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Projeto de investigação
Pharmaceuticals in the environment: occurrence and exposure effects in non-target fish species
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Pharmaceuticals in the environment : occurrence and exposure effects in non-target fish species
Publication . Duarte, Irina; Fonseca, Vanessa; Cabral, Henrique; Fick, Jerker
A contaminação por fármacos nas zonas costeiras constitui um problema ambiental emergente, onde os fármacos neuroativos são de particular importância porque bioacumulam em espécies não-alvo, afetando o sistema nervoso central e causando efeitos ao nível das populações. Os resultados demonstram, na literatura existente, os diversos efeitos adversos da exposição de fármacos neuroativos em peixes, apesar de incidir sobre poucos compostos e maioritariamente espécies de água-doce. A bioconcentração é também insuficientemente considerada e raramente estudada em combinação com outras respostas biológicas, dificultando a conjugação entre concentração interna e efeitos observados. A estimativa da bioconcentração dos fármacos neuroativos através da sua lipofilicidade não é direta e depende de múltiplos fatores experimentais, o que dificulta a previsão de risco. Contudo, concentrações ambientais de nove fármacos neuroativos excedem ou estão próximas de concentrações que causam efeitos deletérios em peixes. Dados ambientais, com a deteção de até 28 fármacos neuroativos em águas superficiais e peixes, evidenciam a ubiquidade e diversidade destes compostos em estuários, sendo que o padrão de bioacumulação em sete espécies de peixes foi independente da lipofilicidade dos compostos, do uso do habitat ou do nível-trófico das espécies, com maior frequência e concentrações observadas no cérebro, seguido do fígado e músculo. Experiências de curta e longa exposição a fármacos neuroativos com duas espécies estuarinas/marinhas demonstraram a toxicidade de fármacos com diferentes modos-de-ação, revelando maior acumulação e toxicidade do fármaco neuroativo, fluoxetina, em comparação com outros fármacos frequentemente detetados. As respostas sub-individuais revelaram efeitos em processos essenciais (e.g. mecanismos antioxidantes, biotransformação, metabolismo energético), enquanto efeitos individuais de relevância ecológica (e.g. crescimento, comportamentos alimentares e locomotores) ocorreram após exposição crónica, ou aguda a concentrações mais elevadas. Em suma, novos conhecimentos relativos à presença, acumulação e efeitos da exposição em peixes, demonstram a necessidade de priorizar a investigação e monitorização dos fármacos neuroativos em ecossistemas costeiros.
LipidTOX: a fatty acid-based index efficient for ecotoxicological studies with marine model diatoms exposed to legacy and emerging contaminants
Publication . Duarte, Bernardo; Feijão, Eduardo; Franzitta, Marco; Duarte, Irina A.; de Carvalho, Ricardo Cruz; Cabrita, Maria Teresa; Marques, João Carlos; Caçador, Isabel; Fonseca, Vanessa; Matos, Ana Rita
Contaminants, when present above certain thresholds, can induce physiological constraints to organisms, namely
diatoms, a model group representative of marine phytoplankton, triggering feedback mechanisms, such as
changes in cell’s fatty acid profiles, that can be used as biomarkers towards xenobiotic exposure. Having this in
mind and considering the ecological relevance of diatom fatty acid profiles as well as their recognized potential
as biomarkers of contaminant exposure, the present work aims to develop and test the accuracy of an integrative
multi-biomarker response index based on the fatty acid profiles of marine diatoms (using Phaeodactylum tricornutum as model diatom) exposed to several emerging contaminants.
In terms of the impacts at the individual fatty acid level, it was possible to observe changes transversal to
different contaminants, such as the reduction of C14:0 and C16:0 fatty acids, with increasing xenobiotic concentration, as observed, for example, under propranolol and fluoxetine exposure. Enhancement of C16:2n-7 and
C16:3n-4 concentrations as well as complete disruption of the basal fatty acid profile was observed in diatoms
exposed to copper nanoparticles. These individual diverse and intrinsically connected alterations in fatty acid
concentrations depended on the type and dose of the xenobiotic applied, highlighting the need to address these
profiles as a whole. The evaluation of the diatom cells’ fatty acids using a multivariate approach revealed a high
degree of sensitivity of these biochemical traits to disclose the type of xenobiotic applied to the diatoms, as well
as the exogenous concentration used. These biochemical profiles were later incorporated into a unifying numerical index (LipidTOX) using an integrated biomarker response approach. The LipidTOX index showed strong
correlations with both the exogenous xenobiotic concentration applied as well as with the growth features
assessed for the exposed cultures, revealing a very high efficiency in translating growth impairments imposed by
each of the xenobiotics tested at the different test concentrations. The LipidTOX index proved to be an efficient
tool for ecotoxicological assays with marine model diatoms and evidenced a high degree of reliability for classifying the exposure of the cells to emerging contaminants. The results and benefits of the LipidTOX index
application can be easily communicated to non-expert audiences such as stakeholders, policymakers and environmental managers so that this approach can be used in future toxicological evaluations of the impacts of
classical and emerging xenobiotics in marine primary producers.
Unidades organizacionais
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Palavras-chave
Contribuidores
Financiadores
Entidade financiadora
Fundação para a Ciência e a Tecnologia
Programa de financiamento
Número da atribuição
SFRH/BD/138376/2018