RESUMO
Anthropogenic activity has dramatically deteriorated aquatic ecosystems in recent years. Such environmental alterations could change the primary producers' composition, exacerbating the proliferation of harmful microorganisms such as cyanobacteria. Cyanobacteria can produce several secondary metabolites, including guanitoxin, a potent neurotoxin and the only naturally occurring anticholinesterase organophosphate ever reported in the literature. Therefore, this study investigated the acute toxicity of guanitoxin-producing cyanobacteria Sphaerospermopsis torques-reginae (ITEP-024 strain) aqueous and 50% methanolic extracts in zebrafish (Danio rerio) hepatocytes (ZF-L cell line), zebrafish embryos (fish embryo toxicity - FET) and specimens of the microcrustacean Daphnia similis. For this, hepatocytes were exposed to 1-500 mg/L of the ITEP-024 extracts for 24 h, the embryos to 31.25-500 mg/L for 96 h, and D. similis to 10-3000 mg/L for 48 h. Non-target metabolomics was also performed to analyze secondary metabolites produced by the ITEP-024 using LC-MS/MS. Metabolomics indicated the guanitoxin presence just in the aqueous extract of the ITEP-024 and the presence of the cyanopeptides namalides, spumigins, and anabaenopeptins in the methanolic extract. The aqueous extract decreased the viability of zebrafish hepatocytes (EC(I)50(24h) = 366.46 mg/L), and the methanolic extract was not toxic. FET showed that the aqueous extract (LC50(96) = 353.55 mg/L) was more toxic than the methanolic extract (LC50(96) = 617.91 mg/L). However, the methanolic extract had more sublethal effects, such as abdominal and cardiac (cardiotoxicity) edema and deformation (spinal curvature of the larvae). Both extracts immobilized daphnids at the highest concentration analyzed. However, the aqueous extract was nine times more lethal (EC(I)50(48h) = 108.2 mg/L) than the methanolic extract (EC(I)50(48h) = 980.65 mg/L). Our results showed an imminent biological risk for aquatic fauna living in an ecosystem surrounded by ITEP-024 metabolites. Our findings thus highlight the urgency of understanding the effects of guanitoxin and cyanopeptides in aquatic animals.
Assuntos
Cianobactérias , Poluentes Químicos da Água , Animais , Daphnia , Peixe-Zebra , Ecossistema , Cromatografia Líquida , Espectrometria de Massas em Tandem , Cianobactérias/metabolismo , Poluentes Químicos da Água/metabolismoRESUMO
O aumento populacional e a elevação no consumo de alimentos tem aumentado a necessidade de intensificação da aquicultura objetivando maiores produtividades para atendimento à elevação na demanda. Consequentemente, aumentam as chances de ocorrência de surtos epizoóticos dentro dos sistemas de produção, devido ao maior estresse imposto aos animais densidade elevada, manejo constante, transporte, baixa qualidade da água, etc. Alterações no estado fisiológico dos animais fazem com que seu sistema imunológico não consiga combater agentes inócuos em situações normais, mas que se tornam patogênicos nos casos de imunodepressão, levando a grandes perdas econômicas, seja com mão de obra, mortandade, medicamentos, etc. Assim, este estudo avaliou o efeito da administração individual ou conjunta de -glucano e Bacillus subtilis na dieta de juvenis de pacu, Piaractus mesopotamicus. Em um primeiro ensaio, quantidades crescentes de -glucano (60; 120; 180; 240 e 300 mg kg-1 de ração) e de B. subtilis (109 UFC g-1 de B. subtilis; 0,025%, 0,050%, 0,075%, 0,100%, 0,125%) foram adicionados a uma dieta basal extrudada (32% de proteína bruta PB; 3200 kcal kg-1 de energia digestível ED) e administrados a juvenis de pacu (8,91 ± 0,30 g) até a saciedade aparente por 75 dias, em um delineamento inteiramente aleatorizado. Ao final do período experimental, os animais foram anestesiados, pesados, submetidos à coleta de sangue e tecidos, para determinação do ganho de peso, conversão alimentar, taxa de crescimento específico, proteínas totais, albumina e globulina séricas, índice albumina:globulina (A:G), atividade da lisozima sérica, explosão respiratória de leucócitos e morfometria intestinais. Em um segundo ensaio conduzido nas mesmas condições ambientais, juvenis de pacu (2,0 ± 0,1 g; 15 peixes/aquário) foram alimentados por 59 dias com rações suplementadas pelos aditivos em questão, mais um grupo controle: -glucano de levedura 240 mg kg-1 de ração; B. subtilis comercial (109 UFC B. subtilis g-1) 0,100% de inclusão; tratamento simbiótico 240 mg de -glucano kg-1 + 0,100% de B. subtilis. Ao final do período experimental os peixes foram amostrados para determinação dos mesmos parâmetros anteriormente descritos. A inclusão dos níveis de -glucano e de Bacillus subtilis na dieta não influenciou o desempenho (P>0,05) de juvenis de pacu, mas peixes alimentados com a dieta contendo o B. subtilis consumiram mais ração (P0,05), nem nos valores de explosão respiratória, atividade de lisozima, proteínas totais séricas e globulinas séricas. Quando os dois imunoestimulantes foram adicionados às dietas em combinação, também não foi observado efeito sobre os parâmetros de desempenho, explosão respiratória e atividade de lisozima, mas as proteinas totais séricas e as globulinas séricas foram positivamente influenciadas pelos tratamentos (P<0,05). As alturas de microvilosidades da porção cranial do intestino dos pacus alimentados com o tratamento simbiótico (-glucano + B. subtilis) foram maiores se comparadas ao grupo controle (P<0,05). Apesar de algumas respostas terem indicado efeito positivo sobre alguns parâmetros imunológicos e morfologia intestinal de pacus alimentados por uma combinação de -glucano + B. subtilis, não houve clara evidência que a administração simbiótica é superior à administração individual de cada imunoestimulante
Stimulation of immune response by dietary supplements has already been proven effective in aquaculture. This work evaluates effects of dietary supplementation with the prebiotic -glucan, the probiotic Bacillus subtilis and their synbiotic combination on growth performance, immune responses, and intestinal morphology of pacu Piaractus mesopotamicus. In a first trial, a basal diet (32% crude protein; 3200 kcal kg-1) was supplemented with either -glucan (60; 120; 180; 240 e 300 mg kg-1) and B. subtilis (109 UFC g-1 of B. subtilis; 0.025%, 0.050%, 0.075%, 0.100%, 0.125%) levels and fed to groups of juvenile pacu (eight fish; 8.91 ± 0.3 g) stocked in 33 glass aquariums (70 L) for 75 days, setting up a totally randomized design trial (n=3). Fish were then weighed and had their blood drawn for determination of leucocytes respiratory burst activity, serum lysozyme activity and serum immunoglobulin concentration; intestinal tissue was sampled from two fish from each unit for micromorphology analysis. The inclusion of -glucan and Bacillus subtilis in the diet did not affect growth (P>0.05) of pacu juvenile, but fish fed diet containing levels of B. subtilis showed higher feed consumption (P0.05). In a second trial, a basal diet (34% crude protein; 3400 kcal kg-1) was supplemented with either -glucan (240 mg kg-1), B. subtilis (0.1 %) and -glucan + B. subtilis mix and fed to groups of juvenile pacu (15 fish; 2.0 ± 0.1 g) stocked in 16 glass aquariums (70 L) for 59 days, setting up a totally randomized design trial (n=4). Fish fed diets supplemented with -glucan + B. subtilis mix presented better growth rate, but it was not significantly different from other feeding groups. Serum total proteins and serum globulins (serum total proteins serum albumin) were affected by dietary supplements (P 0.05). Dietary -glucan + B. subtilis synbiotic mix affected the intestinal ultrastructure of pacu, improved responses of immune system but did not significantly affect growth rate