Efeitos do tributilestanho (TBT) sobre o metabolismo intermediário e o balanço oxidativo em crustáceos decápodes

Abstract

O tributilestanho (TBT) foi amplamente utilizado como biocida em tintas anti-incrustantes aplicadas a navios e embarcações, com o objetivo de prevenir a bioincrustação. No entanto, o uso de TBT gerou preocupações ambientais devido aos efeitos tóxicos observados em diversas espécies não-alvo, o que levou à sua proibição em vários países. O TBT é considerado um dos principais desreguladores endócrinos liberados no ambiente aquático. Apesar da proibição, nos últimos anos, os níveis de TBT no ambiente marinho têm aumentado. Crustáceos decápodes, como Callinectes sapidus e Carcinus maenas, são espécies com importância ecológica e econômica. Esses crustáceos podem ser expostos ao TBT através de suas brânquias ou pela ingestão de alimentos contaminados. O objetivo deste estudo foi investigar os efeitos da exposição a concentrações subletais e ambientalmente relevantes de TBT sobre essas duas espécies, avaliando biomarcadores de estresse oxidativo, alterações no balanço energético através dos níveis de metabólitos na hemolinfa, músculo, brânquias anteriores e posteriores, coração e hepatopâncreas. Os experimentos com o siri azul Callinectes sapidus foram realizados no instituto de Ciências Básicas da Saúde (ICBS) da UFRGS enquanto os experimentos com o caranguejo verde Carcinus maenas foram realizados no Centro de Ciências do Mar (CCMAR) da Universidade do Algarve, na cidade de Faro, em Portugal. Além da avaliação dos efeitos do TBT em crustáceos, esta tese também inclui um artigo de revisão. O objetivo da revisão foi atualizar as informações sobre o sistema endócrino de crustáceos, destacando as principais características bioquímicas e fisiológicas dos hormônios produzidos pelas principais glândulas endócrinas de crustáceos. Além disso, a revisão discute novas evidências sobre a presença de hormônios considerados exclusivos de vertebrados. Para 4 identificar os efeitos do TBT nos crustáceos, os caranguejos C. maenas foram expostos ao TBT por 48 horas e 7 dias em concentrações de 10, 100 e 1000 ng/L, enquanto o siri C. sapidus foi exposto por 7 dias a concentrações de 100 e 1000 ng/L. C. maenas. A exposição ao TBT não causou efeitos nos parâmetros analisados no C. maenas, porém foram observadas diferenças em relação ao tempo de manutenção. Nesses caranguejos, os níveis de glicerol e lactato reduziram significativamente em todos os grupos após 7 dias, enquanto o oposto aconteceu com a glicemia. Esses resultados refletem um aumento na demanda energética pois os animais estavam em jejum durante todo o período experimental. Os níveis de glicose na hemolinfa de C. sapidus expostos a 100 ng/L e 1000 ng/L aumentaram, enquanto o lactato aumentou em 100 ng/L. Os níveis de colesterol e triglicerídeos diminuíram quando expostos a 1000 ng/L, enquanto as proteínas totais diminuíram significativamente em ambos os grupos de exposição. A concentração de triglicerídeos e glicogênio no hepatopâncreas reduziu significativamente em animais expostos a 1000 ng/L de TBT. Em conjunto, essas alterações metabólicas sugerem um aumento na demanda energética evidenciando o estresse. Os níveis de sulfidrilas e glutationa total diminuíram no hepatopâncreas e nas brânquias posteriores de caranguejos azuis expostos a ambas as concentrações de TBT. Nas brânquias anteriores, o conteúdo de sulfidrilas reduziu quando exposto a 1000 ng/L, enquanto o conteúdo de GSH reduziu quando exposto a 100 ng/L. Essa redução torna os organismos mais vulneráveis aos efeitos das espécies reativas de oxigênio (EROs). Um aumento nas ROS totais foi observado nos tecidos dos animais expostos a maior concentração de TBT (1000 ng/L). A atividade da glutationa S-transferase (GST) aumentou no hepatopâncreas em ambas as concentrações de exposição. Nas brânquias anteriores, a atividade da GST aumentou quando exposta a 1000 ng/L de TBT, enquanto nas brânquias posteriores o aumento foi observado na concentração de 100 ng/L, indicando que o sistema antioxidante estava sendo sobrecarregado. Além disso, o aumento da lipoperoxidação quando expostos a 1000 ng/L de TBT demonstra danos nas membranas celulares. Em conjunto, esses resultados demonstram que a exposição a TBT por 7 dias é capaz de romper a homeostase metabólica e o balanço oxidativo em C. sapidus. Embora os resultados com C. maenas ainda sejam preliminares, a persistência desse contaminante no ambiente continua representando uma ameaça significativa às populações de ambas as espécies de crustáceos. Esses resultados ressaltam a necessidade de monitoramento contínuo das concentrações de TBT no ambiente aquático, bem como o desenvolvimento de estratégias para diminuir seus efeitos tóxicos. Por fim, estudos recentes têm aprofundado o conhecimento sobre a endocrinologia de crustáceos, vias hormonais, destacando suas interações complexas e potenciais aplicações na aquicultura e ecotoxicologia. Entretanto, ainda há lacunas a serem exploradas, especialmente no que diz respeito à sinalização molecular e às influências ambientais sobre o eixo endócrino. Assim, pesquisas futuras são essenciais para ampliar a compreensão dos mecanismos hormonais em crustáceos, contribuindo tanto para a biologia comparada quanto para o manejo sustentável dessas espécies.

Tributyltin (TBT) was widely used as a biocide in antifouling paints applied to ships and vessels to prevent biofouling. However, the use of TBT has raised environmental concerns due to its toxic effects on various non-target species, leading to its ban in several countries. TBT is considered one of the main endocrine disruptors released into the aquatic environment. Despite the ban, TBT levels in the marine environment have increased in recent years. Decapod crustaceans, such as Callinectes sapidus and Carcinus maenas, are species of ecological and economic importance. These crustaceans can be exposed to TBT through their gills or by ingesting contaminated food. The aim of this study was to investigate the effects of exposure to sublethal and environmentally relevant concentrations of TBT on these two species by assessing oxidative stress biomarkers and changes in energy balance through metabolite levels in the hemolymph, muscle, anterior and posterior gills, heart, and hepatopancreas. The experiments with the blue crab Callinectes sapidus were conducted at the Institute of Basic Health Sciences (ICBS) at UFRGS, while the experiments with the green crab Carcinus maenas were carried out at the Center for Marine Sciences (CCMAR) of the University of Algarve, in Faro, Portugal. In addition to evaluating the effects of TBT on crustaceans, this thesis also includes a review article. The objective of the review was to update information on the crustacean endocrine system, highlighting the main biochemical and physiological characteristics of hormones produced by the major endocrine glands in crustaceans. Furthermore, the review discusses new evidence regarding the presence of hormones previously considered exclusive to vertebrates. To identify the effects of TBT on crustaceans, C. maenas crabs were exposed to TBT for 48 hours and 7 days at concentrations of 10, 100, and 1000 ng.L-1, while the blue crab C. sapidus was exposed for 7 days at concentrations of 100 and 1000 ng.L-1. TBT exposure did not cause effects on the parameters analyzed in C. maenas; however, differences were observed concerning the maintenance period. In these crabs, glycerol and lactate levels significantly decreased in all groups after 7 days, while the opposite was observed for blood glucose levels. These results reflect an increase in energy demand, as the animals were fasting throughout the experimental period. In C. sapidus, glucose levels in the hemolymph increased at both 100 ng.L-1 and 1000 ng.L-1, while lactate levels increased at 100 ng.L-1. Cholesterol and triglyceride levels decreased at 1000 ng.L-1, whereas total protein levels significantly decreased in both exposure groups. Triglyceride and glycogen concentrations in the hepatopancreas were significantly reduced in animals exposed to 1000 ng.L-1 of TBT. Collectively, these metabolic alterations suggest an increase in energy demand, indicating stress. Sulfhydryl and total glutathione levels decreased in the hepatopancreas and posterior gills of blue crabs exposed to both TBT concentrations. In the anterior gills, sulfhydryl content decreased at 1000 ng.L-1, while GSH content decreased at 100 ng.L-1. This reduction makes the organisms more vulnerable to the effects of reactive oxygen species (ROS). An increase in total ROS levels was observed in the tissues of animals exposed to the highest TBT concentration (1000 ng.L-1). Glutathione S-transferase (GST) activity increased in the hepatopancreas at both exposure concentrations. In the anterior gills, GST activity increased when exposed to 1000 ng.L-1 of TBT, while in the posterior gills, the increase was observed at 100 ng.L-1, indicating that the antioxidant system was being overwhelmed. Additionally, the increase in lipid peroxidation at 1000 ng.L-1 of TBT exposure demonstrates damage to cell membranes. Taken together, these results show that 7-day exposure to TBT is capable of disrupting metabolic homeostasis and oxidative balance in C. sapidus. Although the results for C. maenas remain preliminary, the persistence of this contaminant in the environment continues to pose a significant threat to populations of both crustacean species. These findings highlight the need for continuous monitoring of TBT concentrations in aquatic environments, as well as the development of strategies to mitigate its toxic effects. Finally, recent studies have deepened our understanding of crustacean endocrinology and hormonal pathways, highlighting their complex interactions and potential applications in aquaculture and ecotoxicology. However, there are still gaps to be explored, particularly regarding molecular signaling and environmental influences on the endocrine axis. Therefore, future research is essential to expand our comprehension of hormonal mechanisms in crustaceans, contributing both to comparative biology and the sustainable management of these species.