Microcystin bioaccumulation in Limnoperna fortunei following Microcystis aeruginosa exposure, analysis of in vivo enzymatic phosphatase, acetylcholinesterase and carboxylesterase effects and in vitro experiments

Authors

  • Manildo Marcião Oliveira Laboratório de Ecotoxicologia e Microbiologia Ambiental (LEMAM) - Instituto Federal Fluminense (IFFluminense), Campus Cabo Frio, Rio de Janeiro, Brasil
  • Eduardo dos Santos Silva Departamento de Bioquímica (IBRAG) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), Rio de Janeiro, Brasil
  • Savio Henrique Calazans Departamento de Oceanografia - Instituto de Estudos do Mar Almirante Paulo Moreira (IEAPM), Arraial do Cabo, Rio de Janeiro, Brasil
  • Flávio da Costa Fernandes Departamento de Oceanografia - Instituto de Estudos do Mar Almirante Paulo Moreira (IEAPM), Arraial do Cabo, Rio de Janeiro, Brasil
  • Maria Helena Campos Baeta Neves Departamento de Oceanografia - Instituto de Estudos do Mar Almirante Paulo Moreira (IEAPM), Arraial do Cabo, Rio de Janeiro, Brasil
  • Aloysio da Silva Ferrão Filho Laboratório de Avaliação e Promoção da Saúde Ambiental - Instituto Oswaldo Cruz (FIOCRUZ), Rio de Janeiro, Brasil https://orcid.org/0000-0002-8833-1597
  • Rachel Ann Hauser Davis Laboratório de Avaliação e Promoção da Saúde Ambiental - Instituto Oswaldo Cruz (FIOCRUZ), Rio de Janeiro, Brasil https://orcid.org/0000-0002-9451-471X
  • Renato Matos Lopes Laboratório de Comunicação Celular - Instituto Oswaldo Cruz (FIOCRUZ), Rio de Janeiro, Brasil https://orcid.org/0000-0002-0175-6673
  • Frederico Freire Bastos Departamento de Bioquímica (IBRAG) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), Rio de Janeiro, Brasil
  • Vera Lúcia F. Cunha Bastos Departamento de Bioquímica (IBRAG) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), Rio de Janeiro, Brasil
  • Jayme Cunha Bastos Departamento de Bioquímica (IBRAG) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), Rio de Janeiro, Brasil https://orcid.org/0000-0001-9697-8967

DOI:

https://doi.org/10.5132/eec.2021.01.05

Abstract

Toxic cyanobacteria blooms have been reported in freshwater sources worldwide and may lead to aquatic biota toxin accumulation and trophic chain transfer, resulting in ecological and public health concerns. To assess cyanobacteria effects on microcystin uptake and accumulation and on phosphatase, acethylcholinesterase (AChE) and carboxylesterase (CarbE) enzymatic activities, an in vivo experiment was carried out employing the golden mussel Limnoperna fortunei. These mussels were exposed to a Microcystis aeruginosa NPLJ-4 strain (NPLJ-4) for 48 hours at different cell densities. Subsequently, algal cell counts were carried out and enzymatic activities were assayed. All three enzymes (Phosphatase, AChE and CarbE) were inhibited at the end of the exposure experiment. Mussels exposed to higher in vivo M. aeruginosa densities exhibited microcystin uptake and accumulation. In vitro assays were also carried out, exposing soluble L. fortunei enzyme fractions to M. aeruginosa extracts containing microcystin, and phosphatase inhibition was observed, whereas acetylcholinesterase and carboxylesterase were not inhibited. The results indicate that metabolites other than mycrocystin probably caused the observed in vivo esterase inhibitions, requiring further investigations.

Author Biographies

Manildo Marcião Oliveira, Laboratório de Ecotoxicologia e Microbiologia Ambiental (LEMAM) - Instituto Federal Fluminense (IFFluminense), Campus Cabo Frio, Rio de Janeiro, Brasil

Laboratório de Ecotoxicologia e Microbiologia Ambiental - LEMAM - IFFluminense - Campus Cabo Frio

Eduardo dos Santos Silva, Departamento de Bioquímica (IBRAG) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), Rio de Janeiro, Brasil

Departamento de Bioquímica – IBRAG

Savio Henrique Calazans, Departamento de Oceanografia - Instituto de Estudos do Mar Almirante Paulo Moreira (IEAPM), Arraial do Cabo, Rio de Janeiro, Brasil

Departamento de Oceanografia

Flávio da Costa Fernandes, Departamento de Oceanografia - Instituto de Estudos do Mar Almirante Paulo Moreira (IEAPM), Arraial do Cabo, Rio de Janeiro, Brasil

Departamento de oceanografia

Maria Helena Campos Baeta Neves, Departamento de Oceanografia - Instituto de Estudos do Mar Almirante Paulo Moreira (IEAPM), Arraial do Cabo, Rio de Janeiro, Brasil

Departamento de Oceanografia

Aloysio da Silva Ferrão Filho, Laboratório de Avaliação e Promoção da Saúde Ambiental - Instituto Oswaldo Cruz (FIOCRUZ), Rio de Janeiro, Brasil

Laboratório de Avaliação e Promoção da Saúde Ambiental

Rachel Ann Hauser Davis, Laboratório de Avaliação e Promoção da Saúde Ambiental - Instituto Oswaldo Cruz (FIOCRUZ), Rio de Janeiro, Brasil

Laboratório de Avaliação e Promoção da Saúde Ambiental

Renato Matos Lopes, Laboratório de Comunicação Celular - Instituto Oswaldo Cruz (FIOCRUZ), Rio de Janeiro, Brasil

Laboratório de Comunicação Celular

Frederico Freire Bastos, Departamento de Bioquímica (IBRAG) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), Rio de Janeiro, Brasil

Departamento de Bioquímica – IBRAG

Vera Lúcia F. Cunha Bastos, Departamento de Bioquímica (IBRAG) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), Rio de Janeiro, Brasil

Departamento de Bioquímica – IBRAG

Jayme Cunha Bastos, Departamento de Bioquímica (IBRAG) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), Rio de Janeiro, Brasil

Departamento de Bioquímica – IBRAG

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Published

03-10-2021

How to Cite

Oliveira, M. M., Silva, E. dos S., Calazans, S. H., Fernandes, F. da C., Baeta Neves, M. H. C., Ferrão Filho, A. da S., Hauser Davis, R. A., Lopes, R. M., Bastos, F. F., Cunha Bastos, V. L. F., & Cunha Bastos, J. (2021). Microcystin bioaccumulation in Limnoperna fortunei following Microcystis aeruginosa exposure, analysis of in vivo enzymatic phosphatase, acetylcholinesterase and carboxylesterase effects and in vitro experiments. Ecotoxicology and Environmental Contamination, 16(1), 35–43. https://doi.org/10.5132/eec.2021.01.05

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