"Testes toxicológicos e biomarcadores: uma
abordagem integrativa no âmbito do INCT-TA"
Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)
Adalto Bianchini
Universidade Federal do Rio GrandeInstituto de Ciências BiológicasRio Grande, RS, [email protected]
FURG
BIOTA
reprodução, alimentaçãoreprodução, alimentação
PARADIGMA DA ECOTOXICOLOGIAPARADIGMA DA ECOTOXICOLOGIA
Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)
triângulo
ecotoxicológico
triângulo
ecotoxicológico
BIOTA
AMBIENTEAMBIENTE CONTAMINANTESCONTAMINANTES
salinidade, temperaturasalinidade, temperatura aporte aporte variadovariado
Legislação Ambiental
Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)
Legislação Ambiental
Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)
Legislação Ambiental
Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)
Legislação Ambiental
Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)
Alternativas para o monitoramento da qualidade da água
- Medidas diretas
Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)
- Medidas diretas
- Testes toxicológicos
- Biomarcadores
Alternativas para o monitoramento da qualidade da água
- Medidas diretas
Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)
}- Medidas diretas
Modelagem ecotoxicológica
- Testes toxicológicos
- Biomarcadores
}
METAIS
Biodisponibilidade versus Bioacumulação
Concentração
Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)
Concentração
Complexação
Competição
Concentração
Concentração total versus Concentração dissolvida
}
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- Sedimentos em suspensão (adsorção/desorção)
-Matéria orgânica particulada (adsorção/desorção)
-Matéria orgânica dissolvida (complexação)
- Composição iônica (complexação)
- Íon livre} Fase dissolvida
(< 0,45 µm)
Fase particulada
(> 0,45 µm)}
Complexação (Especiação)
Formas complexadas versus Formas livres
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Formas complexadas versus Formas livres
-Matéria orgânica dissolvida (complexos)
- Composição iônica – ânions (complexos)
- pH e temperatura (formas livres)} Fase dissolvida
(biodisponibilidade)
Biodisponibilidade
- Concentração na fase dissolvida
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- Complexação (Especiação)
Propriedades físico-químicas do meio
Matéria orgânica dissolvida (complexos)
Composição iônica – ânions (complexos)
pH e temperatura (formas livres)
Bioacumulação
- Biodisponibilidade (complexos e formas livres)
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- Competição (cátions na água x íons metálicos livres)
Propriedades físico-químicas do meio
Composição iônica (concentração de cátions)
Propriedades biológicas dos animais
Sítios de ligação nas membranas e moléculas
Toxicidade
- Bioacumulação
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- Bioacumulação
Biodisponibilidade (concentração e complexação/especiação)
Competição pelos sítios de ligação
-Mecanismo de toxicidade do metal
Bioacumulação no sítio de toxicidade
Legislação Ambiental - Limitações
- Concentração de metais na fase dissolvida:
não determina por si só a biodisponibilidade.
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não determina por si só a biodisponibilidade.
não determina por si só a bioacumulação.
não determina por si só a toxicidade.
- Padrões de qualidade focados nas classes e uso das águas:
considera parcialmente as propriedades físico-químicas do meio.
considera parcialmente as propriedades biológicas dos animais.
BACIA AMAZÔNICA
1. Rio Amazonas2. Rio Solimões3. Rio Negro4. Rio Xingu
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4. Rio Xingu5. Rio Tapajós6. Rio Jurema7. Rio Madeira8. Rio Purus9. Rio Branco10. Rio Juruá11. Rio Trombetas12. Rio Uatumã13. Rio Mamoré
ENCONTRO DAS ÁGUASRios Negro e Solimões
Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)
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ESTUÁRIO DA LAGOA DOS PATOS (RS)
MODELO DO LIGANTE BIÓTICO (BLM)
FORMAÇÃO DE COMPLEXOS METÁLICOS
LIGAÇÃO COMPETITIVA NOS
SÍTIOS ATIVOScátions
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durezaânions
Biodisponibilidade x Bioacumulação x Toxicidade
Biodisponibilidade
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Concentração dissolvida e as propriedades físico-químicas do meio.
Bioacumulação
Propriedades físico-químicas do meio e biológicas do animal.
Toxicidade
Bioacumulação no sítio de toxicidade.
Mecanismo de ação do contaminante.
CONCLUSÃO
A modelagem ecotoxicológica pode ser utilizada
com sucesso no monitoramento da qualidade
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com sucesso no monitoramento da qualidade
ambiental, desde que considere adequadamente os
aspectos físico-químicos e biológicos do ecossistema
em avaliação.
Legislação Ambiental
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Alternativas para o monitoramento da qualidade da água
- Medidas diretas
Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)
- Medidas diretas
- Modelagem Ecotoxicológica
- Biomarcadores
BIOMARCADORES
Biomarcadores são alterações biológicas nos fluídos
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Biomarcadores são alterações biológicas nos fluídos
corporais, células ou tecidos indicativas da exposição
a concentrações sub-letais de poluentes ambientais,
detectadas em nível molecular, celular e fisiológico
(Livingstone 1993; Walker et al., 1996).
Que biomarcadores utilizaQue biomarcadores utilizarr??
I.I. CitoCitopatologiapatologia e Histopatologia (comprometimento estrutural de órgãos e e Histopatologia (comprometimento estrutural de órgãos e sistemas)sistemas)
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sistemas)sistemas)
II.II. Neurotoxicidade (alteração no funcionamento do sistema nervoso Neurotoxicidade (alteração no funcionamento do sistema nervoso periférico e central)periférico e central)
III. III. Estresse Oxidativo (danos de macromoléculas: lipídios, proteínas e DNA)Estresse Oxidativo (danos de macromoléculas: lipídios, proteínas e DNA)
IV. IV. Osmoregulação e Nefrotoxicidade (perda parcial ou total de adaptação a Osmoregulação e Nefrotoxicidade (perda parcial ou total de adaptação a variações de salinidadevariações de salinidade))
V. Genotoxidade (danos à estrutura do material genético)V. Genotoxidade (danos à estrutura do material genético)
VI. VI. Imunologia Inespecífica (imunossupressãoImunologia Inespecífica (imunossupressão))
150
*
Dano de DNA (Ensaio cometa)
controle poluído
0
50
100Escores
ControleControlePoluídoPoluído
Dano de DNA – Micropogonias furnieri - RS
120120
140140
A*A*
A*A*
Células micronucleadas (%)
Células micronucleadas (%)
1.01.0
1.21.2B*B*
InvernoInverno VerãoVerão
Escore
Escore
00
2020
4040
6060
8080
100100
A*A*
aa
aa
InvernoInverno VerãoVerão
Células micronucleadas (%)
Células micronucleadas (%)
0.00.0
0.20.2
0.40.4
0.60.6
0.80.8
1.01.0
aa
aaAA
Explo
são respirató
ria
Densid
ade ó
ptica)
0.25
0.30
a *a *
Controle
Poluído
Explosão respiratóriaMicropogonias furnieri - RSExplo
são respirató
ria
(Densid
ade ó
ptica)
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
a
B
B
a
Inverno Verão
U C
AT/m
in/m
g pr
oteínas 80b
b
CATALASE
Lutjanus synagris
Controle
Poluído
Inverno Verão
U C
AT/m
in/m
g pr
oteínas
0
20
40
60
aa
b
GST
Lutjanus synagris
Controle
Poluído
U G
ST/m
in/m
g pr
oteínas
0,6
0,7
a
Inverno Verão
U G
ST/m
in/m
g pr
oteínas
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6a a a
b
LPO
Lutjanus synagris
Controle
Poluído
(nmoles CHP/
g te
cido úm
ido)
10000
12000
b
Inverno Verão
Pero
xidaçã
o lipídica
(nmoles CHP/
g te
cido úm
ido)
0
2000
6000
10000
a
a
a8000
4000
0.150.15
Ativi
dade E
specífic
aAtivi
dade E
specífic
anm
ol/m
g d
e p
rote
ínas/m
innm
ol/m
g d
e p
rote
ínas/m
in
*
Atividade colinesterásica – Micropogonias furnieri - RS
ControleControle PoluídoPoluído
0.000.00
0.050.05
0.100.10
AmbienteAmbiente
Ativi
dade E
specífic
aAtivi
dade E
specífic
anm
ol/m
g d
e p
rote
ínas/m
innm
ol/m
g d
e p
rote
ínas/m
in
CONCLUSÃO
Os biomarcadores de exposição e de efeito podem ser
Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)
utilizados com sucesso no monitoramento da qualidade
ambiental. No entanto, algumas precauções devem ser
consideradas, tais como escolha da espécie monitora e do
biomarcador a ser analisado (especificidade e variabilidade).
Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)
Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)
INCT-TA
INCT-TA: Estrutura Organizacional
Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)
(1) Laboratório de Zoofisiologia - Instituto de Ciências Biológicas – FURG
(2) Laboratório de Microcontaminantes Orgânicos e Ecotoxicologia Aquática –Instituto de Oceanografia – FURG
(3) Laboratório de Biomarcadores de Contaminação Aquática e Imunoquímica -Departamento de Bioquímica – UFSC
INCT-TA: Laboratórios Associados
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Departamento de Bioquímica – UFSC
(4) Laboratório de Fisiologia Comparativa da Osmoregulação - Departamento deFisiologia – UFPR
(5) Laboratório de Toxicologia Ambiental – Departamento de Farmacologia – UFPR
(6) Laboratório de Citogenética Animal – Departamento de Genética – UFPR
(7) Laboratório de Toxicologia Celular – Departamento de Biologia Celular – UFPR
(8) Laboratório de Ecofisiologia Animal - Departamento de Ciências Fisiológicas – UEL
(9) Laboratório de Zoofisiologia e Bioquímica Comparativa - Departamento de CiênciasFisiológicas – UFSCAR
(10) Laboratório de Ecotoxicologia Aquática - Departamento de Zoologia – UFPE
INCT-TA
INCT-TA: Estrutura Funcional
Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)
Responsáveis pelos Grupos Associados:
INCT-TA: Grupos Associados
Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)
- Grupo Sede – FURG – Prof. Dr. Adalto Bianchini
- Grupo Associado – UFSC – Prof. Dr. Afonso Celso Dias Bainy
- Grupo Associado – UFPR – Profa. Dra. Helena Cristina da Silva de Assis
- Grupo Associado – UEL – Profa. Dra. Cláudia Bueno dos Reis Martinez
- Grupo Associado – UFSCAR – Profa. Dra. Marisa Narciso Fernandes
- Grupo Associado – UFPE – Prof. Dr. Paulo Sérgio Martins de Carvalho
- Prof. Dr. Adalto Bianchini – FURG (Coordenador)
- Prof. Dr. Afonso Celso Dias Bainy – UFSC (Vice-Coordenador)
INCT-TA: Comitê Gestor
Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)
- Prof. Dr. Afonso Celso Dias Bainy – UFSC (Vice-Coordenador)
- Profa. Dra. Helena Cristina da Silva de Assis – UFPR
- Profa. Dra. Cláudia Bueno dos Reis Martinez - UEL
- Profa. Dra. Marisa Narciso Fernandes – UFSCAR
- Prof. Dr. Paulo Sérgio Martins de Carvalho – UFPE
- Dr. Ademilson Josemar Zamboni (Ministério do Meio Ambiente)
- Prof. Dr. Christopher M. Wood – McMaster University (Canadá)
O INCT-TA tem como tema central a ToxicologiaAquática, com abordagem focada no uso de
ferramentas químicas, biológicas e de modelagem
ecotoxicológica, visando o desenvolvimento e aplicação
INCT-TA
Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)
ecotoxicológica, visando o desenvolvimento e aplicação
de biomarcadores de contaminação de recursos
hídricos por substâncias químicas oriundas das
atividades humanas nos mais diferentes setores da
produção, tais como na agricultura, pecuária,
aqüicultura, pesca, indústria, portos e extração vegetal e
mineral. Além disso, aborda os problemas da
contaminação e saúde ambiental em função dos dejetos
urbanos e daqueles oriundos do uso doméstico.
O INCT-TA tem um programa bem definido, com metas
INCT-TA
Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)
O INCT-TA tem um programa bem definido, com metas
quantitativas e qualitativas, compreendendo quatro
missões: pesquisa, formação de recursos humanos,
transferência de conhecimentos à sociedade e
transferência de conhecimentos para o governo, com
vistas ao estabelecimento de políticas públicas voltadas
à preservação do meio ambiente.
Formação de Recursos Humanos:
O INCT-TA visa contribuir na formação de recursos
INCT-TA
Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)
O INCT-TA visa contribuir na formação de recursos
humanos de alta qualificação e capacidade para
desenvolver estudos avançados em toxicologia aquática
e atividades de vanguarda relacionadas ao
desenvolvimento e aplicação de ferramentas químicas,
biológicas e de modelagem ecotoxicológica, com vistas
à conservação dos recursos hídricos brasileiros.
Transferência de Conhecimentos à Sociedade:
O INCT-TA objetiva transferir conhecimentos para a
INCT-TA
Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)
O INCT-TA objetiva transferir conhecimentos para a
sociedade sobre os diferentes aspectos da
contaminação e poluição aquática, sobretudo de seus
prejuízos para a saúde ambiental e humana, bem como
sobre a necessidade de preservação dos recursos
hídricos para o bem-estar da sociedade como um todo.
Transferência de Conhecimentos para o Governo:
O programa do INCT-TA contempla a transferência de
INCT-TA
Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)
O programa do INCT-TA contempla a transferência de
conhecimentos para os órgãos governamentais, visando
a implementação de programa de monitoramento e
controle da qualidade dos recursos hídricos brasileiros
com base na aplicação de ferramentas modernas de
detecção de efeitos biológicos de microcontaminantes
na água.
Pesquisa:
O programa de pesquisa do INCT-TA pretende, de
forma inédita, realizar a avaliação integrada de um
INCT-TA
Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)
forma inédita, realizar a avaliação integrada de um
grande número de biomarcadores morfológicos,
bioquímicos, fisiológicos, genéticos, imunológicos e
comportamentais, visando à identificação, calibração e
aplicação dos mais adequados, práticos e econômicos
em políticas públicas relacionadas ao monitoramento da
qualidade ambiental, conservação dos recursos hídricos
e estabelecimento de critérios de qualidade de água
para preservação da biota aquática.
Coordenação do INCT-TA:
Coordenador: Dr. Adalto Bianchini
Contato:
Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiade Toxicologia Aquática (INCT-TA)
Contato:Universidade Federal do Rio Grande (FURG)Instituto de Ciências BiológicasAv. Itália km 8 – Campus Carreiros96.201-900 – Rio Grande – RSFone: (53) 3233-6853FAX: (53) 3233-6848E-mail: [email protected]://www.cnpq.br/programas/inct/_apresentacao/inct_toxicologia_aquatica.htmlwww.inct-ta.furg.br
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