Alterações na bioenergética de mitocôndrias isoladas do tórax de abelhas melíferas (Apis mellifera L.) expostas ao clomazona

Abstract

Os principais agentes polinizadores dos vegetais são as abelhas, a polinização é responsável pela produção de muitas culturas agrícolas ao redor do mundo. A mortalidade de abelhas vem preocupando apicultores e pesquisadores, pois várias espécies vegetais são dependentes destes agentes polinizadores. A utilização excessiva de praguicidas nas lavouras tem ocasionado aumento da mortalidade de animais, contaminação dos solos, águas e alimentos, atingindo o equilíbrio da biodiversidade e saúde da população de forma negativa, além de ser apontado como um dos causadores de morte das abelhas. Apesar de ser bastante efetivo, o herbicida clomazona provoca ampla contaminação ambiental devido à sua elevada solubilidade em água (1100 mg.L-1), além da meia-vida média de 28 a 84 dias, podendo seus resíduos permanecer por até 130 dias no ambiente. As mitocôndrias são responsáveis pela produção da maior parte de ATP nas células, e nas abelhas, o tórax, por ser onde se localizam as asas, é o local com maior produção de ATP. O objetivo deste trabalho foi avaliar os possíveis efeitos tóxicos do herbicida clomazona em abelhas melíferas (Apis mellifera). Todos os testes foram realizados in vitro com as mitocôndrias isoladas do tórax das abelhas. A fração mitocondrial foi isolada por centrifugação diferencial e as concentrações de clomazona utilizadas foram de 100, 125, 150 e 200 μM. Os efeitos do herbicida nas mitocôndrias foram avaliados pela determinação do consumo de oxigênio mitocondrial, níveis de ATP mitocondriais e geração de espécies reativas de oxigênio (ERRO). Quando energizadas com malato + glutamato (substratos do complexo I da cadeia de transporte de elétrons) a clomazona não apresentou resultados significantes em nenhuma das concentrações utilizadas, porém, quando energizadas com succinato (substrato do complexo II da cadeia de transporte de elétrons) foi observado um estímulo na respiração mitocondrial de forma dose-dependente. Os níveis mitocondriais de ATP foram reduzidos significantemente de maneira dose-dependente a partir de 125 μM de clomazona. A clomazona não induziu a geração de ERRO de maneira significante em nenhuma das concentrações estudadas. Assim, os resultados desse estudo indicam que a toxicidade da clomazona em abelhas pode estar relacionada às alterações na bioenergética mitocondrial.

The main pollinating agents of plants are bees, and pollination is responsible for the production of many agricultural crops around the world. The mortality of bees has been worrying beekeepers and researchers, because several plant species are dependent on these pollinating agents. The excessive use of pesticides in crops has caused an increase in animal mortality, soil, water, and food contamination, affecting the biodiversity balance and the health of the population in a negative way, besides being pointed out as one of the causes of bee death. Despite being very effective, the clomazone herbicide causes wide environmental contamination due to its high solubility in water (1100 mg.L-1), besides an average half-life of 28 to 84 days, and its residues can remain for up to 130 days in the environment. Mitochondria are responsible for the production of most ATP in cells, and in bees, the thorax, because it is where the wings are located, is the site with the highest production of ATP. The objective of this work was to evaluate the possible toxic effects of the herbicide clomazone on honey bees (Apis mellifera). All tests were performed in vitro with the isolated mitochondria or the thorax homogenate of the bees, the mitochondrial fraction was isolated by differential centrifugation and the concentrations of clomazone used were 100, 125, 150 and 200 μM. The effects of the herbicide on mitochondria were evaluated by determining mitochondrial oxygen consumption, mitochondrial ATP levels, and reactive oxygen species (ROS) generation. When energized with malate + glutamate (substrates of complex I of the electron transport chain) clomazone did not show significant results in any of the concentrations used, but when energized with succinate (substrate of complex II of the electron transport chain) a dose-dependent stimulation in mitochondrial respiration was observed. The mitochondrial ATP levels were significantly reduced in a dose-dependent manner starting at 125 μM clomazone. The determination of ROS generation did not show significant results at any of the concentrations studied. Thus, the results of this study indicate that the toxicity of clomazone in bees may be related to alterations in mitochondrial bioenergetics.