Essa tese de doutorado apresenta o estudo eletroquímico da oxidação do inseticida fipronil bem como o desenvolvimento de metodologias analíticas para a determinação deste composto em amostras de águas naturais. Os experimentos foram realizados sobre os eletrodos de compósito grafite-poliuretana (GPU) e carbono vítreo modificado com nanotubos de carbono de paredes múltiplas (GC-MWCNTs) utilizando a Voltametria de Onda Quadrada (SWV). A Voltametria Cíclica (CV) foi utilizada para diagnosticar o grau de reversibilidade da reação de oxidação do inseticida assim como a natureza do transporte do material eletroativo para a superfície dos eletrodos. Os resultados dos estudos da oxidação eletroquímica do fipronil utilizando o eletrodo de GPU mostraram que a oxidação do fipronil apresenta um em 0,70 V (vs. EAg/AgCl) e ocorre de forma totalmente irreversível e controlada por adsorção das espécies na superfície do eletrodo. Foram obtidas curvas analíticas para o fipronil no intervalo de 2,0 a 14,0 x 10-5 mol L-1, resultando um limite de detecção (LD) de 139 µg L-1 e Limite de Quantificação (LQ) de 480 µg L-1. Para a oxidação do fipronil no eletrodo GC-MWCNTs os resultados mostraram que a oxidação do fipronil apresenta apenas um pico em 0,50 V (vs. EAg/AgCl) e ocorre de forma totalmente irreversível e controlado por difusão a adsorção das espécies na superfície do eletrodo. Os LD e LQ obtidos foram de 26 µg L-1 e 147 µg L-1, respectivamente. O estudo por eletrólise a potencial controlado revelou que a oxidação do inseticida fipronil envolve a participação de um elétron. A metodologia desenvolvida para ambos os eletrodos foi aplicada em amostras de águas naturais, testes de recuperação foram realizados mostrando eficiência de recuperação 96,0% para o eletrodo de GPU e de 94,6% para o eletrodo de GC-MWCNTs. / In this thesis a study of the electrochemical oxidation of the insecticide fipronil and the development of analytical methodologies for the determination of this compound in natural water samples is presented. The experiments were performed at graphite-polyurethane composite electrodes (GPU) and a glassy carbon electrode modified with multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs-GC). The electrodes were caracterized using square wave voltammetry (SWV). Cyclic voltammetry (CV) was used to diagnose the degree of reversibility of the oxidation reaction of the insecticide as well as the nature of the transport of the electroactive material to the surface of the electrodes. The electrochemical oxidation of fipronil studies using the GPU electrode showed that fipronil oxidation presents a peak at 0.70 V (vs. EAg/AgCl) which is totally irreversible and controlled by adsorption of species on the electrode surface. Analytical curves were obtained for fipronil in the range 2.0 to 14 x 10-5 mol L-1, with a detection limit (LD) of 139 µg L-1 and a quantification limit (LQ) of 480 µg L-1. For the oxidation of fipronil in the GC-MWCNTs electrode the results showed that fipronil oxidation presents a peak at 0.50 V (vs. EAg/AgCl) which is totally irreversible and diffusion controlled the adsorption of species on the electrode surface. The LD and LQ were obtained 26 µg L-1 and 147 µg L-1, respectively. The study by controlled potential electrolysis showed that oxidation of the insecticide fipronil involves the participation of one electron. The methodology developed for both electrodes was applied to natural water samples, recovery tests were performed showing recovery efficiency of 96.0% for the GPU electrode and 94.6% for MWCNTs-GC electrode.

A bacia do Corumbataí apesar de seu estado considerável de preservação, no que diz respeito à quantidade e qualidade das águas, merece grande atenção visto que abastece os municípios de Piracicaba, Santa Gertrudes, Rio Claro, Corumbataí e Analândia e recebe descargas de esgoto doméstico e industrial de 7 municípios a montante (Analândia, Corumbataí, Ipeúna, Itirapina, Santa Gertrudes, Rio Claro e Charqueada). Além do que, é expressivo o uso intensivo dos solos desses municípios para o cultivo de cana-de-açúcar, na qual são utilizados, entre outros insumos, o agrotóxico fipronil. Apesar da grande importância da bacia para a região não há estudos que demonstrem o impacto causado pela agricultura e uso intensivo de agrotóxicos, na qualidade das águas e mesmo para a vida aquática da mesma. Para tanto este trabalho tem como objetivo o monitoramento ambiental na bacia do Corumbataí, determinando a ocorrência, ou melhor, a distribuição temporal e espacial de resíduos do agrotóxico fipronil e de um grupo de organoclorados, sendo eles: lindano, clordano, endossulfan, alaclor, heptacloro e heptacloro epóxido, aldrin, dieldrin, endrin, metalacloro, metoxicloro e dodecacloropentaciclodecano, em águas provenientes de diversos pontos de coleta na bacia do rio Corumbataí, além de validar metodologia de extração e cromatográfica por CG-MS para análise do agrotóxico fipronil e demais organoclorados; correlacionar a contaminação das águas com o uso de agrotóxicos na bacia; Determinar os níveis de toxicidade aguda do agrotóxico fipronil para Danio rerio (Paulistinha) e Piaractus mesopotamicus Holmerg (Pacu) / The basin of the Corumbataí despite their considerable state of preservation, as regards quantity and quality of water, deserves special attention since supplying the municipalities of Piracicaba, Santa Gertrudes, Rio Claro, Corumbataí and Analândia and receives discharges of domestic and industrial sewage from 7 cities upstream (Analândia, Corumbataí, Ipeúna, Itirapina, Santa Gertrudes, Rio Claro and Charqueadas). Furthermore, its expressive the intensive use of land of those towns for the cane sugar growing, which are used, among other inputs, the pesticide fipronil. Despite the great importance of the basin for the region there are no studies that demonstrate the impact of agriculture and intensive use of pesticides in water quality and even its aquatic life. Thus this work has as objective the environmental monitoring in the basin of the Corumbataí, determining the occurrence, or rather, the temporal and spatial distribution of residues of the pesticide fipronil and a group of organochlorines, which are: lindane, chlordane, endosulfan, alachlor, heptachlor and heptachlor epoxide, aldrin, dieldrin, endrin, metalachlor, methoxychlor and dodecachlorpentaciclodecano in waters from various collection points in the basin of the river Corumbataí, besides validate methodology for extraction and chromatography by GC-MS for analysis of pesticide fipronil and other Organochlorine; correlate water contamination with the use of pesticides in the basin, determine the levels of acute toxicity of the pesticide fipronil for Danio rerio (Paulistinha) and Piaractus mesopotamicus Holmerg (Pacu)

Made available in DSpace on 2016-04-28T20:16:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009 - Michelle Goldan de Freitas Tancredi.pdf: 538519 bytes, checksum: ae1613ebf623782066bdba2f97bf53df (MD5) Previous issue date: 2009-02-27 / The objectives of the present study were to evaluate the efficacy and clinical safety of a novel topical 10% fipronil on the control of Ctenocephalides felis felis on dogs and cats and Rhipicephalus sanguineus on dogs; residual efficacy of the fipronil formulation on dog s coat on the control of eggs, larvae and adults of C. felis felis; effect of dispersion of the tested formulation on adults of C. felis felis; and the influence of bathe on the efficacy of the novel formulation against fleas and ticks on dogs. Utilized animals were belong to the the Laboratory of Experimental Chemotherapy in Veterinary Parasitology (LECVP) from the Department of Animal Parasitology of the Institute of Veterinary of the Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro or domiciliated ones. Fleas and ticks were gathered from colonies maintained in the LECVP. Methodologies were based on guidelines and the literature. Pulicide efficacy on cats was: 99.4; 100; 100; 95.1; 86.8 and 70% on days +2 +7, +14, +21; +28, +35 e +42, respectively. The efficacy against ticks on dogs was: 100; 100; 95.4; 90.2; 83.4 and 62.6% on days +2 +7, +14, +21; +28 e +35, respectively. Pulicide efficacy on dogs was: 100; 100; 100; 99.5; 99.8 and 91.6% on days +2 +7, +14, +21; +28 e +35, respectively. Those essays demonstrated satisfactory efficacy levels obtained by the formulation and expected residual period against reinfestations. Regarding the influence of shampooing on pulicide activity, the efficacy was 100% on days +3, +7, +14, +21 and +28; 98.4; 95 and 70.6% on days +35, +42 e +49, respectively for the group with only one bathe. The weekly shampooing group presented efficacy of 98.8; 100; 100; 100; 86.9 and 44.2% on days +3, + 7, +14, +21, +28, +35 and +42, respectively. Efficacy against ticks for the group shampooed once was 99.5; 100; 100; 91.8; 91.6; 70.9 and 63.2% on days +3, + 7, +14, +21, +28, +35 and +42, respectively. The weekly shampooing group presented efficacy of 100; 100; 99.1; 81.1; 58.9 e 41.% on days +2 +7, +14, +21; +28 and +35, respectively. Shampooing once did not affect the product s efficacy. Weekly bathes, despite showed satisfactory efficacy, presented shorter residual period. Regarding the in vitro trials to evaluate the residual activity against fleas, the following can be concluded: the adulticide efficacy varied from average to high until day +14; larvicide efficacy was irregular and presented short residual activity; efficacy against eggs was high and presented long residual activity. Regarding the in vitro essays to evaluate speed of kill the formulation was 100% effective within 16h until day +21 and, 24h on days +28 and +35, demonstrating long residual activity. Therefore, the topical 10% fipronil formulation presented, in general, satisfactory efficacy levels and residual activity on C. felis felis on cats and dogs and, R. sanguineus on dogs, comparable to the reference formulation found commercially, besides have presented the desirable clinical safety. / Os objetivos do presente estudo foram avaliar: a efic?cia e seguran?a cl?nica de uma formula??o t?pica de fipronil a 10% no controle de Ctenocephalides felis felis em c?es e gatos e Rhipicephalus sanguineus em c?es; a efic?cia residual de uma nova formula??o em teste de fipronil em pelo de c?es no controle de ovos, larvas e adultos de C. felis felis; o efeito da dispers?o da formula??o teste em pelo de c?es tratados sobre adultos de C. felis felis; e influ?ncia do banho sobre a efic?cia pulicida e carrapaticida em c?es da nova formula??o. Os animais utilizados pertenciam ao Laborat?rio de Quimioterapia Experimental em Parasitologia Veterin?ria (LQEPV), do Departamento de Parasitologia Animal, Instituto de Veterin?ria, da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro ou domiciliados. Pulgas e carrapatos eram provenientes de col?nias mantidas no LQEPV. As metodologias foram baseadas em normas ou literatura. A efic?cia pulicida em gatos foi: 99,4; 100; 100; 95,1; 86,8 e 70% para os dias +2 +7, +14, +21; +28, +35 e +42, respectivamente. A efic?cia carrapaticida em c?es foi de 100; 100; 95,4; 90,2; 83,4; 62,6% para os dias +2 +7, +14, +21; +28 e +35, respectivamente. A efic?cia pulicida em c?es foi: 100; 100; 100; 99,5; 99,8; 91,6% para os dias +2 +7, +14, +21; +28 e +35, respectivamente. Foi constatado que a formula??o em teste obteve satisfat?rios n?veis de efic?cia e esperado per?odo residual contra reinfesta??es. Em rela??o ? influ?ncia do banho na atividade pulicida, a efic?cia foi de 100% para os dias +3, +7, +14, +21 e +28, e 98,4; 95 e 70,6% para os dias 35, +42 e +49, respectivamente no grupo com banho ?nico. Para o grupo com banho semanal, a efic?cia foi de: 98,8; 100; 100; 100; 86,9 e 44,2%, para os dias 3, +7, +14, +21,+28 e +35, respectivamente. A efic?cia carrapaticida no grupo com banho ?nico foi de: 99,5; 100; 100; 91,8; 91,6; 70,9 e 63,2% para os dias +3, + 7, +14, +21, +28, +35 e +42, respectivamente. No grupo banho semanal as efic?cias foram de 100; 100; 99,1; 81,1; 58,9 e 41,3 para os dias +3, +7, +14, +21, +28 e +35, respectivamente. O banho ?nico demonstrou n?o provocar queda da efic?cia do produto. Banhos semanais, apesar de apresentarem efic?cia satisfat?ria, demonstraram menor per?odo residual. Para os experimentos in vitro avaliando atividade residual sobre pulgas pode concluir-se que a efic?cia: adulticida variou de mediana ? alta at? dia +14; a larvicida foi irregular, apresentando curta atividade residual; e a ovicida foi elevada, apresentando longo per?odo residual. Nos ensaios in vitro avaliando a velocidade de morte a formula??o teste foi 100% eficaz em at? 16h at? o dia +21 e 24h nos dias +28 e +35, demonstrando prolongada atividade residual. Portanto, a formula??o teste de aplica??o t?pica de fipronil 10% alcan?ou, em geral, satisfat?rios n?veis de efic?cia e atividade residual sobre C. felis felis em c?es e gatos e R. sanguineus em c?es, compar?veis ? formula??o refer?ncia existente no mercado, al?m de apresentar seguran?a cl?nica desejada.

O fipronil, um inseticida e acaricida de amplo espectro de ação, atua como bloqueador dos canais de cloreto acoplados aos receptores GABA (GABA-Cls) e aos receptores glutamatérgicos (GluCls), estes últimos são alvo inseto-específico não presente nos vertebrados. O fipronil é utilizado na agricultura, medicina veterinária e saúde publica no combate a vetores de doenças. Comercialmente conhecido pelas marcas Frontline® (uso veterinário) e Regent 800 WG® (uso agrícola), esse inseticida, além de atuar sobre sistema nervoso central, atua, ainda, em organismos não-alvo como desregulador endócrino, podendo causar prejuízos nos sistemas reprodutor, nervoso e imunológico, por gerações. Assim, o presente estudo buscou investigar os efeitos da exposição pré-natal ao fipronil na geração F1 de ratas Wistar. Quarenta ratas virgens, Wistar, adultas (a partir de 90 dias de vida), foram acasaladas e separadas em quatro grupos: três experimentais, que receberam: 0,1, 1,0 e 10,0 mg/Kg de peso de fipronil; e o grupo controle, que recebeu água (1 mL/Kg de peso), via gavagem, do 6º ao 20º dia de gestação (n = 10 animais por grupo). O estudo foi então dividido em três partes: 1) estudos sobre a toxicidade materna e o comportamento maternal dessas ratas no 5º dia pós-nascimento (DPN5); 2) avaliação do desenvolvimento físico e reflexológico da geração F1, desde o dia de seu nascimento (DPN0) até o DPN35; e 3) avaliações comportamentais e de necropsia dos filhotes na idade adulta. O tratamento pré-natal com fipronil causou leve toxicidade materna na maior dose, apenas na segunda semana de gestação, caracterizada pela redução do consumo de ração (p<0,01), porém, essa redução não causou prejuízos no desempenho reprodutivo dessas ratas quando comparadas ao grupo controle. Além disso, o tratamento do fipronil mostrou leve melhoria do comportamento maternal, onde as ratas que receberam as doses de 1,0 e 10,0 mg/Kg apresentaram aumento do tempo de lambedura em seus filhotes (p<0,05), enquanto a maior dose agrupou toda a ninhada mais rapidamente (p<0,05) quando comparadas ao grupo controle. Na infância, não foram observadas alterações significantes nos parâmetros do desenvolvimento físicos da prole, porém os filhotes que estiveram expostos à menor dose durante o período gestacional, apresentaram retardo para o desenvolvimento do reflexo de geotaxia negativa, tanto machos (p<0,01), quanto fêmeas (p<0,05). A análise do desenvolvimento motor desses filhotes, constatou alterações nos perfis da atividade geral em campo aberto, observados por sete dias consecutivos, nos grupos de 0,1 e 1,0 mg/Kg, tanto na prole feminina, quanto na prole masculina. Na idade adulta, as proles de ratas tratadas com fipronil, tanto masculina, quanto feminina, apresentaram alterações comportamentais, indicando aumento de ansiedade e alterações no tempo de interação social. A prole masculina apresentou ainda, alteração na motivação sexual sem prejudicar a eficiência copulatória e a prole feminina apresentou alterações no ciclo estral, sem prejudicar o desempenho copulatório, ambos na menor dose de exposição pré-natal. Apesar das alterações comportamentais, a necropsia não mostrou alterações anatômicas nos órgãos desses animais. Assim, esses resultados sugerem que a exposição ao fipronil na gestação causou alterações na geração F1, sendo proposto o envolvimento do sistema endócrino regulado pelo sistema GABAérgico. / Fipronil, a broad spectrum action insecticide and acaricide, acts blocking GABA-regulated chloride channels and Glutamate-gated chloride channels, which is a specific insect target not present on vertebrates. It is used in crops, veterinarian medicine and public health against disease vectors. Commercially known as Frontline® (vet) and Regent 800 WG® (crops), it acts on the central nervous system and on non-target organisms as an endocrine disruptor causing impairment on reproductive, nervous and immunological system, through generations. Thus, this study investigated effects of prenatal exposition to fipronil in Wistar rats offspring. Forty adult Wistar rats (90 days old) were matted and separated into four groups: three experimental, that received 0.1, 1.0, and 10.0 mg/Kg (bw) of fipronil; and the control group, that received water (1 mL/Kg bw), through gavage from the 6th to 20th pregnancy day (n=10 animals per group). The study was divided into three sections: 1) maternal toxicity and maternal behavior evaluations; 2) physical end reflexological development of F1 generation, since day of birth until the 35th day of life; and 3) behavior and necropsy evaluation of the adult offspring. The fipronil prenatal treatment caused slight maternal toxicity in the highest dose on the second pregnancy week, by the reduction of food intake (p<0,01), although, these reduction did not caused reproductive performance impairment, compared to the control group. Furthermore, the fipronil treatment showed slight increase of maternal behavior in rats treated with 1.0 and 10.0 mg/Kg. Both groups showed increased pup-grooming time (p<0,05), and the highest dose, grouped theirs pups earlier than the control group (p<0,05). No alterations were observed in the offspring physical development, however, the lowest dose exposed offspring showed delay on geotaxis reflex development, in both male (p<0,01) and female offspring (p<0,05). The motor development assessment, of the 0.1 and 1.0 mg/Kg dose offspring, showed variation on motor activity profile on the open field arena, observed for seven consecutive days. In the adulthood, the treated offspring, male and female, showed behavior changes denoting anxiety increase and social behavior alterations. Furthermore, in the lower dose, male offspring showed decrease on sexual motivation without interfering on copulatory efficiency and the female offspring showed estrus cycle deregulation without interfering on lordosis performance. Despite behavior alterations, there were no anatomic alterations in these animals\' organs. Therefore, these results suggest that the prenatal exposition to fipronil caused alterations on F1 generation, being proposed involvement of the endocrine system controlled by GABAeregciystem.

O comportamento eletroquímico do inseticida fipronil, 5-amino-[(2,6-dicloro)-4-trifluormetil-fenil]-4-trifluormetil-sulfinil-1H pirazol-3-carbonitrila, foi investigado pelas técnicas de voltametria cíclica, voltametria de onda quadrada, eletrólise a potencial controlado e voltametria de redissolução de onda quadrada utilizando o eletrodo compósito de grafite-poliuretana. O fipronil apresentou um comportamento de um sistema irreversível com potencial de pico de 0,95 V. O processo de transferência de carga apresentou um controle misto de difusão e adsorção de espécies na superfície do eletrodo. O pH 8,0 foi escolhido para o desenvolvimento de uma metodologia eletroanalítica para determinação do composto. Os estudos por eletrólise a potencial controlado mostraram que a oxidação do inseticida envolve a participação de um elétron. Na voltametria de onda quadrada, o melhor sinal de corrente foi obtido com os valores de freqüência de 100 s-1, amplitude de 50 mV e incremento de varredura de 2 mV. Os limites de detecção e de quantificação foram calculados pelo método da IUPAC e pelo método de extrapolação da curva analítica. A metodologia desenvolvida foi comparada com o método oficial de análise, a cromatografia líquida de alta eficiência com detecção de ultravioleta por meio do método de curvas de calibração por meio de adição externa de padrão e foi observada concordância entre os dois métodos no intervalo de concentração estudado. Nos estudos de pré-concentração, as melhores condições encontradas foram um potencial de acumulação de 0,5 V e tempo de acumulação de 120 s. Amostras de águas naturais, formulação veterinária e leite foram analisadas pelos procedimentos propostos. / The electrochemical behavior of the insecticide fipronil, 5-amine-[(2,6-dichloro)-4-trifluoromethyl-phenyl]-4-trifluoromethyl-sulfynil-1H pyrazole-3-carbonitrile, was investigated by cyclic voltammetry, square wave voltammetry, controlled potential electrolysis and square wave stripping voltammetry using the graphite-polyurethane composite electrode. The electrochemical behavior of fipronil is a typical irreversible system and a peak potential at 0.95 V was observed. The charge transference process is controlled by diffusion and adsorption of species at electrode surface. The pH value 8.0 was chosen in order to develop an electroanalytical methodology for the determination the compound. Controlled potential electrolysis studies showed that the fipronil oxidation involves the participation of one electron. Square wave voltammetry investigations showed that the best current intensity was obtained using the values of a frequency of 100 s-1, pulse amplitude of 50 mV and scan increment of 2 mV. The limits of detection and quantification were calculated the IUPAC equations and statistics equations. The developed methodology was compared to the official analysis method, high performance liquid chromatography with ultraviolet detection, using the calibration curves method. Both procedures are in agreement with the concentration-studied range. Stripping analysis studies were done in order to determine fipronil traces in natural water. The best conditions found were the accumulation potential of 0.5 V and accumulation time of 120 s. The electroanalytical methodology, based on the square wave voltammetry, was applied for the analysis of natural water samples, a commercial veterinary formulation and milk samples.

Fipronil é um inseticida fenilpirazol de amplo espectro, desenvolvido para inibir seletivamente receptores GABA associados a canais de cloreto de insetos; tanto em Medicina Veterinária, como em Agricultura tem sido utilizado para o controle de pragas. Embora vários estudos procurem compreender os mecanismos da toxicidade neuronal dos praguicidas em mamíferos, há poucos relacionados aos efeitos neurocomportamentais. Assim, o presente estudo investigou os efeitos da exposição prolongada de ratos ao fipronil, observando-se alguns comportamentos ligados ao sistema GABAérgico, como atividade no campo aberto, no labirinto em cruz elevado (LCE), bem como na convulsão induzida por picrotoxina e pentilenotetrazol; avaliou-se ainda os níveis cerebrais de alguns neurotransmissores, como GABA, dopamina, noradrenalina, serotonina e seus respectivos metabólitos. Além disso, foram realizadas análises anátomo-histopatológicas em fígado, cérebro e rins dos animais. Ratos Wistar receberam, por via intragástrica (gavage), durante 28 dias um dos seguintes tratamentos: fipronil (0,1; 1,0 ou 10,0 mg/Kg/dia) ou água destilada 1 mL/Kg/dia. Após uma hora da última administração do fipronil ou água destilada, os ratos tiveram seu comportamento avaliado no campo aberto e no LCE com auxílio do sistema computadorizado EthoVision®. Observou-se no campo aberto apenas redução significante do n&ordm; de levantamentos nos animais tratados com 10,0 mg/Kg de fipronil, quando comparados com os ratos do grupo controle. No LCE, a exposição prolongada de ratos ao fipronil nas doses de 1,0 e 10,0 mg/Kg provocou redução na distância percorrida pelos animais e o tempo de permanência dos animais nos braços abertos, além de aumentar o tempo de permanência nos braços fechados. Para o cálculo da dose convulsivante mínima, seguiu-se o mesmo protocolo de tratamento, sendo observada diminuição significante na dose de picrotoxina e de pentilenotetrazol necessária para a indução da convulsão em animais tratados com 10,0 mg/Kg fipronil. A determinação dos níveis de neurotransmissores e seus respectivos metabólitos mostrou aumento dos níveis de dopamina no córtex frontal de ratos tratados com 10,0 mg/Kg de fipronil, redução nos níveis de GABA no striatum de ratos tratados com 1,0 mg/Kg de fipronil. Em relação à serotonina houve aumento de seus níveis no córtex frontal de ratos tratados com 1,0 mg/Kg e seu metabólito, ácido 5 (5HIAA), foi observado redução de seus níveis no córtex frontal de ratos tratados com 0,1 e 1,0 mg/kg p.c. de fipronil. No striatum também houve redução de seus níveis em ratos tratados com 0,1 e 1,0 mg/Kg de fipronil. O estudo anátomo-histopatológico revelou que a exposição prolongada ao fipronil pode causar hepatotoxicidade, caracterizada por aumento dos pesos absoluto e relativo do fígado e tumefação celular de hepatócitos. Em conclusão, os resultados mostraram que a exposição de ratos por 28 dias, via gavage, ao fipronil pode causar efeitos comportamentais relacionados a alterações em sistemas centrais de neurotransmissão e também hepatotoxicidade. / Fipronil is a phenylpyrazole insecticide with broad spectrum, developed to selectively inhibit insect GABA-gated chloride channels; both in Veterinary Medicine, and in Agriculture it has been used for the control of nuisances. Although several studies try to understand the mechanism of neuronal toxicity of pesticide in mammalian, there are few studies related to neurobehavioral effects. Thus, the present study investigated the effects of fipronil long term exposure in rats, being observed some behaviors connected to GABAergic system, as activity in open field, in elevated plus maze (EPM), as well as in the seizures induced by picrotoxinin and pentylenotetrazole. In addition, this study determinated the brain levels of some neurotransmitter as GABA, dopamine, noradrenaline, serotonin and metabolic levels and investigated liver, brain and kidney damage. Wistar rats received by intragastric (gavage) way during 28 days one of this treatment: fipronil (0,1, 1,0 or 10,0 mg/Kg) or distilled water; the rats behavior were evaluated in open field and elevated plus maze apparatus with system computer EthoVision®. There was a significant reduction of rearing in open field in rats treated with 10,0 mg/Kg of fipronil when compared with control rats. In the EPM, there was a decrease of distance moved in open arms and increase of time spent in closed arms to rats treated with 1,0 and 10,0 mg/Kg of fipronil when compared to control. It was still noticed the reduction in the time spent in open arms EPM in rats treated with 1,0 and 10,0 mg/Kg of fipronil when compared to control group. To calculate the minimum convulsant dose, was used the same treatment protocol and it was observed a significant reduction in picrotoxinin and pentylenotetrazole necessary dose to induction of seizure in animals treated with fipronil 10,0 mg/Kg. The level determination of neurotransmitters and their metabolites, it was observed the dopamine increasing in forebrain from fipronil treated rats by 10,0 mg/Kg. GABA levels decreased in fipronil treated rats striatum by 1,0 mg/Kg. Serotonin neurotransmitter was increased in fipronil treated rats forebrain by 1,0 mg/Kg to and its metabolite, 5HIAA, it was observed a levels decrease in fipronil forebrain treated rats by 0,1 e 1,0 mg/kg. There was decrease of 5HIAA levels in fipronil treated rats striatum by 0,1 e 1,0 mg/Kg. According to organ analyses, it was observed dose-response liver damage such as swelling liver cells. In conclusion, the data showed that fipronil administered in rats by 28 days caused behavioral effects related to central neurotransmitter alterations and hepatotoxicity.

Le fipronil, insecticide largement utilisé, est un perturbateur thyroïdien chez le rat modulant le catabolisme hépatique des hormones thyroïdiennes. Ses effets chez le mouton, considéré comme un modèle plus pertinent que le rat pour étudier une régulation de la fonction thyroïdienne chez l'Homme, sont plus limités. Le but de cette thèse était de caractériser au niveau hépatique le mode d'action du fipronil sur la fonction thyroïdienne en s'intéressant 1) au rôle potentiel du principal métabolite du fipronil formé in vivo, le fipronil sulfone, et 2) aux différences interspécifiques de métabolisme du fipronil et/ou de sensibilité à la perturbation thyroïdienne qui peuvent préjuger de la pertinence des différents modèles animaux pour l'analyse du risque du fipronil pour la santé humaine. L'efficacité du fipronil sulfone à induire l'expression et/ou l'activité d'enzymes responsables du métabolisme hépatique des hormones thyroïdiennes ou du fipronil était la même que celle du fipronil autant in vivo chez le rat que in vitro sur hépatocytes. L'utilisation d'un modèle de souris déficientes pour des récepteurs nucléaires xénosenseurs suggérait fortement une implication des récepteurs nucléaires Constitutive Androstane Receptor et/ou Pregnane X Receptor dans la perturbation thyroïdienne induite par le fipronil / The widely used insecticide fipronil is a thyroid disruptor in rat acting on thyroid hormone hepatic metabolism. In sheep, a more relevant species for the human thyroid regulation, fipronil-induced thyroid-disruption is much more limited. The goal of this thesis was to characterize the mode of action of fipronil on thyroid function at the hepatic level focusing on 1) the potential role of fipronil sulfone, the main fipronil metabolite formed in vivo, and on 2) interspecific differences in terms of fipronil metabolism and/or sensitivity to thyroid disruption that can prejudge of the relevance of the different animal models for the risk assessment of fipronil for human health. Fipronil sulfone was as efficient as fipronil to induce the expression and/or activity of enzymes involved in thyroid hormone or fipronil hepatic metabolism both in vivo in rat and in vitro on hepatocytes. The use of knock-out mice for xenosensors nuclear receptors strongly suggested an implication of the nuclear receptor Constitutive Androstane Receptor and/or Pregnane X Receptor on fipronil-induced thyroid disruption

Submitted by João Leandro Chaguri null (joaoleandro@ibb.unesp.br) on 2016-04-12T17:43:06Z No. of bitstreams: 1 Dissertação João Leandro.pdf: 2543552 bytes, checksum: 518f71110e7d2f26f7fab66e56f7a3b7 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-04-13T18:42:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 chaguri_jl_me_bot.pdf: 2543552 bytes, checksum: 518f71110e7d2f26f7fab66e56f7a3b7 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-13T18:42:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 chaguri_jl_me_bot.pdf: 2543552 bytes, checksum: 518f71110e7d2f26f7fab66e56f7a3b7 (MD5) Previous issue date: 2016-03-04 / O fipronil é um inseticida fenilpirazol amplamente utilizado na Medicina Veterinária, na agricultura e domesticamente para o controle de pragas. O mecanismo responsável pela sua ação tóxica consiste na inibição seletiva dos receptores do ácido gama amino butírico GABA associado a canais de cloreto. Estudos recentes mostram que fipronil afeta organismos não-alvo, incluindo populações de espécies ambiental e, potencialmente, os seres humanos. O presente estudo verificou se a exposição a fipronil afeta a pressão arterial sistólica e biomarcadores relacionados. Assim, fipronil foi administrado oralmente a ratos (30 mg / kg / dia) durante 15 dias (grupo Fipronil) ou solução fisiológica (grupo controle). Fipronil aumentou significativamente a pressão arterial sistólica (158 ± 13 mmHg), em relação ao grupo controle (127 ± 3 mmHg). Significativamente, níveis mais elevados de fipronil no plasma foram observados no grupo Fipronil (0,46 ± 0.09μg / mL contra 0,17 ± 0.11μg / mL no grupo de controle). O grupo exposto ao Fipronil apresentou ganho de peso menor em comparação com o grupo controle. Enquanto o fipronil resultou num aumento das concentrações de endotelina-1, a redução da capacidade antioxidante e níveis menores de metaloproteinase de matriz 2 (MMP-2) e Nitrito/Nitrato em relação ao grupo controle, não foram observadas alterações em marcadores séricos renal e hepáticos. Portanto, este estudo sugere que o fipronil provoca hipertensão e a endotelina-1 desempenha um papel importante. Além disso, estes resultados sugerem que as reduções de tanto a MMP-2 e NO podem contribuir com a elevação da pressão sanguínea sistólica observada com fipronil. / Recent reports show that fipronil affects non-target organisms, including environmental species populations and potentially humans. We aimed to examine if fipronil exposure affects the systolic blood pressure and related biomarkers. Thus, fipronil was orally administered to rats (30 mg/kg/day) during 15 days (Fipronil group) or physiological solution (Control group). While fipronil increased significantly the systolic blood pressure (158 ± 13 mmHg), no significant changes were observed in Control group (127 ± 3 mmHg). Significantly, higher levels of fipronil in plasma were observed in Fipronil group (0.46 ± 0.09 μg/mL versus 0.17 ± 0.11 μg/mL in Control group). Fipronil group showed lower weight gain compared with Control group. While fipronil resulted in higher concentrations of endothelin-1, reduced antioxidant capacity and lower levels of circulating matrix metalloproteinase 2 (MMP-2) and nitric oxide (NO) metabolites compared to Control group, no alteration was observed in serum biomarkers of renal and hepatic/biliary functional abilities. Therefore, this study suggests that fipronil causes hypertension and endothelin-1 plays a key role. Also, these findings suggest that reductions of both MMP-2 and NO may contribute with the elevation of systolic blood pressure observed with fipronil.

abstract: This dissertation is focused on environmental releases from U.S. wastewater infrastructure of recently introduced, mass-produced insecticides, namely neonicotinoids as well as fipronil and its major degradates (sulfone, sulfide, amide, and desulfinyl derivatives), jointly known as fiproles. Both groups of compounds recently have caught the attention of regulatory agencies worldwide due to their toxic effects on pollinators and on aquatic invertebrates at very low, part-per-trillion levels (Chapter 1). Mass balance studies conducted for 13 U.S. wastewater treatment plants (WWTPs) showed ubiquitous occurrence (3-666 ng/L) and persistence of neonicotinoids (Chapter 2). For the years 2001 through 2016, a longitudinal nationwide study was conducted on the occurrence of fiproles, via analysis of sludge as well as raw and treated wastewater samples. Sludge analysis revealed ubiquitous fiprole occurrence since 2001 (0.2-385 µg/kg dry weight) and a significant increase (2.4±0.3-fold; p<0.005) to elevated levels found both in 2006/7 and 2015/6. This study established a marked persistence of fiproles during both wastewater and sludge treatment, while also identifying non-agricultural uses as a major source of fiprole loading to wastewater (Chapter 3). Eight WWTPs were monitored in Northern California to assess pesticide inputs into San Francisco Bay from wastewater discharge. Per-capita-contaminant-loading calculations identified flea and tick control agents for use on pets as a previously underappreciated source term dominating the mass loading of insecticides to WWTPs in sewage and to the Bay in treated wastewater (Chapter 4). A nationwide assessment of fipronil emissions revealed that pet products, while representing only 22±7% of total fipronil usage (2011-2015), accounted for 86±5% of the mass loading to U.S. surface waters (Chapter 5). In summary, the root cause for considerable annual discharges into U.S. surface waters of the neonicotinoid imidacloprid (3,700-5,500 kg/y) and of fipronil related compounds (1,600-2,400 kg/y) is domestic rather than agricultural insecticide use. Reclaimed effluent from U.S. WWTPs contained insecticide levels that exceed toxicity benchmarks for sensitive aquatic invertebrates in 83% of cases for imidacloprid and in 67% of cases for fipronil. Recommendations are provided on how to limit toxic inputs in the future. / Dissertation/Thesis / Doctoral Dissertation Civil, Environmental and Sustainable Engineering 2017

Submitted by Naiara Fernanda Ignácio (naiaraignacio@yahoo.com.br) on 2018-07-23T04:19:42Z No. of bitstreams: 1 Tese de doutorado_ Naiara Fernanda Ignácio.pdf: 3478646 bytes, checksum: ad5f958489e90a28e31d1a3342b3eb4d (MD5) / Approved for entry into archive by Karina Gimenes Fernandes null (karinagi@fcav.unesp.br) on 2018-07-23T10:41:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ignacio_nf_dr_jabo.pdf: 3478646 bytes, checksum: ad5f958489e90a28e31d1a3342b3eb4d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-23T10:41:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ignacio_nf_dr_jabo.pdf: 3478646 bytes, checksum: ad5f958489e90a28e31d1a3342b3eb4d (MD5) Previous issue date: 2018-05-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Objetivou-se avaliar a capacidade de recuperação de alevinos de peixes das espécies de cativeiro pacu (Piaractus mesopotamicus) e tilápia (Oreochromis niloticus) após a intoxicação aguda com fipronil. A capacidade de recuperação foi avaliada nos peixes sobreviventes as concentrações de fipronil (Regent® 800WG) (0,56; 0,59; 0,61 e 0,64 mg.L-1 para o pacu; e 0,9; 0,11; 0,15 e 0,20 mg.L-1 para a tilápia) que causaram aproximadamente 10, 30, 50 e 70% de mortalidade após 24 horas de exposição aguda. Os peixes sobreviventes foram transferidos para água limpa. As avaliações foram realizadas no dia da transferência para a água limpa, e aos 15 e 30 dias de recuperação. Foram avaliadas as lesões em tecidos de brânquias, fígado e rins, e a atividade da enzima acetilcolinesterase (AChE) no cérebro e no músculo. Os sinais observados foram natação errática, espasmos musculares e mudança de coloração. Após 24 horas de exposição aguda, o fipronil, nas concentrações avaliadas, causou lesões estruturais nas brânquias, fígado e rins dos peixes, entre 70 e 73% de inibição da atividade da AChE no cérebro e entre 20 e 35% da AChE no músculo. Os peixes se recuperaram completamente dos sinais de intoxicação no terceiro dia. Aos 30 dias de recuperação, os peixes das duas espécies se recuperaram das lesões nos tecidos das brânquias, fígado e rins causadas pelo fipronil em concentração nas águas de até 0,61 mg.L-1 para o pacu, que causa até 54,2 % mortalidades; e de até 0,15 mg.L-1 para a tilápia, que causa até 46,7% de mortalidade. Em concentrações superiores a estas, o fipronil causou maior mortalidade e os peixes não se recuperaram totalmente. Os 30 dias em água limpa não são suficientes para a recuperação total da atividade da AChE, o que não altera o peso corpóreo. Portanto, os limites de aceitabilidade de inibição da atividade da AChE após 24 horas de exposição aguda ao fipronil é de 70% no cérebro dos peixes de ambas as espécies, 30% no músculo de pacu e 22% no da tilápia. As concentrações de fipronil não alteram as variáveis de qualidade de água. / The aim of this study was to evaluate the recovery capacity of juvenile fishes of the species pacu (Piaractus mesopotamicus) and tilapia (Oreochromis niloticus) after acute intoxication with fipronil. Recovery capacity was evaluated in fishes survivors from fipronil concentrations (Regent® 800WG) (0,56; 0,59; 0,61 e 0,64 mg.L-1 para for pacu; e 0,9; 0,11; 0,15 e 0,20 mg.L-1 for tilápia) in water that caused about 10, 30, 50 and 70% of mortality after 24 hours of acute exposure. The survivors were transferred to clean water. The evaluations were done on the day of transfer to clean water, and at 15 and 30 days of recovering. Damages were evaluated in gills, liver and kidneys tissues and the enzyme acetylcholinesterase (AChE) activity in the brain and muscle. The signs observed were erratic swimming, muscle spasms and color change. After 24 hours of acute exposure, fipronil at the tested concentrations causes histological damages in the gills, liver and kidneys of the fishes, 70 to 73% inhibition of AChE activity in the brain and between 20 and 35% in AChE in the muscle. The fishes recover completely from the intoxication signs on the third day. At 30 days of recovering, fishes from both species recovered from the damage in gills, liver and kidneys caused by fipronil at concentrations up to 0.61 mg.L-1 for pacu, which cause up to 54.2% of mortality; and up to 0.15 mg.L-1 for tilapia, which cause up to 46.7% of mortality. In higher concentrations than these, fipronil causes higher mortalities and the fishes do not recover fully. The 30 days in clean water are not enough for the total recovery of AChE activity, which does not change the body weight. Therefore, the acceptability of inhibition limit of AChE activity after 24 hours of acute fipronil exposure is 70% in fish brain of both species, 30% in pacu muscle and 22% in tilapia muscle. Fipronil concentrations do not alter the water quality variables.