Efeito da microcistina-lr em parâmetros de dano oxidativo em caenorhabditis elegans : efeito protetor da luteína

Abstract

O aumento da atividade urbana e industrial, concomitante ao aumento de temperatura, geram um processo denominado eutrofização dos sistemas aquáticos. Tal processo tem como principal consequência a rápida proliferação de cianobactérias no ambiente aquático, conhecida como ―floração‖ ou ―bloom‖. Algumas espécies de cianobactérias têm a capacidade de produzir metabólitos secundários que geram sabor e odor desagradáveis à água, além de produzir poderosas toxinas (cianotoxinas). Tais cianotoxinas causam graves injúrias a animais terrestres, aquáticos e humanos, através da ingestão ou contato com a água contaminada e/ou alimentos irrigados com a mesma. As microcistinas (MIC) são as cianotoxinas mais comumente encontradas em florações e levam a uma por hemorragia hepática, sendo seus mecanismos de toxicidade ligados ao estresse oxidativo. Neste trabalho avaliou-se o efeito de doses ambientalmente importantes de MIC-LR sobre marcadores de estresse oxidativo e taxa de sobrevivência no nematoide Caenorhabditis elegans (C. elegans), um modelo alternativo ao uso de animais de experimentação. Foi investigado, adicionalmente, o possível efeito protetor do carotenoide luteína (LUT). Pétalas de Tagetes foram utilizadas para obtenção da LUT, sendo o grau de pureza, verificado através de Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE). Foram utilizadas cepas de C.elegans mantidas a 20º C com E. Coli em meio de crescimento NGM. No processo de tratamento empregaram-se larvas hermafroditas gravídicas para realização da sincronização e posterior eclosão de ovos. Os nematoides foram tratados com MIC-LR nas concentrações de 1, 10, 100, 250 e 500 μg/L e separadamente com LUT nas concentrações de 5, 10, 50, 100 e 250 μM por 30 minutos a 20°C. Em seguida, os nematoides foram submetidos às análises de geração de espécies reativas de oxigênio (EROs), níveis de substancias reativas ao acido tiobarbitúrico (TBARS) como indicador de peroxidação lipídica, bem como expressão das enzimas antioxidantes superóxido dismutase (SOD) e catalase (CAT). Adicionalmente foram avaliados taxa de sobrevivência e área corporal dos nematoides. Os nematoides foram pré-expostos a LUT 5μM (concentração não tóxica) durante 30 minutos e após, expostos a MIC-LR 500 μg/L (concentração que induziu maior toxicidade) por 30 minutos a 20°C. Os resultados indicaram que concentrações de 1-100 μg/L não causaram alterações significativas na área corporal, taxa de sobrevivência e geração de EROs. Entretanto, todas as concentrações de MIC-LR mostraram-se diferentes do controle na expressão de SOD. Somente as concentrações de 250 e 500 μg/L foram diferentes do controle quanto a taxa de sobrevivência e geração de EROS. Para expressão de CAT, somente a concentração de 500 μg/L mostrou-se diferente do controle. A LUT extraída apresentou pureza de 92% e foi capaz de prevenir os danos causados pela MIC-LR na geração de EROs, texa de sobrevivência e expressão da CAT. O pré-tratamento com LUT não foi capaz de prevenir as alterações causadas na expressão da SOD. Estes dados sugerem que a MIC-LR, uma conhecida hepatotoxina, exerce toxicidade mesmo em um invertebrado desprovido de fígado e que eventos oxidativos estão envolvidos nessa resposta. O carotenoide LUT preveniu os danos oxidativos causados pela MIC-LR e aparece como uma alternativa para mitigar os efeitos desta intoxicação.

The increase of urban and industrial activity, concomitant with the increase in temperature, generate a process called eutrophication of aquatic systems. Such a process has as its main consequence the rapid proliferation of cyanobacteria in the aquatic environment, known as "bloom" or "bloom". Some species of cyanobacteria have the ability to produce secondary metabolites that generate unpleasant taste and odor of water, and produce powerful toxins (cyanotoxins). Such cyanotoxins cause severe injury to terrestrial, aquatic and human animals through ingestion or contact with contaminated water and/or food irrigated with it. Microcystins (MICs) are the cyanotoxins most commonly found in blooms and lead to hepatic hemorrhage, and their mechanisms of toxicity are linked to oxidative stress. In this work the effect of environmentally important doses of MIC-LR on oxidative stress markers and survival rate in the nematode Caenorhabditis elegans (C. elegans), an alternative model to the use of experimental animals, was evaluated. Additionally, the possible protective effect of carotenoid lutein (LUT) was investigated. Tagetes petals were used to obtain the LUT, being the degree of purity, verified by High Performance Liquid Chromatography (HPLC). Strains of C.elegans maintained at 20 °C with E. coli in NGM growth medium were used. In the treatment process, gravid hermaphrodite larvae were used for synchronization and later egg hatching. The nematodes were treated with MIC-LR at concentrations of 1, 10, 100, 250 and 500 μg/L and separately with LUT at concentrations of 5, 10, 50, 100 and 250 μM for 30 minutes at 20 ° C. Then, the nematoids were submitted to analyzes of generation of reactive oxygen species (ROS), levels of thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) as indicators of lipid peroxidation, as well as expression of antioxidant enzymes superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT). In addition, the survival rate and body area of the nematodes were evaluated. The nematoids were pre-exposed to 5 μM LUT (non-toxic concentration) for 30 minutes and then exposed to MIC-LR 500 μg / L (concentration which induced increased toxicity) for 30 minutes at 20 °C. The results indicated that concentrations of 1-100 μg/L did not cause significant changes in body area, survival rate and generation of ROS. However, all MIC-LR concentrations were found to be different from the control in SOD expression. Only the concentrations of 250 and 500 μg/L were different from the control for survival rate and EROS generation. For CAT expression, only the concentration of 500 μg/L was different from the control. The extracted LUT showed 92% purity and was able to prevent damage caused by MIC-LR in the generation of EROs, survival tissue and CAT expression. Pretreatment with LUT was not able to prevent alterations caused in SOD expression. These data suggest that MIC-LR, a known hepatotoxin, exert toxicity even in a liver-depleted invertebrate and that oxidative events are involved in this response. The carotenoid LUT prevented oxidative damage caused by MIC-LR and appears as an alternative to mitigate the effects of this intoxication.