Bioacumulação de selênio por Escherichia Coli : avaliação da exposição a espécies e concentrações de selênio e na presença de mercúrio

Abstract

A interação entre selênio (Se) e mercúrio (Hg) é complexa e pode estar relacionada aos efeitos subjacentes da espécie, concentração e a ordem de administração desses elementos. O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos interativos entre Se e Hg no desenvolvimento e na bioacumulação de Se por Escherichia coli, bactéria capaz de reduzir e acumular Se. Os experimentos com E. coli ATCC 11775 foram realizados pela exposição ao Se(IV) ou Se(VI) em baixas concentrações, 0,3; 3,0 e 30 µM individualmente ou em coexposição com 15 μM de Hg(II), em pré-tratamento e pós tratamento. A resistência de E. coli ao Hg também foi avaliada. A avaliação do desenvolvimento celular foi realizada pelo método de contagem de unidades formadoras de colônias (CFU) e a quantificação de Se foi realizada por GF AAS. A influência do Hg e das espécies e concentrações de Se foi determinada por ANOVA. Os resultados evidenciaram que o Se não tem efeito sobre o desenvolvimento celular, mas sobre o conteúdo total de Se bioacumulado. Em 30 μM de Se, as diferenças entre as espécies de Se emergem com a formação de Se(0) no ensaio com Se(IV), resultando em um maior acúmulo de Se(IV) (41,1%) em comparação com Se(VI) (15,8%). Embora a percentagem média de Se bioacumulado não tenha variado entre as concentrações de Se(VI), uma diferença significativa ocorreu entre concentrações de Se(IV) (variando de 6,1% a 41,1%). A bactéria tolerou a presença de até 20 μM de Hg, mas com efeito sobre a viabilidade celular. Na coexposição com Se e Hg, o Se não causou efeito protetivo a toxicidade do Hg e um efeito tóxico aditivo foi observado na concentração de 30 μM de Se. Em comparação à exposição individual ao Se, o Hg mostrou um efeito dose dependente significativo na bioacumulação de Se por E. coli. Em geral, enquanto na coexposição com 3,0 μM de Se houve o aumento da bioacumulção de Se, com 30 μM de Se a diminuição da bioacumulação de Se e a supressão da formação de Se(0) corroboraram o efeito tóxico desta combinação. A ordem de coexposição de Se e Hg não causou efeito sobre o acúmulo de Se. O método otimizado para quantificação de Se por GF AAS mostrou-se sensível e com elevada exatidão para esta análise quando comparada à técnica de ICP-MS. Estes resultados revelam a influência das espécies e concentrações de Se nos efeitos interativos entre Se e Hg e na bioacumulação de Se por E. coli.

The interaction between selenium (Se) and mercury (Hg) is complex and may be related to the underlying effects of species, concentration, and order of administration. The aim of this study was to assess the interactive effects between Se and Hg on cell growth and Se bioaccumulation in Escherichia coli (E. coli), capable of reducing and accumulating Se. Experiments with E. coli ATCC 11775 were conducted through exposure to Se(IV) or Se(VI) at low concentration levels, 0.3, 3.0, and 30 µM individually or in co-exposure with 15 μM of Hg(II), in pre-treatment and post-treatment. E. coli resistance to Hg was also evaluated. Cell growth assessment was performed using the colony-forming unit (CFU) counting method, and Se quantification was carried out using GF AAS. The influence of Hg and Se species and concentrations was determined by analysis of variance (ANOVA). Results showed that Se had no effect on cell growth but on the total Se bioaccumulated content. At 30 μM, differences between Se species emerge with the formation of Se(0) in the Se(IV) assay, leading to higher Se(IV) accumulation (41.1%) compared to Se(VI) (15.8%). Although the average percentage of Se bioaccumulated did not vary between Se(VI) concentrations, there was a significant difference between Se(IV) concentrations (ranging from 6.1% to 41.1%). Hg was well tolerated by E. coli up to 20 μM, despite decreasing cell viability. In co-exposure, Se showed no protective effect against Hg toxicity; in fact, an additive toxic effect was observed at the 30 μM concentration. Compared to individual Se exposure, Hg exhibited a significant dose dependent effect on Se bioaccumulation by E. coli. While in co-exposure with 3.0 μM, there was an increase in Se bioaccumulation, with 30 μM, there was a decrease in Se bioaccumulation and suppression of Se(0) formation corroborating the toxic effect of this combination. The order of Se and Hg co-exposure had no effect on Se accumulation. The method for Se quantification by GF AAS proved to be sensitive and highly accurate for this analysis compared to ICP-MS technique. These results reveal the influence of Se species and concentration on the interactive effects between Se and Hg and Se bioaccumulation in E. coli