Metais pesados em pequenos mamíferos: efeitos em modelos murinos e em morcegos frugívoros

Abstract

Os metais liberados no ambiente durante a mineração são persistentes no ambiente e contaminam cadeias alimentares. Dentre os animais que são afetados por poluentes, os morcegos estão susceptíveis a contaminação oral ou por contato. Devido ao hábito alimentar variado e a capacidade de voo, esses mamíferos prestam serviços ecológicos e econômicos importantes como dispersão de sementes, polinização, contribuição na fertilidade do solo e indicador ecológico de qualidade ambiental, portanto, a contaminação de populações de morcegos é prejudicial à conservação ambiental. Apesar dos efeitos de diversos metais em modelos murinos ser bem descrito, as formas de prevenção, os efeitos danosos da contaminação em animais selvagens e a avaliação dos danos da liberação de metais pela mineração ainda não estão claros. Portanto, essa tese foi dividida em três capítulos no formato de artigos científicos. No primeiro capítulo foi apresentado uma revisão sistemática dos efeitos de extratos vegetais na toxicidade hepática induzida por chumbo (Pb) em modelos murinos. Esta revisão sistemática teve como objetivo trazer uma atualização e novas perspectivas da ação dos extratos vegetais no metabolismo hepático como prevenção da toxicidade de Pb. No segundo capítulo, foi realizado uma análise experimental e comparativa da toxicidade de baixas doses de quatro metais: Niquel (Ni), Cadmio (Cd), Cromo (Cr) e Chumbo (Pb) em morcegos fugívoros (Artibeus lituratus) em cativeiro. O terceiro capítulo foi realizado um estudo in situ com o objetivo de avaliar possíveis efeitos da mineração de Ferro (Fe) e Alumínio (Al) em morcegos frugívoros morcegos. uma avaliação dos efeitos fisiológicos da. No trabalho experimental, observou-se que o fígado mostrou maior sensibilidade quando os animais foram tratados com Ni ou Pb. Cr, Cd e Ni foram mais nocivos para os rins. Nos testículos, o Ni dobrou os níveis de dano em comparação aos outros metais. Já os músculos mostraram ser mais sensíveis ao Pb e Cd. O cérebro demonstrou ser mais suscetível a Pb e Ni. Nossos resultados demonstram que doses agudas, mesmo em baixas doses (1,5mg/kg), causaram efeitos prejudiciais em vários órgãos de morcegos frugívoros, o que é uma preocupação para o ecossistema. Assim, baseados em nossos achados, propomos a seguinte ordem de toxicidade dos metais em morcegos frugívoros: Ni> Pb> Cd> Cr. Nós observamos que morcegos frugívoros (A. lituratus) coletados em área de mineração de Fe naMata Atlântica possuem mais estresse oxidativo no fígado, rins, cérebro e músculo, além de histopatologias no fígado e nos rins em comparação à A. lituratus de fragmento de Mata Atlântica sem mineração. Já os morcegos frugívoros (Sturnira lilium) coletados em área de mineração de Al, apresentaram alterações em alguns marcadores de balanço redox, indicando estresse oxidativo, quando comparados aos S. lilium de fragmento de Mata Atlântica sem mineração. Os morcegos da área de mineração de Al apresentaram histopatologias nos rins e fígado, bem como fibroses no fígado. Os resultados do terceiro capítulo demonstram que morcegos da mineração de Fe na Mata Atlântica estão mais afetados do que os da mineração de Al. Porém ambas as áreas demonstram que os morcegos frugívoros estão sofrendo com os efeitos da mineração. Todos os resultados dos três capítulos da tese, demonstram que metais pesados são um problema para a sobrevivência de pequenos mamíferos e a legislação deve ser atualizada e seguida para diminuir a exposição dos animais selvagens aos metais pesados vindos da ação antrópica.

Palavras-chave:

Metais pesado. Ecotoxicologia. Mamíferos. Estresse-oxidativo. Histologia.The metals released into the environment during mining activities are persistent and contaminate food chains. Among the animals affected by pollutants, bats are susceptible to oral or contact contamination. Due to their varied dietary habits and flying capabilities, these mammals provide important ecological and economic services, such as seed dispersal, pollination, soil fertility contribution, and serve as ecological indicators of environmental quality. Therefore, the contamination of bat populations is detrimental to environmental conservation. Despite the well-described effects of various metals in murine models, the prevention methods, the harmful effects of contamination in wild animals, and the assessment of damage from metal release through mining are not yet clear. Hence, this thesis has been divided into three chapters in the format of scientific articles. In the first chapter, a systematic review of the effects of plant extracts on lead (Pb)-induced liver toxicity in murine models was presented. This systematic review aimed to provide an update and new perspectives on the action of plant extracts in hepatic metabolism as a means of preventing Pb toxicity. In the second chapter, an experimental and comparative analysis of the toxicity of low doses of four metals—Nickel (Ni), Cadmium (Cd), Chromium (Cr), and Lead (Pb)—was conducted on captive frugivorous bats (Artibeus lituratus). The third chapter involved an in situ study to evaluate the possible effects of Iron (Fe) and Aluminum (Al) mining on frugivorous bats and assess their physiological effects. In the experimental work, it was observed that the liver was more sensitive when the animals were treated with Ni or Pb, while Cr, Cd, and Ni were more harmful to the kidneys. Ni doubled the levels of damage in the testicles compared to the other metals, and muscles were more sensitive to Pb and Cd. The brain was found to be more susceptible to Pb and Ni. Our results demonstrate that acute doses, even at low levels (1.5 mg/kg), caused detrimental effects in various organs of frugivorous bats, which is a concern for the ecosystem. Based on our findings, we propose the following order of metal toxicity in frugivorous bats: Ni > Pb > Cd > Cr. We observed that frugivorous bats (A. lituratus) collected in the Iron mining area in the Atlantic Forest showed more oxidative stress in the liver, kidneys, brain, and muscles, as well as histopathologies in the liver and kidneys when compared to A. lituratus from a non-miningAtlantic Forest fragment. Frugivorous bats (Sturnira lilium) collected in the Aluminum mining area exhibited changes in some redox balance markers, indicating oxidative stress, compared to S. lilium from a non-mining Atlantic Forest fragment. Bats from the Aluminum mining area also displayed histopathologies in the kidneys and liver, as well as liver fibrosis. The results of the third chapter demonstrate that bats from the Iron mining area in the Atlantic Forest are more affected than those from the Aluminum mining area. However, both areas show that frugivorous bats are suffering from the effects of mining. All the results from the three chapters of the thesis indicate that heavy metals are a problem for the survival of small mammals, and legislation should be updated and followed to reduce the exposure of wild animals to heavy metals from anthropogenic activities.

Keywords:

Metals. Ecotoxicology. Bats. Oxidative Stress. Histology.