Impacto do material particulado atmosférico sedimentável emitido por indústrias metalúrgicas em girinos de rã-touro (Aquarana catesbeiana)

dc.contributor.advisor1Monteiro, Diana Amaral
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0358411551730768
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-1178-6673
dc.contributor.authorCosta, Regiane Luiza da
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/2901217355687853
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0001-8250-8593
dc.date.accessioned2025-02-24T12:21:38Z
dc.date.issued2024-12-20
dc.description.abstractThe settleable particulate matter (SePM), is composed of metals and metalloids which, when deposited in water, can use impacts on the aquatic biota. This study assessed the bioaccumulation of metals, genotoxic and mutagenic effects, as well as physiological and biochemical biomarkers in bullfrog tadpoles (A. catesbeiana), exposed 96 hours to a sublethal and environmentally relevant concentration of SePM (1 g/L-1). The SePM was collected on Ilha do Boi, in Vitória, ES, an area with intense steel and metallurgy activity. The results indicated bioaccumulation of metals in the blood, such as Sn, Cr, La, Ce, Al, Ag, Pb, Ti, and Fe. Health alterations were observed in the animals, with a 25% increase in the hepatosomatic index and a 12% decrease in the condition factor. Hemoglobin concentration and total cell count increased by 17% and 112%, respectively. Mutagenic effects on erythrocytes were indicated by a 340% increase in micronucleus frequency. In the comet assay, there was a significant increase in comet area (44.91%) and DNA content in the tail (85.49%), indicating genotoxic damage. In the heart tissue, high concentrations of Ti, Fe, V, Ba, and Mn were quantified, confirmed bioaccumulation. SePM exposure increased heart rate by 28% and decreased relative ventricular mass by 19%. Cardiac contractility parameters, showed a 60% increase in contraction strength, 50% in contraction rate, 55% in relaxation rate, and 66% in cardiac pumping capacity. The blockage of the NCX exchanger resulted in a significant reduction in the control group and exposed groups, respectively, of 39% and 49% in contraction force, 25% and 4% in contraction rate, 47% and 40% in relaxation rate, and approximately 58% and 64% in cardiac pumping capacity, indicating that the exchanger plays a significant role in calcium cycling. Protein carbonyl levels increased by 80%, the GSH:GSSG ratio increased by 121% and ACAP levels increased by 37% in cardiac tissue. These results indicate that even at a sublethal concentration, SePM demonstrated genotoxic and mutagenic potential, causing alterations in the blood. Additionally, exposure to SePM induce chronotropic, inotropic, and lusitropic responses, as typical compensatory stress responses. The results of oxidative stress biomarkers in cardiac tissue revealed mechanisms and strategies to neutralize reactive oxygen species. This study provides evidence that metallic particles from SePM, originating from metallurgical industries, induce damage and may compromise physiological homeostasis, even with short-term exposure and at sublethal concentrations, reinforcing the need for stricter regulations to control the emission of this material.eng
dc.description.resumoO material particulado atmosférico sedimentável (MPASe) é composto por metais e metaloides que, ao serem depositados na água, podem causar impactos na biota aquática. Este estudo avaliou a bioconcentração de metais e metaloides, os efeitos genotóxicos e mutagênicos, além dos biomarcadores de fisiológicos e bioquímicos em girinos de rã-touro (A. catesbeiana) expostos por 96 horas a uma concentração subletal e ambientalmente relevante de MPASe (1g/L-1). O MPASe foi coletado na Ilha do Boi, em Vitória-ES, uma área com intensa atividade siderúrgica e metalúrgica. A exposição ao MPASe causou bioconcentração de metais no sangue, como Sn, Cr, La, Ce, Al, Ag, Pb, Ti e Fe. O MPASe também causou aumento de 25% no índice hepatossomático e a diminuição de 12% no fator de condição indicando alterações da saúde dos animais. A concentração de hemoglobina e a contagem total de células aumentaram em 17% e 112% respectivamente. Efeitos mutagênicos nos eritrócitos foram indicados por meio do aumento de 340% na frequência de micronúcleos. No teste cometa, ocorreu aumento em parâmetros como área do cometa (44,91%) e no conteúdo de DNA na cauda (85,49%), apontando danos genotóxicos. No tecido cardíaco, foram quantificadas elevadas concentrações de Ti, Fe, V, Ba e Mn, confirmando a bioconcentração. A exposição ao MPASe aumentou a frequência cardíaca em 28% e diminuiu a massa ventricular relativa em cerca de 19%. Nos parâmetros da contratilidade cardíaca, ocorreu um aumento de 60% na força de contração, 50% na taxa de contração, 55% na taxa de relaxamento e 66% na capacidade de bombeamento cardíaco. O bloqueio do trocador NCX resultou em redução significativa nos grupos controle e exposto respectivamente de 39% e 49% na força de contração, 25% e 4% na taxa de contração, 47% e 40% na taxa de relaxamento e cerca de 58% e 64% na capacidade de bombeamento cardíaco, indicando que o trocador tem um papel significativo na ciclagem de cálcio. Os níveis de proteína carbonilada aumentaram 80%, a razão GSH:GSSG aumentou 121% e os níveis de ACAP aumentaram 37% no tecido cardíaco. Os resultados indicaram que, mesmo em concentração subletal, o MPASe demonstrou potencial genotóxico e mutagênico, causando alterações no sangue. Adicionalmente, a exposição ao MPASe induziu respostas cronotrópicas, inotrópicas e lusitrópicas positivas, como respostas compensatórias típicas de estresse. Os resultados dos biomarcadores de estresse oxidativo no tecido cardíaco revelaram mecanismos e estratégias para neutralizar as espécies reativas de oxigênio. Este estudo fornece evidências de que as partículas metálicas do MPASe, provenientes de indústrias metalúrgicas, são indutoras de danos e podem comprometer a homeostase fisiológica, mesmo em exposição de curta duração e em concentração subletal, reforçando a necessidade de uma legislação mais rigorosa para o controle da emissão desse material.
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
dc.description.sponsorshipIdCódigo de Financiamento 001, Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).
dc.description.sponsorshipIdProcesso 2019/08491-0- Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP).
dc.identifier.citationCOSTA, Regiane Luiza da. Impacto do material particulado atmosférico sedimentável emitido por indústrias metalúrgicas em girinos de rã-touro (Aquarana catesbeiana). 2024. Tese (Doutorado em Ciências Ambientais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/21437.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/21437
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciências Ambientais - PPGCAm
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectAnfíbios
dc.subjectGenotoxicidade
dc.subjectMutagenicidade
dc.subjectFunção cardíaca
dc.subjectMetais
dc.subjectAmphibianseng
dc.subjectGenotoxicityeng
dc.subjectMutagenicityeng
dc.subjectCardiac functioneng
dc.subjectMetalseng
dc.subject.cnpqCIENCIAS BIOLOGICAS::ECOLOGIA
dc.titleImpacto do material particulado atmosférico sedimentável emitido por indústrias metalúrgicas em girinos de rã-touro (Aquarana catesbeiana)
dc.title.alternativeImpact of settleable particulate matter emitted by metallurgical industries on bullfrog tadpoles(Aquarana catesbeiana)eng
dc.typeTese

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Regiane Luiza da Costa Tese de Doutorado
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