Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Commercial formulations of the herbicide clomazone have been widely used in
agriculture and fish farming to control weeds. Fish can be affected when the water
reaches the drainage waterways, causing an imbalance in the aquatic ecosystem. In
order to evaluate a possible contamination, we determined LC50 (96h) using a
commercial formulation containing clomazone (Gamit®). We verified the metabolic,
enzymatic, and genotoxic parameters as well as the oxidative stress in juvenile carp
(Cyprinus carpio). Firstly, in order to determine the LC50 for the acute toxicity test, ,
the animals were exposed to the concentrations of 10, 20, 30, 40 and 50 mg/L of
clomazone for 96 h and the fish behavior was analyzed during this period. After
exposure, we verified the activity of the enzyme acetylcholinesterase (AChE) in
muscle and brain of the dead fish and the live carp. Secondly, fish were exposed to
the herbicide for 7 days, both in field (rice crop) and laboratory conditions. The
concentration used in the rice crop and the laboratory was 0.5 mg/L. After the
experimental period of 7 days under laboratory conditions and 7, 30, and 90 days
under rice crop conditions, brain, liver and muscle of fish were sampled to carry out
the toxicological analysis. The parameters studied were enzymatic activity of AChE,
catalase (CAT) and glutathione S-tranferase (GST) in different tissues of this species.
Some markers of oxidative stress, such as protein carbonylation and thiobarbituric
acid reactive substances (TBARS) levels in liver tissue were also analyzed. Some
metabolic parameters such as glucose, glycogen, lactate, protein, and ammonia as
well as amino acids in liver and muscle of carp were also measured. In plasma, we
measured glucose, lactate, and protein. Thirdly, carp were exposed to approximately
15% of the LC50 (5.0 mg/L) for 7 days. We verified the formation of reactive oxygen
species (ROS) and micronucleus, and the comet test was performed in order to
investigate the presence of DNA damage. In the first study we observed that fish
exposed to 20, 30, 40 and 50 mg/L showed behavioral changes and LC50 (96h) was
30.35 mg/L. In addition, it was found that the activity of the enzyme AChE showed no
significant changes in the brain of the fish that died at the concentrations tested (30,
40 and 50 mg/L), and the muscle of dead fish had an increase in this enzyme when
they were exposed to 50 mg/L of clomazone. The activity decreased significantly in
the brain AChE of fish that remained alive after 96 h of exposure to 10, 20 and 30
mg/L, but increased in the muscle of the surviving fish exposed to all concentrations
tested. In the second experiment results showed that fish exposed to 7 days had no
changes in AChE under field conditions. However, a decrease in the activity of this
enzyme in muscle was observed under laboratory conditions. During the same period
of exposition, the parameters of oxidative stress conditions changed both under the
field and in laboratory conditions. However, metabolic parameters were altered only
under field conditions. After 30 and 90 days, AChE activity did not change under field
conditions. Disturbances in oxidative stress parameters and metabolism in different
tissues were evident in the tissues up to 90 days after treatment. The results showed
that the activity of AChE changed only under laboratory conditions, and that oxidative
stress associated with metabolic parameters can be good indicators of contamination
for clomazone in C. Carpio in rice field conditions. In the third experiment, the results
showed an increased formation of ROS and a significant micronucleus (MN) and
DNA damage in erythrocytes after exposure to 5.0 mg/L of the herbicide clomazone.
Given these results, we can conclude that the herbicide studied can be dangerous to
Cyprinus carpio when exposed to it due to increased ROS, which in turn cause
oxidative stress evidenced by changes in enzyme markers, metabolic, genotoxic and
oxidative stress. However, further studies are needed in order to verify the safety of
this herbicide is when associating rice and fish. / As formulações comerciais do herbicida clomazone têm sido amplamente utilizadas
na agricultura e na piscicultura para controle de plantas daninhas. Os peixes
podem ser afetados quando as águas de drenagem atingem os cursos d água,
acarretando um desequilíbrio no ecossistema aquático. Para avaliar uma possível
contaminação foi determinada a CL50 (96h) utilizando-se uma formulação comercial
contendo clomazone (Gamit®) verficando-se parâmetros metabólicos, enzimáticos,
genotóxicos e de estresse oxidativo em juvenis de carpas (Cyprinus carpio). Para o
teste de toxicidade aguda, a fim de determinar a CL50, os peixes foram expostos
às concentrações 10, 20, 30, 40 e 50 mg/L de clomazone em água durante 96
horas e o comportamento dos peixes foi analisado nesse período. Após a exposição,
foi verificada a atividade da enzima acetilcolinesterase (AChE) no cérebro e músculo
dos peixes mortos e das carpas que sobreviveram. No segundo experimento, os
peixes foram expostos ao herbicida durante sete dias, tanto em condição de campo
(lavoura de arroz irrigado) como de laboratório. A concentração utilizada na lavoura
de arroz e no laboratório foi de 0,5 mg/L. Decorridos os períodos experimentais de
7 dias em condições de laboratório, e 7, 30 e 90 dias em condições de lavoura de
arroz, foram retirados o cérebro, o fígado e o músculo dos peixes para
realização das análises toxicológicas. Os parâmetros enzimáticos analisados foram
a atividade da AChE, catalase (CAT) e glutationa S-transferase (GST). Também
foram analisados alguns marcadores de estresse oxidativo, como a carbonilação de
proteínas e níveis das substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) no tecido
hepático. Por fim, foram avaliados alguns parâmetros metabólicos como: glicose,
glicogênio, lactato, proteína, amônia e os aminoácidos em fígado e em músculo de
carpas. No plasma, foram feitas as dosagens de glicose, de lactato e de proteína.
Em um terceiro experimento, as carpas foram expostas a aproximadamente 15% do
valor obtido para a CL50 (5,0mg/L) por 7 dias. Posteriormente, foi verificada a
formação das espécies reativas de oxigênio (EROs) e foram realizados os testes do
micronúcleo e cometa (expresso por índice de dano do DNA). No primeiro
experimento, foi observado que os peixes expostos a 20, 30, 40 e 50 mg/L,
mostraram mudanças comportamentais e a CL50 (96h) foi 30,35 mg/L. Além disso,
foi verificado que a atividade da enzima AChE não apresentou alterações
significativas no cérebro dos peixes que morreram nas concentrações testadas (30,
40 e 50mg/L), e no músculo dos peixes mortos houve uma elevação na atividade
desta enzima, quando eles foram expostos a 50 mg/L de clomazone. Já a atividade
AChE diminuiu significativamente no cérebro dos peixes que sobreviveram após 96h
de exposição a 10, 20 e 30mg/L, no entanto, aumentou no músculo dos peixes
sobreviventes expostos a todas as concentrações testadas. No segundo
experimento, os resultados mostraram que os peixes expostos a 7 dias não
apresentaram alterações na AChE em condições de campo. No entanto, uma
diminuição da atividade desta enzima no músculo foi observada em condições de
laboratório. Durante o mesmo período de exposição, os parâmetros de estresse
oxidativo mudaram tanto em condições de campo quanto em laboratório. Entretanto,
os parâmetros metabólicos foram alterados apenas em condições de campo. Após
30 e 90 dias, a atividade da AChE não se alterou em condições de campo.
Distúrbios nos parâmetros de estresse oxidativo e metabolismo foram evidentes nos
tecidos até 90 dias após a aplicação. Os resultados mostraram que a atividade da
AChE alterou apenas em condições de laboratório, e que marcadores de estresse
oxidativo associados aos parâmetros metabólicos podem ser bons indicadores de
contaminação para o clomazone em C. carpio em condições de campo. No terceiro
experimento, os resultados mostraram um aumento da formação das EROs e
significativo aumento dos MN e de danos no DNA dos eritrócitos após a exposição a
5,0 mg/L do herbicida clomazone. De acordo com os resultados obtidos, conclui-se
que o herbicida estudado pode ser perigoso para as carpas quando expostas,
devido ao aumento das EROs que por sua vez causam estresse oxidativo,
evidenciado por alterações em marcadores enzimáticos, metabólicos, genotóxicos e
de estresse oxidativo. Contudo, mais estudos serão necessários para verificar a
segurança desse herbicida para os cultivos associados utilizando-se arroz e peixes.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/4435 |
| Date | 07 October 2011 |
| Creators | Cattaneo, Roberta |
| Contributors | Loro, Vania Lucia, Moreira, Heden Luiz Marques, Barcellos, Leonardo José Gil, Barbosa, Nilda Berenice de Vargas, Rubin, Maribel Antonello |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas: Bioquímica Toxicológica, UFSM, BR, Bioquímica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 200800000002, 400, 300, 300, 300, 500, 500, 500, b0918185-c6b7-49df-b8d6-d245d73535b8, 5af577fa-f9c5-4b4d-8ce8-39997cfe632f, 857ed407-0858-41be-8120-d611d61e335f, de1fbfb1-090e-4afb-99c2-1e8307678fbc, 0198eecb-263d-4159-82c5-3698b0253f4f, 4e00cef5-a143-41b6-823b-85c46190f429 |
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