Exposição ao fungicida mancozeb resulta em estresse oxidativo como mecanismo comum de toxicidade entre invertebrados e vertebrados aquáticos
| Ano de defesa: | 2024 |
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| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
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| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal de Santa Maria
Brasil Bioquímica UFSM Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas: Bioquímica Toxicológica Centro de Ciências Naturais e Exatas |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/33134 |
Resumo: | Mancozeb (MZ) is widely used as a fungicide in Brazil due to its effectiveness in combating fungal infections in plantations. However, its toxicity to non-target organisms, including aquatic organisms, has been reported in the literature. Recently, Brazilian legislation was updated to allow a concentration of 8 μg/L of MZ in drinking water (Ordinance GM/MS nº 888, of May 4, 2021). However, the safety of this concentration for aquatic organisms has not yet been put to the test. To address this gap, we conducted a study using zebrafish (Danio rerio) embryos at 4 hpf exposed to MZ at the concentration allowed by law, as well as slightly higher sublethal concentrations (24, 72, and 180 μg/L), alongside a control group. Our results showed that the concentration of 8 μg/L, currently permitted in drinking water according to Brazilian legislation, increased ROS production levels and caused alterations in mitochondrial physiology. Among the markers assessed, mitochondrial bioenergetic function appeared to be the most sensitive indicator of MZ embryotoxicity, as a decrease in complex I activity was observed at concentrations of 8 and 180 μg/L. Furthermore, concentrations higher than 8 μg/L impaired morphophysiological markers. Based on these findings, we can infer that the concentration of MZ allowed in drinking water by Brazilian environmental legislation is not safe for aquatic organisms. Furthermore, by comparing effects across organisms of varying complexity, we aim to identify potential common mechanisms of MZ toxicity. A critical literature search yielded 32 articles investigating the effects of MZ and its formulations on diverse aquatic species. Exposure to MZ resulted in a range of toxic effects, including morphophysiological, biochemical, genotoxic, and neurotoxic disruptions in mollusks, crustaceans, aquatic insects, fish, and amphibians. Biochemical effects were the most frequently reported, with MZ primarily targeting mitochondria, lipids, proteins, and genetic material. Notably, the mechanisms underlying MZ-induced neurotoxicity remain poorly understood, representing 31 a significant knowledge gap. Based on the analyzed effects, oxidative stress appears as a potential unifying mechanism of MZ toxicity in both aquatic invertebrates and vertebrates. However, further research is needed to definitively establish a common mechanism and elucidate the specific pathways involved. Additionally, a deeper understanding of MZ neurotoxic effects is crucial for a comprehensive environmental risk assessment. |
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Exposição ao fungicida mancozeb resulta em estresse oxidativo como mecanismo comum de toxicidade entre invertebrados e vertebrados aquáticosMancozeb fungicide exposure results in oxidative stress as a common mechanism of toxicity among aquatic invertebrates and vertebratesAgroquímicosEcotoxicologiaBiota aquáticaMecanismo de toxicidadeAgrochemicalsEcotoxicologyAquatic biotaToxicity mechanismCNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICAMancozeb (MZ) is widely used as a fungicide in Brazil due to its effectiveness in combating fungal infections in plantations. However, its toxicity to non-target organisms, including aquatic organisms, has been reported in the literature. Recently, Brazilian legislation was updated to allow a concentration of 8 μg/L of MZ in drinking water (Ordinance GM/MS nº 888, of May 4, 2021). However, the safety of this concentration for aquatic organisms has not yet been put to the test. To address this gap, we conducted a study using zebrafish (Danio rerio) embryos at 4 hpf exposed to MZ at the concentration allowed by law, as well as slightly higher sublethal concentrations (24, 72, and 180 μg/L), alongside a control group. Our results showed that the concentration of 8 μg/L, currently permitted in drinking water according to Brazilian legislation, increased ROS production levels and caused alterations in mitochondrial physiology. Among the markers assessed, mitochondrial bioenergetic function appeared to be the most sensitive indicator of MZ embryotoxicity, as a decrease in complex I activity was observed at concentrations of 8 and 180 μg/L. Furthermore, concentrations higher than 8 μg/L impaired morphophysiological markers. Based on these findings, we can infer that the concentration of MZ allowed in drinking water by Brazilian environmental legislation is not safe for aquatic organisms. Furthermore, by comparing effects across organisms of varying complexity, we aim to identify potential common mechanisms of MZ toxicity. A critical literature search yielded 32 articles investigating the effects of MZ and its formulations on diverse aquatic species. Exposure to MZ resulted in a range of toxic effects, including morphophysiological, biochemical, genotoxic, and neurotoxic disruptions in mollusks, crustaceans, aquatic insects, fish, and amphibians. Biochemical effects were the most frequently reported, with MZ primarily targeting mitochondria, lipids, proteins, and genetic material. Notably, the mechanisms underlying MZ-induced neurotoxicity remain poorly understood, representing 31 a significant knowledge gap. Based on the analyzed effects, oxidative stress appears as a potential unifying mechanism of MZ toxicity in both aquatic invertebrates and vertebrates. However, further research is needed to definitively establish a common mechanism and elucidate the specific pathways involved. Additionally, a deeper understanding of MZ neurotoxic effects is crucial for a comprehensive environmental risk assessment.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESO mancozebe (MZ) é um fungicida amplamente utilizado no Brasil devido à sua eficácia no combate a infecções fúngicas em plantações. No entanto, sua toxicidade para organismos não alvo, incluindo organismos aquáticos, tem sido relatada na literatura. Recentemente, a legislação brasileira foi atualizada para permitir uma concentração de 8 μg/L de MZ em água potável, segundo a Portaria GM/MS nº 888, de 4 de maio de 2021. No entanto, a segurança dessa concentração para organismos aquáticos ainda não foi avaliada. Para abordar essa lacuna, conduzimos um estudo usando embriões de peixe-zebra (Danio rerio) a 4 hpf expostos ao MZ na concentração permitida por lei, bem como concentrações subletais ligeiramente maiores (24, 72 e 180 μg/L), juntamente com um grupo controle, durante 72 h. Nossos resultados mostraram que a concentração de 8 μg/L, atualmente permitida em água potável de acordo com a legislação brasileira, levou a um aumento na produção de espécies reativas de oxigênio e causou alterações na fisiologia mitocondrial. Entre os marcadores avaliados, a função bioenergética mitocondrial demonstrou ser o indicador mais sensível da embriotoxicidade do MZ, evidenciada pela diminuição na atividade do complexo I em concentrações de 8 e 180 μg/L. Além disso, concentrações maiores que 8 μg/L prejudicaram os marcadores morfofisiológicos. Com base nessas descobertas, podemos inferir que a concentração de MZ permitida na água potável pela legislação ambiental brasileira não é segura para organismos aquáticos. Além disso, ao comparar os efeitos entre organismos aquáticos de complexidades variáveis, pretendemos identificar potenciais mecanismos comuns de toxicidade do MZ. Uma busca crítica na literatura culminou em 32 artigos, investigando os efeitos do MZ e suas formulações em diversas espécies aquáticas. A exposição ao MZ resultou em uma série de efeitos tóxicos, incluindo alterações morfofisiológicas, bioquímicas, genotóxicas e neurotóxicas em moluscos, crustáceos, insetos aquáticos, peixes e anfíbios. Os efeitos bioquímicos foram os mais frequentemente relatados, tendo como alvo de toxicidade principalmente mitocôndrias, lipídios, proteínas e material genético. Notavelmente, os mecanismos subjacentes à neurotoxicidade induzida por MZ permanecem mal compreendidos, representando uma lacuna de conhecimento significativa. Com base nos efeitos analisados, o estresse oxidativo aparece como um potencial mecanismo unificador da toxicidade de MZ em invertebrados e vertebrados aquáticos. No entanto, mais pesquisas são necessárias para estabelecer definitivamente um mecanismo comum e elucidar os caminhos específicos envolvidos. Além disso, uma compreensão mais profunda dos efeitos neurotóxicos de MZ é crucial para uma avaliação abrangente de risco ambiental.Universidade Federal de Santa MariaBrasilBioquímicaUFSMPrograma de Pós-Graduação em Ciências Biológicas: Bioquímica ToxicológicaCentro de Ciências Naturais e ExatasFranco, Jeferson Luishttp://lattes.cnpq.br/1680065573338339Silva, Evelyn Winter daCordeiro, Marcos FreitasZebral, Yuri DornellesLoro, Vania LuciaLeandro, Luana Paganotto2024-10-07T13:23:34Z2024-10-07T13:23:34Z2024-08-23info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/33134ark:/26339/001300001bh51porAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2024-10-07T13:23:34Zoai:repositorio.ufsm.br:1/33134Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/PUBhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.com||manancial@ufsm.bropendoar:2024-10-07T13:23:34Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false |
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