more deleterious to the animals over the generations, indicating the need of more studies to evaluate dimethylarsinic toxicity since this form is considered less toxic than inorganic forms such as arsenate. In the second chapter, the toxic potential of co-exposure of dimethylarsinic with microplastics was evaluated, and it was observed that dimethylarsinic even at low concentrations, is capable of inducing oxidative stress in C. elegans. Exposure to microplastics decreased the detoxification capacity of the animals, and, as a reflection of this, an increase in lipid damage and a decrease in antioxidant capacity in co-exposed animals were observed. Both treatments negatively affected growth and reproduction in all generations. Co-exposure to both contaminants showed a more deleterious effect than exposures alone, indicating that microplastic can act as a chemosensitizer in co-exposure to organic arsenic.