Múltiplos parâmetros de toxicidade dos contaminantes ambientais decametilciclopentasiloxano e triclopir em zebrafish (Danio rerio)

Abstract

O herbicida triclopir e o organosiloxano decametilciclopentasiloxano (D5) figuram entre os contaminantes de preocupação emergente (CPEs) devido à sua ampla detecção em matrizes ambientais, elevada persistência e características físico-químicas que favorecem bioacumulação e transporte ambiental. Embora ambos sejam amplamente utilizados em contextos agrícolas, industriais e domésticos, os dados disponíveis sobre seus efeitos em organismos aquáticos ainda são limitados, especialmente no que se refere a respostas desenvolvimentais, fisiológicas e comportamentais. Diante dessas lacunas, o presente estudo avaliou seus efeitos isolados no zebrafish (Danio rerio) por meio de ensaios em estágios embrionários, larvais e adultos, empregando tanto concentrações ambientalmente relevantes quanto níveis mais elevados destinados ao estabelecimento de limiares de toxicidade (triclopir: 0,12–25,64 mg/L; D5: 0,01–10 µmol/L). Os biomarcadores avaliados incluíram parâmetros de estresse oxidativo, atividade do sistema antioxidante, análises histopatológicas, ensaios de mutagenicidade (micronúcleo) e testes comportamentais. Em embriões e larvas, o triclopir induziu aumento da atividade de catalase e glutationa S-transferase (GST) em 6,648 mg/L, além de elevação da lactato desidrogenase (LDH) em 0,125 mg/L e 1,768 mg/L, e aumento da atividade de acetilcolinesterase (AChE) em 1,768 mg/L. Também foi observado incremento de tióis não proteicos, referido como glutationa reduzida (GSH), em 1,28 mg/L. Metabolicamente, o triclopir estimulou a atividade da cadeia transportadora de elétrons (CTE) em 25 mg/L, reduziu as reservas de carboidratos e lipídios e a energia celular alocada (ECA) em todas as concentrações testadas. Alterações comportamentais em larvas foram registradas igualmente em todas as concentrações. A exposição ao triclopir também resultou em apoptose quantitativamente detectável em 25,64 mg/L e em apoptose qualitativa nas regiões do pericárdio e do saco vitelino em todos os tratamentos. Em zebrafish adultos, o triclopir induziu apoptose no baço em todos os tratamentos, além de anormalidades nucleares eritrocitárias no sangue periférico em 12,82 e 25,64 mg/L, evidenciando genotoxicidade. Para o D5, houve aumento da atividade da GST em 0,1 µmol/L, estímulo da CTE e aumento da atividade da LDH ambas em 10 µmol/L, e redução das reservas de carboidratos e lipídios, acompanhada de queda da ECA em 0,1, 1 e 10 µmol/L. Em conjunto, os resultados elucidam mecanismos tóxicos precoces associados ao triclopir e ao D5, demonstrando respostas consistentes em múltiplos endpoints fisiológicos, celulares, metabólicos e comportamentais. Os achados enfatizam a importância de abordagens integradas envolvendo diferentes fases de desenvolvimento do zebrafish e reforçam a necessidade de regulamentações mais rigorosas e monitoramento contínuo desses CPEs para proteção dos ecossistemas aquáticos e da saúde pública.

The herbicide triclopyr and the organosiloxane decamethylcyclopentasiloxane (D5) are among the contaminants of emerging concern (CECs) due to their widespread detection in environmental matrices, high persistence, and physicochemical properties that favor bioaccumulation and environmental transport. Although both are widely used in agricultural, industrial, and domestic contexts, available data on their effects on aquatic organisms are still limited, especially with regard to developmental, physiological, and behavioral responses. In light of these gaps, the present study evaluated their isolated effects on zebrafish (Danio rerio) through assays at embryonic, larval, and adult stages, using both environmentally relevant concentrations and higher levels aimed at establishing toxicity thresholds (triclopyr: 0.12–25.64 mg/L; D5: 0.01–10 µM). The biomarkers evaluated included oxidative stress parameters, antioxidant system activity, histopathological analyses, mutagenicity assays (micronucleus), and behavioral tests. In embryos and larvae, triclopyr induced increased activity of catalase and glutathione S-transferase (GST) at 6.648 mg/L, as well as elevated lactate dehydrogenase (LDH) at 0.125 mg/L and 1.768 mg/L, and increased acetylcholinesterase (AChE) activity at 1.768 mg/L. An increase in non-protein thiols, referred to as reduced glutathione (GSH), was also observed at 1.28 mg/L. Metabolically, triclopyr stimulated electron transport chain (ETC) activity at 25 mg/L, reduced carbohydrate and lipid reserves, and decreased cellular energy allocation (CEA) at all concentrations tested. Behavioral changes in larvae were recorded at all concentrations. Exposure to triclopyr also resulted in quantitatively detectable apoptosis at 25.64 mg/L and qualitative apoptosis in the pericardial and yolk sac regions in all treatments. In adult zebrafish, triclopyr induced apoptosis in the spleen in all treatments, as well as erythrocyte nuclear abnormalities in peripheral blood at 12.82 and 25.64 mg/L, indicating genotoxicity. For D5, there was an increase in GST activity at 0.1 µM, stimulation of ETC, and increased LDH activity both at 10 µM, along with a reduction in carbohydrate and lipid reserves, accompanied by a decrease in CEA at 0.1, 1, and 10 µM. Taken together, the results elucidate early toxic mechanisms associated with triclopyr and D5, demonstrating consistent responses across multiple physiological, cellular, metabolic, and behavioral endpoints. The findings highlight the importance of integrated approaches involving different developmental stages of zebrafish and reinforce the need for stricter regulations and ongoing monitoring of these CECs to protect aquatic ecosystems and public health.