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Previous issue date: 2003-03-20 / Universidade Federal de Minas Gerais / Considering that the pollutants in fish and other animals begin at enzymatic levels, and may alter the cell function and structure, the main goal of the present study was to analyze the influence of the water pH and temperature on the copper effects in liver and blood of the freshwater fish, Prochilodus scrofa via hematological, morphological and enzymatic analysis. Juveniles specimens of P. scrofa acclimated to 20 and 30ºC were exposed to copper (acute exposure) in static systems at water pH 4.5 and 8.0 to determine the 96h-LC50. Them groups of fish were exposed to 96h-LC50 in the same water conditions for hematological analysis, determination of activity of regulatory and associated glycolitic enzymes from liver and blood in vivo and in vitro and liver morphological analysis. Groups of fish acclimated at 20 and 30ºC were kept a water pH 7.0 and serve as control for the controls groups pH 4.5 and 8.0. The 96h-LC50 were calculated as 98 ± 0.9 and 16 ± 0.2 µgCu.L-1 respectively at pH 4.5 e 8.0 a 20ºC and 88 ± 0.8 e 14 ± 0.5 µgCu.L-1 em pH 4.5 e 8.0 a 30ºC. The change in water pH caused na increase in the hematocrit (Hct) in both water pH and temperatures, reduction of hemoglobin concentration ([Hb]) at water pH 4.5 at 20 and 30ºc and an increase in the number of erythrocytes (RBC) at pH 4.5 at 30ºC (p<0.05). Copper exposure caused an increase in [Hb] and RBC at 20ºC in both pHs and a reduction in the [Hb] at pH 4.5 and RBC at pH 8.0 a 30ºC. In vivo studies showed an increase in the plasma glucose concentration of the control group pH 4.5 and in fish exposed to copper in pH 4.5 at 30ºC (p<0.05). Hepatic glycogen concentration was higher at 20ºC (p<0.05). The activity of PFK enzyme in liver was reduced in the control group pH4.5 at 20ºC and increased after copper exposure. In vitro studies showed high influence of temperature on the regulatory enzymes. The activity of HK, PFK, PK, LDH and G6PHD was reduced in the control groups at 30ºC. After copper exposure the activity of these enzymes increased reaching values similar of the controls pH 7.0. In the erythrocit the increase of enzyme activity after copper exposure was more evident in the HK and PFK enzymes. Copper accumulation in liver was higher at 20ºC however, the metallothionein
induction that was isolated using DEAE-Sepharoese and identified by SDS-PAGE, was more evident in fish exposed to low copper concentration in water but pH 8.0 (LC50-96h at water pH8.0). Liver histopathologies (hyperemia, cytoplasmic vacuolization, cellular and nuclear
degeneration, focal necrosis and melanomacrophages) in P. scrofa was more related to the changes in water pH than copper exposure. These results evidenced that the changes in hematology and in the enzyme activities in response to pH and copper in the environment are complex. However, it is possible to conclude that: 1) the anaerobic metabolism prevailed in
liver in fish acclimated to 20ºC, in vivo, while, in vitro, the enzyme activity was kept without change, except for HK and PK that increased their activity. The activity decrease of the regulatory and associated enzymes suggest the use of glycolitic via for energy at 30ºC; 2) copper decrease the activity of these enzymes in both temperatures; 3) the activities of regulatory enzymes at 20ºC, in the erythrocit from control groups, in vivo, suggest the mobilization of glucose. Copper addition in it showed activity stimulation in low pH (PFK) and inhibition in high pH (PFK) suggesting that in this pH the energy probably come from lactate produced by the LDH; 4) in the erythrocit, at 20ºC, the pH and copper effect suggest that the aerobic metabolism was stimulated at low pH and that the anaerobic metabolism was stimulated at high pH; it was evidenced by the increase of PFK and LDH activities, respectively; 5) the energetic demand at high temperature was maintained by the activity of PFK and LDH in the control groups and in the presence of copper prevailed the anaerobe at low pH and the aerobe at high pH; 6) the increase of metallothionein concentration suggests an increase of metabolism with the increase of temperature that increased the synthesis of this protein and the higher accumulation of copper at 20ºC may evidence higher copper excretion in fish acclimated to 30ºC; 7) the more frequent changes in the hepatic tissue found in all experiments showed low specificity of lesions as most of them occurred in response to change in water pH. / Considerando que o efeito de poluentes em peixes e outros organismos se iniciam nos níveis enzimáticos podendo alterar a função das células e sua estrutura, o presente estudo teve como objetivo verificar a influência do pH e temperatura da água sobre os efeitos do cobre no fígado e
sangue de Prochilodus scrofa através das análises hematológica, morfológica e enzimática. Exemplares jovens foram expostos (96 h) ao cobre dissolvido na água, em pH 4,5 e 8,0 a 20 e 300C. A CL50-96h para o cobre a 20 oC foi determinada como 98 ± 0,9 µg.L-1 em pH 4,5 e 16 ± 0,2 µg.L-1 em pH 8,0. A 30 oC, CL50-96 h foi 88 ± 0,8 µg.L-1 em pH 4,5 e 14 ± 0,5 µg.L-1 em pH 8,0. Um grupo de animais foi mantido em pH 7,0 para avaliarmos apenas o efeito do pH. A mudança do pH da água causou aumento no hematócrito (Hct) em ambos os pHs e temperaturas, houve redução na concentração de hemoglobina ([Hb])em água com pH 4,5 a 20 e 30 oC e aumento no número de eritrócitos (RBC) em pH 4,5 a 30 oC (p < 0,05). A exposição ao cobre causou aumento na [Hb] e RBC a 20 oC em ambos pHs e uma diminuição na [Hb] em pH 4,5 e RBC em pH 8,0 a 30 oC. Nos estudos in vivo, a concentração de glicose plasmática aumentou em pH 4,5 nos grupos controle e na presença do cobre em pH 4,5 a 30 oC (p,0,05). A concentração de glicogênio hepático foi maior a 20 oC (p<0,05). A atividade da PFK do fígado diminuiu nos grupos controles pH 4,5 a 20 oC e aumentou após a exposição ao cobre. Os estudos in vitro mostraram influência da temperatura e pH da água na atividade das enzimas regulatórias. A atividade das enzimas HK, PFK, PK, LDH e G6PDH diminuiu nos grupos controles em a 30 oC . Após a exposição ao cobre a atividade destas enzimas aumentou alcançando valores próximos ao controle pH 7,0. Na solução de eritrócitos o aumento na atividade da enzimas foi mais evidente na HK e PFK. Em relação as duas temperaturas o acúmulo de cobre foi maior na temperatura de 20 oC, entretanto, a indução da metalotionina (MT) isolada por DEAE-Sepharose e identificada por eletroforese em SDS-PAGE, foi mais evidente em peixes expostos a menor concentração de cobre em água com pH 8,0 (CL50 96h em água com pH 8,0). As alterações histopatológicas (hiperemia, vacuolização citoplasmática, degeneração celular e nuclear, necrose focal e aumento de melanomacrófagos) em P. scrofa foram relacionadas com a mudança do pH da água do que a exposição ao cobre. Estes resultados
indicam que as mudanças na hematologia e na atividade de enzimas em resposta à variação do pH e presença do cobre no ambiente aquático são complexas. Entretanto, é possível concluir que: 1) o metabolismo anaeróbio prevaleceu no fígado de peixes aclimatados a 20 oC, in vivo, enquanto que, in vitro, a atividade das enzimas foi mantida sem alteração, exceto para a HK e PK que aumentaram a atividade. O aumento da atividade das enzimas regulatórias e associadas sugerem o uso da via glicolítica a 30 oC.; 2) o cobre diminuiu a atividade destas enzimas em ambas temperaturas; 3) a atividade das enzimas regulatórias a 20 oC, na solução de eritrócitos dos grupos controle, in vivo, sugere preferência pelo metabolismo aeróbio. A adição do cobre estimulou a atividade da PFK em pH baixo e inibiu em pH alto sugerindo que neste pH a energia provavelmente provém do lactato formado pela LDH; 4) na solução de eritrócitos, a 20 oC, o cobre e o pH estimularam o metabolismo aeróbio em pH baixo e o metabolismo anaeróbio em pH alto, os quais foram evidenciados pelo aumento da atividade da PFK e da LDH, respectivamente; 5) a demanda de energia em altas temperaturas foi mantida pela atividade da PFK e LDH nos grupos controle e na presença de cobre prevaleceu o metabolismo anaeróbio em pH baixo e o metabolismo aeróbio em pH alto; 6) o aumento da concentração de MT sugere aumento do metabolismo com o aumento da temperatura que aumentou a síntese desta proteína e o maior acúmulo de cobre a 20 oC evidencia maior excreção de cobre nos peixes aclimatados a 30 oC; 7) as mudanças mais freqüentes no tecido hepático observadas em todos os tratamentos mostrou que as lesões ocorreram em resposta à mudança do pH da água.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/1710 |
| Date | 20 March 2003 |
| Creators | Carvalho, Cleoni dos Santos |
| Contributors | Fernandes, Marisa Narciso |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Ecologia e Recursos Naturais, UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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