Sciades herzbergii oxidative stress biomarkers: an in situ study of an estuarine ecosystem (São Marcos' Bay, Maranhão, Brazil)

Abstracts

In order to study the effects of environmental contamination on wild fish, sites were sampled in São Marcos' Bay. The first is located near the ALUMAR/ALCOA port, a potentially contaminated area. The second, located near the Coqueiro beach, was used as a reference area. The activity of antioxidant defence catalase (CAT) and glutathione S-transferase (GST) in S. herzbergii was compared with the biometric data and gonadosomatic index (GSI). The result showed that GSI decreased significantly in females (p<0.05) at the contaminated site. The activity of CAT was higher in fish caught at the contaminated site. A significant difference was observed in GST activity in the liver of S. herzbergii in the comparison between fish from the contaminated site and those from the reference site (p<0.05). GSI provides new insights into the nature of the detoxification response in this catfish species because it is not correlated with the enzymes at the potentially contaminated site. We are, therefore, in a position to suggest that the elevated GST/CAT activity might well be related to the reproduction of the animals at the reference site but not at the potentially contaminated site. If that be the case, one may conclude that GST/CAT and GSI are useful biomarkers of aquatic contamination.

glutathione S-transferase; catalase; gonadosomatic index; catfish; marine pollution

O objetivo desse trabalho foi estudar os efeitos da contaminação ambiental em peixes amostrados em dois locais da Baía de São Marcos. O primeiro ponto está localizado próximo ao porto da ALUMAR/ALCOA, considerado como uma área potencialmente contaminada. O segundo ponto, situado na praia do Coqueiro, foi usado como uma área de referência. Dados da atividade da enzima de defesa antioxidante catalase (CAT) e da glutationa S-transferase (GST) em S. herzbergii foram comparados com os dados biométricos e o índice gonadossomático (GSI). Resultados mostraram que o GSI diminuiu significativamente em fêmeas (p <0.05) no local contaminado. A atividade da CAT foi mais alta nos peixes do local contaminado. Uma diferença significativa foi observada na atividade de GST de S. herzbergii no local contaminado e no local de referência (p <0.05). GSI possibilitou uma nova abordagem quanto à natureza da resposta de destoxificação nessa espécie de bagre porque este índice não apresentou correlação com as enzimas no local potencialmente contaminado, mas apresentou no local de referência. Assim, sugere-se que a boa correlação da GST/CAT e GSI poderia estar relacionada à reprodução dos animais no local de referência, mas não no local potencialmente contaminado. Se esse for o caso, pode-se concluir que GST/CAT e GSI podem ser utilizados como bons biomarcadores para avaliar contaminação aquática.

glutationa S-transferase; catalase; índice gonadossomático; bagre; poluição marinha

• AWASHTI, Y. C.; YANG, Y. S.; TIWARI, N. K.; PATRICK, B.; SHARMA, A.; LI, J., AWASTHI, S. Regulation of 4-hydroxynonenal-ediated signaling by glutathione S-transferases. Free Radic. Biol. Med. v. 37, p. 607–619, 2004.
• BEUTLER, E. Red cell metabolism: a manual of biochemical methods. New York: Grune & Straton, 1975.
• CAVALCANTE, P. R. S.; TAROUCO, J. E. F.; COSTA, M. L. Avaliação dos níveis de mercúrio da porção interna do Golfão Maranhense. In: FINEP. Riscos e conseqüências do uso do mercúrio Brasília: FINEP, 1990. p. 314.
• CORREIA, A. D.; COSTA, H. M.; LUIS, O. J.; LIVINGSTONE, D. R. Age-related changes in antioxidant enzyme activities, fatty acid composition and lipid peroxidation in whole body Gammarus locusta (Crustacea: Amphipoda). J. Exp. Mar. Biol. Ecol., v. 289, p. 83–101, 2003.
• DEPLEDGE, M. H.; AAGAARD, A.; GYORKOS, R. Assessment of trace metal toxicity using molecular, physiological and behavioural biomarkers. Mar. Pollut. Bul., v. 31, p. 19–27, 1995.
• EATON, D. L.; BAMMLER, T. K. Concise review of the glutathione S-transferases and their significance to toxicology. Toxicol. Sci., v. 49, p. 156–164, 1999.
• HAYES, J. D.; PULFORD, D. J. The glutathione S-transferase supergene family: regulation of GST and the contribution of the isoenzymes to cancer chemoprotection and drug resistance. Crit. Rev. Biochem. Mol. Biol., v. 30, p. 445–600, 1995.
• KEN, J. H.; HABIG, W. H.; JAKOBY, W. B. Mechanism for several activities of the glutathione S-transferases. J Biol Chem, v. 251, p. 6183–6188, 1976.
• KIME, D. E. Endocrine disruption in fish. MA: Kluwer Academic Publishers, 1998. p. 325-396
• KIME, D. E. A strategy for assessing the effects of xenobiotics on fish reproduction. MA: Kluwer Academic Publishers, 2000. p. 20-28.
• LABOHIDRO/UFMA. Levantamento bioecológico na área de influência da Indústria de Alumínio do Consórcio ALUMAR na Ilha de São Luís – Maranhão São Luís-MA: ALUMAR, 1985. 65 p.
• MAYON, N.; BERTRAND, A.; LEROY, D.; MALBROUCK, C.; MANDIKI, S. N. M.; SILVESTRE, F.; THOMÉ, J. P.; KESTEMONT, P. Multiscale approach of fish responses to different types of environmental contaminations: A case study. Scien. of the Total Environ., v. 367, p. 715–731, 2006.
• OGUNJI, J.; NIMPTSCH, J.; WIEGAND, C.; SCHULTZ, C. Evaluation of the influence of housefly maggot meal (magmeal) diets on catalase, glutathione S-transferase and glycogen concentration in the liver of Oreochromis niloticus fingerling. Comp. Biochem. and Physiol., Part A, v. 147, p. 942–947, 2007.
• PENHA, J. M. F.; MATEUS, L. A. F.; BARBIERI, G. Age and growth of the porthole shovelnose catfish (Hemisorubim platyrhynchos) in the Pantanal. Braz. J. Biol. [online]. v. 64, n. 4 [cited 2007-12-06], pp. 833-840, 2004.
• PETERSON, G. L. Asimplification of the protein assay method of Lowry et al. which is more generally applicable. Anal Biochem., v. 83, p. 346–56, 1977.
• SHEEHAN, D.; MEADE, G.; FOLEY, V.M.; DOWD, C. A. tructure, function and evolution of glutathione transferases: implications for classification of nonmammalian members of an ancient enzyme superfamily. Biochem. J., v. 360, p. 1–16, 2001.
• TAGLIARI, K. C.; CECCHINI, R.; ROCHA, J. A. V.; VARGAS, V. M. F. Mutagenicity of sediment and biomarkers of oxidative stress in fish from aquatic environments under the influence of tanneries. Mutat. Res., v. 561, p. 101–117, 2004.
• VAZZOLER, A. E. A. DE M. Manual de métodos para estudos biológicos sobre populações de peixes: crescimento e reprodução. Brasília: CNPq/Programa Nacional de Zoologia, 1981. p. 15-25.
• VENTURA, E. C.; GAELZER, L.R.; ZANETTE, J.; MARQUES, M.R.F.; BAINY, A.C.D. Biochemical indicators of contaminant exposure in spotted pigfish (Orthopristis ruber) caught at three bays of Rio de Janeiro coast. Mar Environ Res., v. 54, p. 775–779, 2002.
• WINSTON, G.W.; DI GIULIO, R.T. Prooxidant and antioxidant mechanisms in aquatic organisms. Aquat. Toxicol., v. 19, p. 137–161, 1991.
• Zoneamento Costeiro do Estado do Maranhão. 2003. Fundação Sousândrade de apoio do desenvolvimento da Universidade Federal do Maranhão/Departamento de Oceanografia e Limnologia, DEOLI/Laboratório de Hidrobiologia – LABOHIDRO, Núcleo Geoambiental – UEMA. 2 CD-ROM.

Publication Dates

• Publication in this collection
  14 Feb 2011
• Date of issue
  2010

History

• Accepted
  05 Mar 2010
• Reviewed
  26 Jan 2010
• Received
  24 June 2009