Biotransformação do arsênio inorgânico (As-i) em Tilápias do Nilo (Oreochromis niloticus) e avaliação de seu antagonismo na presença de selênio

Abstract

A especiação de arsênio (As) em peixes tem sido amplamente investigada, no entanto a bioacumulação e a biotransformação do As inorgânico em diferentes tecidos de tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus) não são totalmente compreendidas. O presente estudo teve como objetivo investigar a bioacumulação do As inorgânico em tilápias do Nilo, bem como avaliar a distribuição das principais espécies de arsênio no fígado, estômago, brânquias e músculo após ensaios toxicológicos controlados com As(III) e (V) em concentrações de 5,0 e 10,0 mg L-1 durante períodos de exposição de 1 e 7 dias. As determinações de As total foram realizadas por espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS). Para ambas as exposições (As(III) e As(V)), os níveis de As total após 7 dias de exposição foram maiores no fígado e estômago e menores nas brânquias e músculo. No geral, a tilápia do Nilo exposta ao As(III) apresentou concentrações mais elevadas de As após os tratamentos, em comparação à exposição ao As(V). A especiação química de As nos tecidos estudados foram realizadas por cromatografia líquida acoplada a ICP-MS (LC-ICP-MS), e revelou que a biotransformação do As pode ter acontecido pela redução do As(V) para As(III), metilação para ácido monometilarsônico (MMA) e ácido dimetilarsínico (DMA), e subsequente conversão para arsenobetaína (AsB), que é a espécie não tóxica e a forma predominante de arsênio. As interações e efeitos antagônicos do selênio (Se) nos processos de bioacumulação foram testados pela exposição combinada do As inorgânico juntamente com selênio tetravalente (Se(IV)). Os resultados indicaram uma redução de 4-6 vezes da toxicidade do arsênio na tilápia do Nilo. Também foi foco do nosso trabalho investigar a atividade das enzimas antioxidantes catalase (CAT), glutationa peroxidase (GPx), glutationa redutase (GR), além da enzima de biotransformação glutationa S-transferase (GST), bem como os níveis de oxidação de biomoléculas por meio da quantificação das espécies reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) nos tecidos estudados. Como resultado, foi observado que o tratamento com ambas as espécies de As causaram um padrão de inibição enzimática dos antioxidantes estudados, com a diminuição das atividades antioxidantes da maioria das enzimas estudadas nos diferentes tecidos da tilápia do Nilo.

The speciation of arsenic in fish has been widely investigated, but bioaccumulation and biotransformation of inorganic As in different tissues of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) are not fully understood. The present study aimed to investigate the bioaccumulation of As in Nile tilapia, as well as to evaluate the distribution of the main arsenic species in liver, stomach, gill, and muscle, after controlled exposures to As(III) and As(V) at concentrations of 5.0 and 10.0 mg L-1 during periods of 1 and 7 days. Total As determinations were performed by inductively coupled plasma mass spectroscopy (ICP-MS). For both exposures (As(III) and As(V)), the total As levels after 7-day exposure were highest in the liver and stomach and lowest in the gills and muscle. Overall, Nile tilapia exposed to As(III) showed higher As concentrations after treatments compared to exposure to As(V). Chemical speciation of As in the studied tissues was performed by liquid chromatography coupled with ICP-MS (LC-ICP-MS), and revealed that the biotransformation of As may have occurred through the reduction of As(V) to As(III), methylation to monomethylarsonic acid (MMA) and dimethylarsinic acid (DMA), and subsequent conversion to arsenobetaine (AsB), which is the nontoxic species and the predominant form of arsenic. The interactions and antagonistic effects of selenium (Se) on bioaccumulation processes were tested by the combined exposure of inorganic As together with tetravalent selenium (Se(IV)). The results indicated a 4-6-fold reduction in arsenic toxicity in Nile tilapia. Our work also focused on investigating the activity of the antioxidant enzymes catalase (CAT), glutathione peroxidase (GPx), glutathione reductase (GR), and the biotransformation enzyme glutathione S-transferase (GST), as well as the oxidation levels of biomolecules by quantifying thiobarbituric acid reactive species (TBARS) in the tissues studied. As a result, it was observed that treatment with both As species caused a pattern of enzymatic inhibition of the studied antioxidants, with the decrease in the antioxidant activities of most of the enzymes studied in the different tissues of Nile tilapia.