Nome do Projeto
Avaliações celulares, bioquímicas e moleculares em zebrafish (Danio rerio) expostos à água da Laguna dos Patos contaminada com o lixiviado das enchentes de maio de 2024 no Rio Grande do Sul
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
14/06/2024 - 01/12/2026
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Ciências Biológicas
Resumo
Em maio de 2024, o Rio Grande do Sul foi afetado por uma enchente devastadora, causada por chuvas intensas que ocorreram em poucas horas nas áreas de nascentes de rios importantes do estado. Esse evento climático impactou profundamente 461 das 497 cidades gaúchas, resultando em destruição de cidades inteiras, mortes, desaparecimentos e deslocamentos forçados de pessoas. Além disso, a enchente deixou muitas comunidades sem acesso a água potável, energia, combustíveis e alimentos. Os impactos ambientais também foram significativos. A água das enchentes, em grande volume e velocidade, carregou sedimentos e contaminantes diversos para dentro dos rios e da Laguna dos Patos, aumentando drasticamente a turbidez das águas. Ao longo do seu trajeto, a água das enchentes passou por áreas de risco, contaminando-se com resíduos de postos de combustível, fábricas de tinta, curtumes, hospitais e farmácias, entre outros. Esses contaminantes foram despejados na Laguna dos Patos, elevando o volume de água e afetando a qualidade da água na região Sul do Estado. As espécies aquáticas são diretamente impactadas por esse evento, especialmente na bacia de drenagem Patos-Mirim, onde várias espécies de peixes endêmicos, algumas ameaçadas de extinção, habitam. A contaminação das águas pode ter efeitos prejudiciais sobre os organismos aquáticos, necessitando de investigação detalhada sobre os impactos ambientais e a preservação dessas espécies. Dentre os peixes utilizados como biomodelos para estudos ambientais está o zebrafish (Danio rerio). Com um genoma completamente sequenciado, o zebrafish compartilha pelo menos 70% dos genes que codificam proteínas com os humanos, incluindo genes relacionados a doenças. Isso torna o zebrafish um modelo importante para estudos fisiológicos e patológicos, não só para outras espécies de peixes, mas também para outros vertebrados, incluindo humanos. A análise dos possíveis efeitos toxicológicos dos sedimentos carregados pelas enchentes em órgãos vitais do zebrafish é crucial para entender o impacto da contaminação na saúde dos indivíduos. Além disso, avaliar os efeitos toxicológicos nos órgãos reprodutivos, como os testículos, é essencial para compreender os impactos sobre a reprodução e a sobrevivência das próximas gerações de peixes. Isso é especialmente crítico para espécies endêmicas e ameaçadas de extinção na região sul do Rio Grande do Sul, onde populações restritas enfrentam maior risco devido à contaminação ambiental. A preservação ambiental e a implementação de medidas de conservação eficazes são imperativas diante dos desafios impostos pelas mudanças climáticas e pela crescente pressão humana sobre os ecossistemas aquáticos. Estudos como os realizados com zebrafish são fundamentais para monitorar e mitigar os impactos ambientais das enchentes e garantir a sobrevivência das espécies aquáticas. A compreensão dos efeitos de eventos climáticos extremos, como a enchente de 2024, é essencial para o desenvolvimento de estratégias de preservação e recuperação dos ecossistemas afetados.

Objetivo Geral

Avaliar os possíveis efeitos celulares, moleculares e bioquímicos gerados em zebrafish (Danio rerio) a partir da exposição desses à matéria particulada em suspensão e sedimentos lixiviados durante as enchentes de maio de 2024 no Rio Grande do Sul.

Justificativa

A crescente frequência e intensidade de eventos de inundação tornaram-se preocupações prementes no contexto das mudanças climáticas. Além das implicações hidrológicas diretas desses eventos, os potenciais impactos ecotoxicológicos estão cada vez mais sendo objeto de interesse. Recentemente, em maio de 2024, o Rio Grande do Sul foi assolado por um evento climático extremo que exacerbou essas preocupações. Este evento não apenas desencadeou uma série de problemas sociais e econômicos, mas também lançou uma sombra preocupante sobre os organismos aquáticos. A inundação resultante carregou uma grande quantidade de sedimentos e matéria particulada em suspensão (SPM), depositando uma pluma de sedimentação nas águas locais. Essa pluma pode conter uma variedade de contaminantes, desde produtos químicos industriais até resíduos agrícolas, representando uma séria ameaça à saúde dos ecossistemas aquáticos.
É vital entender os mecanismos de absorção de contaminantes a partir da SPM e os efeitos relacionados na biota aquática. No entanto, pouco se sabe sobre esses processos, especialmente sob condições realistas de inundação e sedimentação. É aqui que entra o papel crucial do Laboratório de Genômica Estrutural da UFPEL, que vem estudando organismos aquáticos há muitos anos. Entre os focos de pesquisa desse laboratório estão os estudos toxicológicos usando peixes como alvo. A análise dos efeitos da pluma de sedimentação deixada pela enchente em peixes é de extrema importância para elucidar os potenciais danos que ela pode causar a esses animais e, por extensão, aos ecossistemas aquáticos em geral. Ao compreender melhor os efeitos dos eventos de inundação e da sedimentação resultante sobre a biota aquática, pode-se tomar medidas proativas para proteger esses preciosos ecossistemas e garantir a sustentabilidade a longo prazo da região. Além disso, o uso de um biomodelo translacional amplamente difundido como zebrafish pode direcionar as tomadas de decisão sobre saúde única em meio à situação de emergência causada pelas enchentes.

Metodologia

A água do grupo tratado utilizada neste experimento foi coletada com auxílio da Agência para o Desenvolvimento da Bacia da Lagoa Mirim (UFPEL) e também utilizada para outro projeto de pesquisa. Ela foi coletada utilizando bomba de submersão na profundidade de 2 metros, no canal de acesso ao porto do Rio Grande, quando a turbidez estava alta e a pluma de sedimentação alcançando essa região. As análises físico-químicas e microbiológicas serão realizadas com grupos de pesquisas parceiros da Engenharia Hídrica (UFPEL) e Instituto de Ciências Biológicas (FURG).

As avaliações físico-químicas serão realizadas através do uso de sondas multiparâmetros e cromatografia.

A exposição dos peixes será realizada seguindo o seguindo desenho experimental: dois grupos, sendo o primeiro o grupo controle (formado por 3 aquários contendo, cada um, 18 peixes em água padrão do biotério) e grupo tratado (formado por 3 aquários contendo, cada um, 18 peixes em água coletada da Laguna dos Patos, após a chegada da pluma de sedimentação provinda da lixiviação gerada pelas enchentes). Os animais serão expostos por 14 dias a essa água e depois os tecidos serão coletados e destinados ou para realização de análises de expressão gênica (N=18 por grupo); lipoperoxidação lipídica (LPO) (N=6 por grupo); metalotioneínas (N=6 por grupo); proteínas oxidadas (N=6 por grupo); análise espermática assistida por computador (computer-assisted sperm analysis, CASA) (N=18 por grupo). Além disso, sangue será coletado de todos os animais e será destinado a análises de marcadores bioquímicos (N=18 por grupo).

A análise de expressão gênica será realizada através de qRT-PCR.

As análises espermáticas serão realizadas por CASA.

As análises de marcadores bioquímicos do sangue serão realizadas por citometria de fluxo.

Indicadores, Metas e Resultados

Os resultados esperados para este projeto são abrangentes e visam fornecer uma compreensão detalhada dos efeitos da exposição de peixes zebrafish à água coletada da Laguna dos Patos, contaminada pela pluma de sedimentação das enchentes. Primeiramente, espera-se observar possíveis alterações nos parâmetros físicos e químicos da água durante o período experimental, incluindo temperatura, pH, oxigenação, amônia e nitrito. Além disso, serão monitorados os padrões de alimentação e comportamento dos peixes ao longo dos 14 dias de exposição. A biometria realizada antes e após o experimento permitirá avaliar eventuais perdas de massa corporal nos animais como resultado da exposição à água contaminada.
Os aspectos fisiológicos e bioquímicos também serão avaliados. Análises de sangue serão conduzidas para examinar danos no DNA, peroxidação lipídica e marcadores de apoptose. Além disso, serão coletados e analisados tecidos específicos, incluindo brânquias, cérebro, gônadas, fígado e rins, para investigar possíveis efeitos nos órgãos internos dos peixes. Essas análises incluirão estudos de expressão gênica, análises bioquímicas de lipoperoxidação, metalotioneínas e proteínas oxidadas, além de uma análise específica dos testículos para avaliar parâmetros relacionados à qualidade do esperma. Espera-se que esses resultados forneçam insights valiosos sobre os impactos das enchentes em zebrafish, contribuindo para uma compreensão mais ampla dos efeitos das catástrofes naturais sobre os ecossistemas aquáticos.

Equipe do Projeto

NomeCH SemanalData inicialData final
ANTONIO DUARTE PAGANO
CARINE DAHL CORCINI1
GILBERTO LOGUERCIO COLLARES1
KAYLANE PIEPER VASCONCELOS
LEANDRO SILVA NUNES
MARIANA CAVALCANTI NASCIMENTO
MARIANA HÄRTER REMIÃO1
MATEUS TAVARES KUTTER1
Natiéli Machado Gonçalves
TONY LEANDRO REZENDE DA SILVEIRA1
VINICIUS FARIAS CAMPOS2
WILLIAM BORGES DOMINGUES

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