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Publicação
Investigating the impacts of microplastics and venlafaxine contamination on fish physiology and behavior
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
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Orientador(es)
Resumo(s)
O aumento contínuo da produção de plásticos e a sua subsequente degradação em microplásticos (MPs),
juntamente com o uso crescente de fármacos como antidepressivos, tem levado a uma preocupação
crescente em relação aos seus efeitos nos ecossistemas marinhos. Os MP são partículas de plástico com
menos de 5 mm de diâmetro, que entram no ambiente marinho através de várias fontes, como as estações
de tratamento de águas residuais, deposição atmosférica, e má gestão de resíduos. Por sua vez, os
antidepressivos, como a venlafaxina (VFX), um antidepressivo inibidor seletivo da recaptação da
serotonina e da noradrenalina (SNRI), entram nos sistemas aquáticos devido à excreção pelos pacientes
que os consomem ou à eliminação inadequada de medicamentos. Estes compostos, muitas vezes
persistentes, não são completamente removidos nas estações de tratamento de águas residuais,
contribuindo para a sua acumulação nos ecossistemas aquáticos.
A interação entre MPs e compostos farmacêuticos, como a VFX, no ambiente marinho, tem levantado
questões sobre os seus efeitos cumulativos nos organismos marinhos. Embora existam estudos sobre os
efeitos isolados destes contaminantes, pouca atenção tem sido dada aos seus efeitos combinados em
organismos marinhos. Este estudo teve como objetivo principal investigar os efeitos isolados e
combinados dos MPs e da VFX na condição corporal, metabolismo e no comportamento de juvenis da
espécie Sparus aurata, uma espécie com grande importância comercial, tanto na pesca como em
aquacultura.
De modo a alcançar os objetivos mencionados, foi realizada esta experiência com a duração de 36 dias,
tendo sido estabelecidos 4 tratamentos experimentais: o grupo de controlo, um grupo exposto a MPs,
um grupo exposto a VFX e um grupo exposto a uma combinação de MPs e VFX. Os juvenis desta
espécie foram recolhidos da Estação Piloto de Piscicultura do Instituto Português do Mar e da Atmosfera
(IPMA), de Olhão, tendo sido mantidos em quarentena por 11 dias no biotério LabVivos do IPMA,
Algés. Após o período de quarentena, os peixes foram pesados e medidos, e aleatoriamente distribuídos
pelos aquários experimentais. Após 3 dias de aclimatação aos mesmos, os peixes (n = 128) foram
expostos aos tratamentos durante 14 dias, após os quais se seguiu um período de eliminação de 7 dias,
em que deixou de existir a contaminação da água, permitindo a observação dos possíveis efeitos pósexposição.
Para determinar os efeitos na condição corporal os indivíduos foram pesados e medidos, tanto no final
da fase de exposição como no final da fase de eliminação, tendo sido posteriormente calculado o índice
de Fulton. Para o comportamento, foram feitas observações focais, que consistiram no registo da
atividade natatória (tempo, em segundos, passado a nadar ou imóvel) e comportamentos agonísticos
(frequência de perseguições e mordidas entre conspecíficos) durante 2 minutos por peixe, tendo sido
observados 2 indivíduos aleatórios por aquário, durante 9 dias alternados (6 durante o período de
contaminação e 3 durante o período de eliminação). O comportamento é um indicador sensível da saúde
dos peixes, desta forma, mudanças nos padrões comportamentais podem ser um dos primeiros sinais de
stress causado por fatores ambientais, tais como contaminantes. Por fim, e de forma a avaliar os efeitos
da exposição aos contaminantes no metabolismo, mediu-se o consumo de oxigénio de rotina (RMR). O
RMR é uma medida do consumo de oxigénio necessário para suportar as funções metabólicas de um
organismo, considerando a atividade espontânea dos organismos, fornecendo uma visão mais realista
do custo energético total necessário para manter funções fisiológicas básicas, sem influência da
alimentação ou do exercício. O consumo de oxigénio foi medido individualmente, ao colocar um
indivíduo dentro de uma câmara de respirometria, de forma a calcular a sua RMR após o período de
exposição. A taxa de consumo de oxigénio serve como indicador da saúde metabólica dos peixes, sendo que variações significativas no consumo podem indicar que os contaminantes estão a desviar energia de
outros processos fisiológicos essenciais, como o crescimento ou a resposta ao stress.
Os resultados deste estudo mostram que, em termos de peso, foi observado um decréscimo nos
indivíduos do grupo de controlo entre períodos de exposição e eliminação, não tendo sido encontrada
nenhuma justificação para este decréscimo, dado que a seleção dos indivíduos foi aleatória e não houve
variações de peso nos outros grupos experimentais. Foi também registada uma diminuição do índice de
Fulton entre o grupo controlo e o tratamento dos MPs no período de eliminação, indicando que os MPs
podem continuar a influenciar negativamente a condição corporal dos peixes mesmo após a sua remoção
da água. O índice de Fulton também diminuiu entre períodos de exposição e eliminação no tratamento
dos MPs, tendo esta observação sido associada a um possível efeito cumulativo dos MPs, uma vez que
estes foram encontrados nos tecidos dos indivíduos após o período de eliminação, podendo os 7 dias
não ser suficientes para existir descontaminação e a reposição de homeostasia nos peixes. Em termos de
comportamento, os juvenis expostos à VFX e MPs isoladamente, passaram mais tempo estacionários do
que os do grupo controlo. No que diz respeito à agressividade, observou-se uma redução significativa
no número de mordidas entre os peixes expostos à VFX, tanto de forma isolada, como em combinação
com os MPs, quando comparados com o grupo exposto apenas a MPs. A exposição a MPs já revelou
diminuir o comportamento exploratório e de fuga dos peixes, o que pode possivelmente explicar este
comportamento estacionário. Relativamente à resposta com a VFX, este comportamento está alinhado
com os efeitos sedativos conhecidos do antidepressivo, já documentados noutras espécies de peixes, que
podem ser explicados pelo aumento dos níveis de serotonina (5-HT) no cérebro. A serotonina é um
neurotransmissor que desempenha um papel fundamental na regulação de várias funções corporais,
incluindo o controlo da agressividade e da resposta ao stress. A exposição à VFX, ao aumentar os níveis
de 5-HT, pode ter contribuído para a redução da atividade e dos comportamentos agressivos observados
nos juvenis expostos a este fármaco.
Durante o período de eliminação, os níveis de atividade e interações agonísticas não diferiram entre
tratamentos, sugerindo que o comportamento dos peixes voltou aos níveis do controlo assim que os
contaminantes foram removidos. Relativamente ao metabolismo, todos os tratamentos apresentaram
uma diminuição do consumo de oxigénio (RMR) em comparação com o controlo, embora estas
diferenças não tenham sido estatisticamente significativas. A diminuição observada no consumo de
oxigénio após exposição a MPs pode estar associada a pequenas perturbações nas trocas iónicas ao nível
das brânquias, enquanto a redução observada após exposição à VFX pode ser explicada pelos seus
efeitos ansiolíticos, que reduzem a atividade metabólica e, consequentemente, o consumo de oxigénio.
A co-exposição a MPs e VFX parece amplificar estes efeitos, possivelmente devido à capacidade dos
MPs de facilitar a bioacumulação de VFX, aumentando os seus efeitos nos peixes.
Os resultados do presente estudo sugerem uma possível interação entre MPs e VFX, contudo apenas
quando considerando os comportamentos de agressividade, e que esta possível interação pode
potencialmente afetar os efeitos resultantes da exposição individual de cada contaminante. Tendo isto
em mente, e em conjunto com as limitações deste estudo, não ficou explicito quais as consequências e
mecanismos desta possível interação. Algumas destas limitações passaram pelo curto período de
exposição, e pela redução do número de indivíduos por aquário entre períodos. Desta forma, é necessário
desenvolver futuros estudos, que tenham em conta estas limitações, de forma a determinar quais as
consequências da interação destes dois contaminantes, e criar estratégias para mitigar os impactos na
vida marinha.
The continuous increase in plastic production and their degradation into microplastics (MPs), coupled with the growing prescription and consumption of antidepressants, has raised concerns about their isolated and cumulative impacts on marine organisms. This study aimed to evaluate the effects of MPs and venlafaxine (VFX), a selective serotonin and noradrenaline reuptake inhibitor (SNRI) antidepressant, on the body condition, metabolism and behavior of juvenile Sparus aurata. Fish were weighed, measured and their Fulton index was calculated. Oxygen consumption was measured, following the 2-week exposure period, to assess metabolic impacts, while focal observations of swimming activity and agonistic behaviors were made to determine behavioral changes during the exposure and elimination periods. A significant decrease in the Fulton index was observed between the control and the MP treatment groups during the elimination period, and between periods within the MP treatment. A reduction in weight was also noted in the control group between periods. Juveniles exposed to MPs or VFX spent more time stationary compared to the control, with VFX exposure – both isolated and in combination with MPs – reducing aggressiveness. Oxygen consumption decreased in all treatments, although not statistically significant. The results suggest a possible interaction between MPs and VFX that could potentially alter their individual effects, but only when considering aggressive behaviors. With this in mind, the precise consequences and mechanisms of this possible interaction remain unclear, highlighting the need for further research to better understand and mitigate the impacts of these contaminants on marine life.
The continuous increase in plastic production and their degradation into microplastics (MPs), coupled with the growing prescription and consumption of antidepressants, has raised concerns about their isolated and cumulative impacts on marine organisms. This study aimed to evaluate the effects of MPs and venlafaxine (VFX), a selective serotonin and noradrenaline reuptake inhibitor (SNRI) antidepressant, on the body condition, metabolism and behavior of juvenile Sparus aurata. Fish were weighed, measured and their Fulton index was calculated. Oxygen consumption was measured, following the 2-week exposure period, to assess metabolic impacts, while focal observations of swimming activity and agonistic behaviors were made to determine behavioral changes during the exposure and elimination periods. A significant decrease in the Fulton index was observed between the control and the MP treatment groups during the elimination period, and between periods within the MP treatment. A reduction in weight was also noted in the control group between periods. Juveniles exposed to MPs or VFX spent more time stationary compared to the control, with VFX exposure – both isolated and in combination with MPs – reducing aggressiveness. Oxygen consumption decreased in all treatments, although not statistically significant. The results suggest a possible interaction between MPs and VFX that could potentially alter their individual effects, but only when considering aggressive behaviors. With this in mind, the precise consequences and mechanisms of this possible interaction remain unclear, highlighting the need for further research to better understand and mitigate the impacts of these contaminants on marine life.
Descrição
Tese de Mestrado, Ecologia Marinha, 2024, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências
Palavras-chave
Sparus aurata Microplásticos Venlafaxina Metabolismo Comportamento Teses de mestrado - 2024