Efeitos do herbicida 2,4-D (ácido 2,4-Diclorofenóxiacético) e seu produto formulado (sal de dimetilamina) sobre embriões, larvas e adultos de zebrafish (Danio rerio)

Abstract

O ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) é um dos herbicidas mais utilizados mundialmente na agricultura, apesar de sua classificação pela Agência Internacional de Pesquisa em Câncer (IARC) como “possivelmente cancerígeno para a espécie humana”. Esse praguicida é classificado como pouco tóxico para humanos e pouco tóxico para organismos aquáticos. Porém, em baixas concentrações, ambientalmente relevantes, pode afetar o desenvolvimento dos peixes e aumentar sua suscetibilidade a outros estressores ambientais. Nesse contexto, o objetivo desse estudo foi elucidar os mecanismos de toxicidade do ingrediente ativo do herbicida 2,4-D e de sua formulação comercial DMA® 806 BR, utilizando o zebrafish (Danio rerio) como organismo-modelo. Em embriões, foi avaliado a toxicidade aguda e teratogenicidade pela determinação do índice teratogênico (IT), a genotoxicidade pelo ensaio cometa, instabilidade cromossômica pela quantificação de anormalidades nucleares, a mutagenicidade pelo teste do micronúcleo, a neurotoxicidade pelo teste de comportamento locomotor e da atividade da enzima acetilcolinesterase, a bioenergética, a metabolômica e lipidômica e também foram mensurados a massa e o comprimento das larvas. Em adultos, foram avaliadas a toxicidade aguda (96 h) e crônica (3 meses). Para isso, foi realizado o teste de mutagenicidade e genotoxicidade pelo teste do micronúcleo e anormalidades nucleares, e também foram realizadas análises histopatológicas no fígado e rim dos peixes. Os animais foram expostos a uma faixa entre 0 (controle negativo e solvente) a 200 µM de cada produto químico. Os resultados indicam que ambos os produtos químicos, em curto prazo, são pouco tóxicos para embriões de D. rerio; contudo, ambos possuem potencial teratogênico (IT > 1,5). Não houve impactos significativos na massa, no comprimento, nos comportamentos de natação e na bioenergética, mas observamos alterações significativas no aumento da genotoxicidade e na abundância de metabólitos e lipídios extraídos de embriões. Para adultos de zebrafish, os dois produtos químicos não induziram mutagenicidade, porém, apresentaram genotoxicidade e alterações histopatológicas. O herbicida ácido 2,4-D foi mais tóxico do que sua formulação comercial para os embriões de zebrafish (D. rerio), porém, para os adultos, o DMA 806 (formulação comercial) foi mais tóxico, mesmo em baixas concentrações. O presente estudo demonstrou que ambos os produtos químicos podem causar efeitos fisiológicos e metabólicos nos animais e possuem potencial genotóxico, não-mutagênico e teratogênico, sugerindo um uso cauteloso desse herbicida, principalmente para organismos aquáticos.

2,4-Dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) is one of the most widely used herbicides in agriculture worldwide, despite its classification by the International Agency for Research on Cancer (IARC) as "possibly carcinogenic to humans." This pesticide is classified as having low toxicity to humans and low toxicity to aquatic organisms. However, at low, environmentally relevant concentrations, it can affect fish development and increase their susceptibility to other environmental stressors. In this context, the objective of this study was to elucidate the toxicity mechanisms of the active ingredient of the herbicide 2,4-D and its commercial formulation DMA® 806 BR, using zebrafish (Danio rerio) as a model organism. In embryos, acute toxicity and teratogenicity were evaluated by determining the teratogenic index (TI), genotoxicity by the comet assay, chromosomal instability by quantifying nuclear abnormalities, mutagenicity by the micronucleus test, neurotoxicity by the locomotor behavior test and acetylcholinesterase enzyme activity, bioenergetics, metabolomics, and lipidomics, and larval mass and length were also measured. In adults, acute (96 h) and chronic (3 months) toxicity were evaluated using the mutagenicity and genotoxicity test by the micronucleus test and nuclear abnormalities, and histopathological analyses were performed on the liver and kidney of the fish. The animals were exposed to a range of 0 (negative control and solvent) to 200 µM of each chemical. The results indicate that both chemicals are only slightly toxic to D. rerio embryos in the short term; however, both have teratogenic potential (TI > 1.5). There were no significant impacts on mass, length, swimming behavior, or bioenergetics. Still, we observed significant changes in increased genotoxicity and in the abundance of metabolites and lipids extracted from embryos. For adult zebrafish, neither chemical induced mutagenicity, but both showed genotoxicity and histopathological alterations. The herbicide 2,4-D acid was more toxic than its commercial formulation to zebrafish embryos (D. rerio), whereas DMA 806 (commercial formulation) was more toxic to adults, even at low concentrations. This study demonstrated that both chemicals can cause physiological and metabolic effects in animals and have non-mutagenic genotoxic and teratogenic potential, suggesting cautious use of this herbicide, especially for aquatic organisms.