Avaliação dos efeitos biológicos de microfibras têxteis em Crassostrea gasar

Abstract

A contaminação por microfibras têxteis (MFs) tornou-se uma preocupação crescente para os ecossistemas aquáticos e a saúde humana. Sua ingestão por organismos marinhos pode levar à bioacumulação e biomagnificação em toda a cadeia alimentar, representando uma ameaça potencial para níveis tróficos superiores, incluindo humanos. Este estudo teve como objetivo avaliar os efeitos em diferentes níveis de organização biológica resultantes da exposição a microfibras de diferentes tecidos: algodão convencional, poliéster, uma mistura dessas microfibras e algodão orgânico em duas concentrações (ambientalmente relevante em 0,11 mg.L-1 e uma maior concentração de 1,00 mg.L-1), nas brânquias e glândulas digestivas de Crassostrea gasar. Os espécimes foram expostos a essas MFs por 7, 14 e 21 dias para investigar os impactos nas enzimas de biotransformação e conjugação, defesas antioxidantes, estresse oxidativo, genotoxicidade, citogenotoxicidade e neurotoxicidade, bem como efeitos morfométricos, histopatológicos e acúmulo de microfibras nas brânquias e glândulas digestivas de Crassostrea gasar para avaliar potenciais impactos à saúde. A taxa de sobrevivência foi monitorada diariamente registrando e removendo organismos mortos do aquário, e os dados foram analisados ​​usando o teste Log-rank. Os resultados dos biomarcadores revelaram alterações bioquímicas em ambos os órgãos estudados, com diferentes níveis de impacto em cada órgão. Os principais efeitos incluíram aumento dos níveis de GSH e atividade de GST, citogenotoxicidade, peroxidação lipídica e danos ao DNA. Além disso, a glândula digestiva foi o principal local de acúmulo de MF, sendo o poliéster o mais prevalente. Alterações morfométricas significativas foram observadas nas brânquias, incluindo redução do comprimento, largura e espaço interlamelar dos filamentos em todos os tipos de MF, indicando atrofia grave que pode comprometer a respiração, a filtração, a osmorregulação e a imunidade. Um aumento nos mucócitos também foi observado. Um índice de condição reduzido foi observado após apenas sete dias de exposição em todos os tratamentos, indicando um rápido declínio na saúde e no estado nutricional associado a danos nas glândulas digestivas. A análise histopatológica revelou lesões branquiais graves (levantamento epitelial, ruptura, fusão, fibrose) e patologias dos túbulos digestivos, incluindo hiperplasia e necrose. Os dados indicam que a exposição a microfibras aumenta os níveis de espécies reativas de oxigênio (ROS) de maneira dependente do tempo e da concentração. Níveis elevados de LPO e danos ao DNA sugerem depleção das defesas antioxidantes e aumento do dano celular, ultrapassando a capacidade de defesa do organismo. Além disso, houve redução na taxa de sobrevivência dos organismos expostos a todos os quatro tipos de microfibras e em ambas as concentrações. Entre os tipos de microfibras avaliados, o algodão orgânico foi o mais prejudicial ao organismo estudado, causando alterações em diferentes níveis de organização biológica (bioquímica, celular, tecidual e fisiológica). Concluiu-se que todos os MF testados podem ser ingeridos e acumulados em órgãos internos, afetando as alterações histopatológicas e o índice de condição em bivalves. Pode-se afirmar que as microfibras de origem têxtil representam uma ameaça aos ecossistemas estuarinos tropicais, ressaltando a necessidade urgente de ação legislativa para controlar a liberação de microfibras e mitigar os riscos ecológicos.

Textile microfiber (TM) contamination has become an increasing concern for aquatic ecosystems and human health. Their ingestion by marine organisms can lead to bioaccumulation and biomagnification throughout the food chain, posing a potential threat to higher trophic levels, including humans. This study aimed to evaluate the effects at different levels of biological organization resulting from exposure to microfibers from various fabrics: conventional cotton, polyester, a blend of these microfibers, and organic cotton, at two concentrations (environmentally relevant at 0.11 mg/L and a higher concentration of 1.00 mg/L) in the gills and digestive glands of Crassostrea gasar. Specimens were exposed to these MFs for 7, 14, and 21 days to investigate the impacts on biotransformation and conjugation enzymes, antioxidant defenses, oxidative stress, genotoxicity, cytogenotoxicity, and neurotoxicity. The study also assessed morphometric and histopathological effects, as well as microfiber accumulation in the gills and digestive glands to evaluate potential health impacts. Survival rates were monitored daily by recording and removing dead organisms from the aquarium, and data were analyzed using the log-rank test. Biomarker results revealed biochemical changes in both organs studied, with varying degrees of impact on each. The main effects included increased GSH levels and GST activity, cytogenotoxicity, lipid peroxidation, and DNA damage. Additionally, the digestive gland was the primary site of MF accumulation, with polyester being the most prevalent. Significant morphometric changes were observed in the gills, including reduced length, width, and interlamellar space of the filaments across all MF types, indicating severe atrophy that could impair respiration, filtration, osmoregulation, and immunity. An increase in mucocytes was also detected. A decreased condition index was observed after just seven days of exposure across all treatments, indicating a rapid decline in health and nutritional status associated with damage to the digestive glands. Histopathological analysis revealed severe gill lesions (epithelial lifting, rupture, fusion, fibrosis) and digestive tubule pathologies, including hyperplasia and necrosis. The data suggest that exposure to microfibers elevates reactive oxygen species (ROS) levels in a time- and concentration-dependent manner. Elevated LPO levels and DNA damage indicate depletion of antioxidant defenses and increased cellular damage, surpassing the body's capacity to defend itself. Furthermore, there was a reduction in the survival rate among organisms exposed to all four microfiber types at both concentrations. Among the evaluated microfiber types, organic cotton was the most harmful, causing changes at various levels of biological organization—biochemical, cellular, tissue, and physiological. It is concluded that all tested microfibers can be ingested and accumulate in internal organs, leading to histopathological changes and a decline in the condition index of bivalves. Overall, textile microfibers pose a significant threat to tropical estuarine ecosystems, underscoring the urgent need for legislation to control microfiber release and reduce ecological risks.