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Document type: Dissertação
Title: Exposição aguda e subcrônica ao níquel em peixe-zebra (Danio rerio) : avaliação de parâmetros morfológicos e comportamentais
Author: Nabinger, Débora Dreher 
Advisor: Bonan, Carla Denise
Abstract (native): Metais são algumas das substâncias mais tóxicas de grande preocupação ambiental. O níquel é um destes agentes, sendo que este metal pesado é naturalmente presente na crosta terrestre. Entretanto, níveis excessivos de níquel levam à contaminação ambiental e podem causar sérios e irreversíveis problemas de saúde. O presente estudo visa avaliar os efeitos tóxicos da exposição aguda e subcrônica ao níquel, em peixe-zebra (Danio rerio), no estágio larval e adulto. Os animais foram expostos a quatro diferentes concentrações (0,025, 2, 5 e 15 mg/L NiCl2) ou água (grupo controle) e submetidos a dois tratamentos: agudo e subcrônico. As larvas foram expostas por 2 horas (tratamento agudo: larvas de 5 dias pós-fertilização - dpf - tratadas por 2 horas) ou 11 dias (tratamento subcrônico: larvas tratadas do momento da fertilização até 11 dpf). Os animais adultos foram expostos por 12 horas (tratamento agudo) ou 96 horas (tratamento subcrônico). Nos dois tratamentos, larvas e adultos expostos apresentaram um aumento dependente da concentração nos níveis de NiCl2, comparados com animais do grupo controle. A taxa de sobrevivência das larvas e embriões não foi alterada pelos tratamentos. Entretanto, atraso na eclosão dos ovos, diminuição dos batimentos cardíacos e alterações morfológicas (diminuição do comprimento corporal e área ocular aos 5 e 8 dpf) foram observados em animais tratados subcronicamente. O comportamento aversivo e exploratório não mostrou diferenças significativas entre as concentrações de NiCl2, no tratamento agudo. Diferentemente, larvas subcronicamente tratadas, analisadas aos 5 dpf, apresentaram diferenças no comportamento exploratório, exibindo diminuição na distância percorrida e na velocidade média, na concentração de 0,025 mg/L, enquanto houve um aumento dos mesmos parâmetros em altas concentrações (5 e 15 mg/L). Ao longo dos 11 dias de tratamento, o comportamento exploratório diminuiu significativamente, na concentração de 15 mg/L, aos 8 e 11 dpf. Além disso, larvas submetidas ao tratamento subcrônico com altas concentrações de NiCl2 (2, 5 e 15 mg/L) apresentaram comprometimento no comportamento aversivo. Em animais adultos, o tratamento agudo não promoveu alterações na atividade locomotora. Por outro lado, animais expostos à concentração de 15 mg/L no tratamento subcrônico demonstraram efeito ansiogênico. A interação social não foi alterada pelos tratamentos. Entretanto, a exposição ao NiCl2 levou a uma diminuição do comportamento agressivo (tratamento subcrônico) e comprometimento de memória (tratamento agudo e subcrônico), em todas as concentrações testadas, quando comparados ao grupo controle. No sentido de avaliar se a exposição ao níquel produziu alterações no sistema hematológico, avaliamos diferentes células leucocitárias em animais adultos. Os resultados encontrados mostraram um aumento significativo de monócitos em animais expostos de forma aguda e subcrônica na concentração de 2 mg/L comparado aos controles. Além disso, para verificar se as alterações comportamentais observadas em animais tratados estavam relacionadas com mecanismos de morte celular e neuronal, foram realizadas análises de morte apoptótica em larvas e de marcadores específicos de morte neuronal em larvas e adultos. Os resultados de morte apoptótica, demonstraram um aumento significativo de morte celular em larvas tratadas de forma aguda na concentração de 15 mg/L. No tratamento subcrônico, aos 5 dpf, houve um aumento de morte apoptótica na concentração de 5 mg/L, em 8 dpf nas concentrações de 5 e 15 mg/L e em 11 dpf nas concentrações de 2 e 5 mg/L. Na análise de marcadores específicos de morte neuronal, os resultados sugerem que as concentrações de NiCl2 testadas em larvas e adultos não alteraram os níveis de proteína dos marcadores de morte celular. Estes resultados sugerem que a exposição prolongada ao níquel, em estágios iniciais do desenvolvimento do peixe-zebra, leva a alterações morfológicas, fisiológicas e déficits na cognição e locomoção, enquanto que, em animais adultos, foi observado um efeito ansiogênico, comprometimento de memória e diminuição do comportamento agressivo. Estas alterações morfológicas e comportamentais podem estar associadas a efeitos neurotóxicos causados por este metal.
Abstract (english): Metals are some of the more toxic substances in the environment. Nickel is one of them and this heavy metal is naturally present in the earth’s crust. However, excessive levels of nickel lead to environmental contamination and can cause serious and irreversible health problems. The aim of this study was to evaluate the toxicological effects of nickel exposure on cognition and behavior, in larvae and adult zebrafish (Danio rerio). Larvae and adult zebrafish were exposed to four different concentrations (0.025, 2, 5, and 15 mg/L NiCl2) or water (control group) in two treatments: acute and subchronic. Larvae were exposed to NiCl2 for 2 hours (acute treatment: 5-day-old larvae treated for 2 hours) or 11 days (subchronic treatment: 11-day-old larvae treated since fertilization) and adults were exposed for 12 hours (acute treatment) or 96 hours (subchronic treatment). In both treatments, for larvae and adults, exposed animals had a significant concentration-dependent increase in nickel levels compared to control group. For larvae, the survival rate was similar in both treated groups compared to control. However, a significant delay of hatching, a decreased heartbeat rate and morphological alterations (decrease of body length and ocular area at 5 and 8 days post-fertilization, dpf) were observed in subchronically-treated animals. Aversive and exploratory behavior showed no significant differences among doses in acute treatment. In contrast, larvae analyzed at 5 dpf in subchronic treatment displayed differences in exploratory behavior, showing decrease in distance traveled and mean speed, at 0.025 mg/L, whereas there was an increase at same parameters in higher doses (5 and 15 mg/L). Over the 11 days of treatment, the locomotor behavior decreased significantly, at 15 mg/L, at 8 and 11 dpf. Furthermore, subchronic-treated larvae showed impaired aversive long-term memory in the inhibitory avoidance task in high doses analyzed (2, 5 and 15 mg/L). For adults, acute treatment did not alter the locomotor activity. Besides, animals submitted to the concentration of 15.0 mg/L, in subchronic treatment, showed anxiogenic effects. The social behavior was not altered by treatments. However, the exposure to NiCl2 caused a decrease in aggressive behavior (subchronic treatment) and impaired memory (acute and subchronic treatments) in all doses compared to controls. In order to evaluate if nickel exposure produced alterations in the hematological system, we analyzed different blood cells in adult animals. The results showed that treated animals submitted to the concentration of 2.0 mg/L, in acute and subchronic treatment, presented an increase of monocytes. Furthermore, to verify if the behavioral alterations observed in treated animals were related to mechanisms of neuronal death, analyzes of apoptotic death in larvae and specific markers of neuronal death in larvae and adults were performed. The results of apoptotic death demonstrated a significant increase in cell death in acutely treated larvae at a concentration of 15 mg/L. In the subchronic treatment, at 5 dpf, there was an increase in apoptotic death at concentration of 5 mg/L, at 8 dpf, in concentrations of 5 and 15 mg/L and at 11 dpf, in concentrations of 2 and 5 mg/L. In the analysis of specific markers of neuronal death, the results suggest that NiCl2 concentrations tested in larvae and adults did not alter the protein levels of cell death markers. These results suggest that prolonged exposure to nickel in early life stages of zebrafish development leads to morphological and physiological alterations and cognition and locomotor deficits, whereas it may cause anxiogenic effects, impaired memory and decrease aggressive behavior in adult stage. These morphological and behavioral alterations may be associated to neurotoxic effects damage caused by this metal.
Keywords: Agressividade
Cognição
Desenvolvimento
Locomoção
Níquel
Peixe-Zebra
CNPQ Knowledge Areas: CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOLOGIA GERAL
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
Institution Acronym: PUCRS
Department: Faculdade de Biociências
Program: Programa de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular
Access type: Acesso Aberto
Fulltext access restriction: Trabalho não apresenta restrição para publicação
URI: http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/7422
Issue Date: 13-Feb-2017
Appears in Collections:Programa de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular

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