Contaminantes persistentes e de preocupação emergente em áreas costeiras de Santa Catarina e avaliação dos efeitos nos sistemas de biotransformação e estresse oxidativo em ostras Crassostrea gigas (Thunberg, 1793) e Crassostrea gasar (Adanson, 1757)

Abstract

A poluição da água é um dos principais desafios para o desenvolvimento sustentável no antropoceno. Neste contexto, os ambientes marinhos e costeiros são os principais receptores de diversos contaminantes antropogênicos, incluindo contaminantes emergentes (CEs) e poluentes orgânico persistentes (POPs). Em nível nacional, Santa Catarina destaca-se como o principal produtor de moluscos bivalves, como as ostras do Pacífico Crassostrea gigas e as ostras nativas Crassostrea gasar. Além disso, ambas espécies são empregadas como organismos bioindicadores de qualidade ambiental em diversos estudos realizados em todo o mundo. Neste contexto, o primeiro trabalho desta tese avaliou as respostas moleculares de genes envolvidos na biotransformação e defesa antioxidante em brânquias de ostras do Pacífico cultivadas nas Baías Norte (Sambaqui, Santo Antônio e Serraria) e Sul (Caieira, Tapera e Imaruí) de Florianópolis. Neste trabalho observamos uma maior ocorrência de HPAs nos animais provenientes de SER e IMA. Similarmente, houve uma indução de genes envolvidos na fase I (CYP1A-like, CYP356A1-like, CYP2AU2-like e CYP2-like) e II (SULT-like, GSTO.4A-like) de biotransformação, e de defesa antioxidante (SOD-like, CAT-like) nas ostras destes locais. No segundo trabalho desta tese monitoramos a ocorrência de contaminantes persistentes e emergentes em ostras nativas C. gasar em diferentes regiões da costa de SC (São Francisco do Sul, Itajaí, Grande Florianópolis e Laguna). Além disso, investigamos as respostas de biomarcadores de biotransformação, estresse oxidativo, neurotransmissão e proteção térmica nas ostras. Foram detectados os níveis de 75 compostos, incluindo antibióticos, desreguladores endócrinos, anti-inflamatórios não-esteroidais, HPAs, PCBs e pesticidas. Os contaminantes emergentes foram quantificados em todas as áreas. Ostras C. gasar coletadas na região centro-norte apresentaram uma indução nos sistemas de biotransformação (CYP450s, SULT e GST) e defesa antioxidante (SOD, CAT, GPx). Os animais coletados em Florianópolis apresentaram maiores níveis de MDA em comparação às demais regiões. Análises de correlação indicaram possíveis associações entre os contaminantes e as variáveis ambientais na resposta dos biomarcadores avaliados. O último estudo realizado nesta tese investigou as respostas de biomarcadores de biotransformação (fase I e II), neurotransmissão e estresse oxidativo em ostras C. gigas expostas a duas concentrações ambientalmente relevantes de cocaína (0,5 µg L-1 e 5,0 µg L-1) durante 24h e 96h. Os animais expostos à menor dose de cocaína apresentaram uma redução nos níveis de transcritos de 5HT-like, CYP1A-like1, CYP356A1, CAT-like em relação ao controle. Em contrapartida, houve um aumento nos transcritos do gene CbE5A-like em ostras expostas a ambas concentrações avaliadas. Além disso, observamos uma redução na atividade SOD em animais expostos à 0,5 µg L-1 de COC, e das atividades CAT e GPx nos animais expostos à 5,0 µg L-1 de COC. Não foram observadas alterações significativas nas atividades EROD e GST. Em resumo, os resultados observados nesta tese indicam efeitos biológicos decorrentes da contaminação de origem antrópica nos ambientes marinhos e costeiros de Santa Catarina, evidenciando a necessidade de melhorias do saneamento básico na região. Além disso, contribui na busca por novos biomarcadores de contaminação aquática por CEs em ostras C. gigas.

Abstract: Water pollution is one of the main challenges for sustainable development in the Anthropocene. In this context, marine and coastal environments are the primary receptors of various anthropogenic contaminants, including emerging compounds (ECs) and persistent organic pollutants (POPs). At a national level, Santa Catarina stands out as the main producer of bivalve mollusks, such as the Pacific oysters Crassostrea gigas and the native oyster Crassostrea gasar. Furthermore, both species are used as bioindicator organisms of environmental quality in several studies worldwide. In this context, the first work of this thesis evaluated the molecular responses of genes involved in biotransformation and antioxidant defense in gills of Pacific oysters cultivated in the North (Sambaqui, Santo Antônio, and Serraria) and South (Caieira, Tapera, and Imaruí) Bays of Florianópolis. In this work, we observed an occurrence of PAHs in animals from SER and IMA. Similarly, there was an induction of genes involved in phases I (CYP1A-like, CYP356A1-like, CYP2AU2-like, and CYP2-like) and II (SULT-like, GSTO.4A-like) of biotransformation, and antioxidant defense (SOD-like, CAT-like) in oysters from these locations. In this thesis's third chapter, we monitored the occurrence of persistent and emerging contaminants in native oysters C. gasar in different regions of the coast of SC (São Francisco do Sul, Itajaí, Grande Florianópolis and Laguna). Furthermore, we investigated biomarker responses of biotransformation, oxidative stress, neurotransmission and thermal protection in oysters. The bioaccumulation levels of 75 compounds were detected, including antibiotics, endocrine disruptors, non-steroidal anti-inflammatory drugs, PAHs, PCBs and pesticides. Emerging contaminants were quantified in all areas. Oysters C. gasar oysters from the central-north region showed an induction in biotransformation systems (CYP450s, SULT and GST) and antioxidant defense (SOD, CAT, GPx). Animals collected in Florianópolis showed higher levels of MDA compared to other regions. Correlation analyses indicated possible associations between contaminants and environmental variables in the response of the evaluated biomarkers. The last study carried out in this thesis investigated the responses of biomarkers of biotransformation (phase I and II), neurotransmission and oxidative stress in C. gigas oysters exposed to two environmentally relevant concentrations of cocaine (0.5 µg L-1 and 5.0 µg L-1) for 24h and 96h. Animals exposed to the lowest dose of cocaine showed a reduction in the levels of 5HT-like, CYP1A-like1, CYP356A1, and CAT-like transcripts compared to the control. In contrast, there was an increase in CbE5A-like gene transcripts in oysters exposed to both concentrations evaluated. Furthermore, we observed a reduction in SOD activity in animals exposed to 0.5 µg L-1 of COC and in CAT and GPx activities in animals exposed to 5.0 µg L-1 of COC. No significant changes were observed in EROD and GST activities. In summary, the results observed in this thesis indicate the biological effects resulting from contamination of anthropogenic origin in the marine and coastal environments of Santa Catarina, highlighting the need for improvements in basic sanitation in the region. Furthermore, it contributes to the search for new biomarkers of aquatic contamination by ECs in C. gigas oyster.