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Increasing plastic pollution and its toxic effects towards living organisms is concerning not only the scientific community, but the whole world. With the increase of marine plastic debris, the impact of nano-sized plastic particles towards marine organisms is still not fully understood. The class size of nanoplastics (NPs) (1 – 100 nm) facilitates the entry through biological barriers, and accumulation of these NPs in marine organisms is crucial to understand, as NPs may serve as vectors for other contaminants. Acetylcholinesterase (AChE) is a well-known biomarker used in marine organisms to understand the neurotoxic effects of contaminants, as the downregulation of this enzyme may cause changes to synaptic networks controlling heartbeats or muscle contraction. Furthermore, the ingestion of nanoplastics by mussels remains challenging to this date, therefore, the present study determined to assess the neurotoxic effects of polystyrene nanoplastics (nPS; 50 nm), at a concentration of 10 mg/L, on the marine mussel Mytilus galloprovincialis by evaluating the activity of AChE in the gills, and ingestion of nPS was evaluated in the gonads of mussels after a 28-day in vivo exposure. Neurotoxicity occurred in the gills of mussels, with a downregulation of AChE observable after 3 and 7 days of exposure to nPS compared to unexposed mussels. However, prior to 14-days, statistical differences are noteworthy between unexposed mussels, making it challenging to arrive at a sound conclusion. The ingestion of nPS in the gonadal tissues of mussels decreases along the time of exposure. Whether this pattern is tissue-specific, or nano-size specific, or plastic-specific remains a mystery and further investigation is necessary to understand if mussels ingest, and if they do, do they egest and therefore explain results observed. Also see: https://micro2022.sciencesconf.org/427515/document, In MICRO 2022, Online Atlas Edition: Plastic Pollution from MACRO to nano

Quantum dots (QDs) are a class of engineered nanoparticles (ENPs) with several biomedical, industrial and commercial applications. However, their metabolism and detoxification process in aquatic invertebrates and environmental health hazards remain unclear. This study investigate the transcriptional changes of metallothioneins (MTs) isoforms (mt10IIIa and mt20IV) induced by CdTe QDs, in comparison with its dissolved counterpart, in the marine mussel Mytilus galloprovincialis. Mussels were exposed to CdTe QDs and to the same Cd concentration (10 µg Cd L-1) of dissolved Cd for 14 days and mt transcription levels were measured by real time quantitative PCR (qPCR). Tissue specific mt transcription patterns were observed in mussels exposed to both Cd forms, wherein the gills were a more sensitive organ compared to the digestive gland. No significant changes were observed in mt10IIIa transcription levels in mussels exposed to both Cd forms. In contrast, transcription of mt20IV was tissue and exposure time dependent, with higher mt20IV mRNA levels in mussels exposed to QDs and dissolved Cd when compared to unexposed mussels. Multivariate analysis indicates particle-specific effects after 14 days of exposure and a dual role of MTs in the QD metabolism and in the protection against oxidative stress in mussels exposed to Cd-based ENPs. 239524/2012-8 info:eu-repo/semantics/publishedVersion

The Guadiana River, the fourth major river of the Iberian Peninsula, represents an important aquatic system from a socio, geo and ecological point of view for Portugal and Spain. Important economic activities such as agriculture, tourism and aquaculture are present along with several economic facilities such as harbour (commercial and fishing), marina and small shipyards for construction and repair of small vessels. All these activities generate wastes some of them toxic to the aquatic environment. That is why in the river there are several aquatic species some of them endemic, rare and even threatened. Recently, the water regime of the river changed due to the construction of the Alqueva Dam (the largest artificial lake in Europe) with the capacity to store 4 150 hm3 of water, which reduced the river flow and the sediment transport to the coastal area. This flow reduction might have an impact in the levels of the stressors present in the river. The above referred anthropogenic activities and their technological development imply the use of a lot of materials, especially metals, which are generally obtained as a result of mining exploration. The exploration of these metals give origin to the production of acid mining waste containing high amounts of metals some of which are toxic to the aquatic species and to humans. For these reasons, metals are considered traditional contaminants to the aquatic systems. Furthermore, estuaries are also targeted for several other economic services such as harbours and marinas for receiving commercial ships, ships maintenance and nautical activities, which are another source of pollutants. Indeed, all these activities if not properly managed can introduce chemical stressors such as petroleum hydrocarbons that are highly toxic to the aquatic environment. On the other hand, the enhancement in urban development, increasing the population that lives near the coast and mainly in the vicinity of the estuaries, results in the production of significant amounts of solid and liquid wastes containing several other chemical stressors. Moreover, the increase of human life expectancy is related to the increasing use of pharmaceutical compounds that are used in hospitals or at home. Therefore, these compounds were detected with significant concentrations in rivers and coastal áreas around the world. However, the available technology to treat wastewater effluents is unable to eliminate most of them in the waste treatment process reason why they can easily reach the aquatic systems, inducing a serious threat to the aquatic and human health. For that reason, chemical stressors such as these pharmaceutical compounds are considered emerging contaminants to the aquatic environment. info:eu-repo/semantics/publishedVersion

Trabajo presentado en el 18th International Symposium on Pollutant Responses in Marine Organisms (PRIMO 18), celebrado en Trondheim (Noruega) del 24 al 27 de mayo de 2015., Hydrothermal vents are extreme environments rich in biodiversity. The polychaete Branchipolymoe seepensis subsists in the palleal cavity of the mussel vent Bathymodiolus azoricus. These scale-worms absorb metal particles deposited in mussel gills surface and their presence has been associated with local environmental characteristics. The goal of this work was to establish a host-symbiont relationship between these two species using oxidative stress as an endpoint in response to metal accumulation., This study is included in the project DEEPFun PTDC/MAR/111749/2009 and NANOECOTOX PTDC/AAC- AMB /121650/2010, funded by Foundation of Science and Technology (FCT).

Trabajo presentado en el 18th International Symposium on Pollutant Responses in Marine Organisms (PRIMO 18), celebrado en Trondheim (Noruega) del 24 al 27 de mayo de 2015., Lucky Strike hydrothermal vent field is the largest known vent in the Mid-Atlantic Ridge (MAR), characterized by fluids that reach temperatures of 330ºC at 1,700m deep and by high amounts of metals (e.g. Cd, Cu, Fe, Hg, Mn and Zn). The vent polychaete Branchipolynoe seepensis lives in the palleal cavity of the mussel dominant species Bathymodiolus azoricus, cleaning the gills surface from particles in excess. This scale-worm is found more frequently inside the host mussel compared to other scale-worms, probably related with local environmental characteristics. Polychaetes are a very good trace-metal bioindicators, accumulating metals directly related with local metal bioavailability. The aim of this study was to understand the changes in protein expression of the membranar subproteome of polychaetes B. seepensis in response to metal concentration characteristics of Lucky Strike vent sites. Mussels were collected from two sites from Lucky Strike Hydrothermal vent field, Montségur-MS and Eiffel Tower-ET, during BIOBaz mission in August 2013 and polychaetes separated from the mussels. Subcellular fractionation was performed by sequential centrifugation of polychaetes tissues and 2D-SDS-PAGE applied to the membranar subproteome. Metal concentrations were also determined in polychaetes cellular and subcellular fractions by ICP-OES. Protein expression signatures show significant differences in 471 protein spots for B. seepensis between the two vent sites, with 11 specific for Montségur and 382 specific for Eiffel Tower. Common proteins to both sites with the higher change in expression (2-fold or higher) were selected to be identified by MALDI-TOF. Metal concentrations in the cellular (insoluble) and subcellular (thermo labile and heat-stable compounds) fractions were higher in ET and MS, respectively. Data suggests that metal concentrations from both sites reflect the environmental fluctuations between the two microhabitats within the same vent field and are related with the changes found at the subproteome level.

Trabajo presentado en el 14th Deep-Sea Biology Symposium, celebrado en Aveiro del 31 de agosto al 4 de septiembre de 2015., Lucky Strike is the biggest hydrothermal vent field located in the Mid-Atlantic Ridge (MAR) at 1, 700m de pth, characterized by fluid chemistry with high metal concentrations (e.g. Cu, Fe, Mn and Zn), low pH and temperatures of 330ºC. The polychaete Branchipolynoe seepensis live in the palleal cavity of the mussel dominant species Bathymodiolus azoricus. B.seepensis is known by clean the mussel gills surface from particles in excess and its presence is above 85% in Lucky Strike vent field. The aim of this study was to understand, at a membranar subproteome level, if the presence of B.seepensis in vent mussel B.azoricus is a response to high metal concentrations in Lucky Strike vent sites (Montsegur-MS and Eiffel Tower-ET). Mussels and polychaetes were collected from Lucky Strike hydrothermal vent field (MS and ET), in August 2013, aboard the vessel “Pourquoi Pas?”. Subcellular fractionation of polychaetes and mussel gills was performed and 2D-SDS-PAGE applied to the membranar subproteome. Metal concentrations (e.g. Ag, Cd, Cu, Fe and Zn) of both species were also determined in cellular and subcellular fractions by ICP-OES. Protein expression signatures showed significant differences, suggesting intra variation in Lucky Strike field. For B. seepensis 471 different proteins were detected between the two vent sites, 11 specific for MS and 382 specific for ET and 71 and 67 specific proteins for B.azoricus for MS and ET, respectively, out of a total of 176. Common proteins to both sites with the higher change in expression (2-fold or higher) were identified by MALDI-TOF. Metal concentrations in the cellular (insoluble) and subcellular (heat-stable compounds) fractions were higher for both species in ET and MS, respectively. Data suggests that the different metal concentrations found in these species from both sites reflect the environmental chemical fluctuation between the two microhabitats within the same vent field and are related with the changes at the subproteome level. For B.seepensis protein changes are clear, suggesting that polychaetes from ET contain specific proteins that help to deal with excess of metals, regulating the metal accumulation in themussel gills.

Trabajo presentado en el 14th Deep-Sea Biology Symposium, celebrado en Aveiro del 31 de agosto al 4 de septiembre de 2015., Hydrothermal vent biology has been studied in an attempt to understand the mechanisms involved in vent organisms that permit their survival and reproduction in extreme conditions. Symbiosis is very important for the subsistence of these deep-sea organisms. The scale-worm Branchipolymoe seepensis lives in the palleal cavity of the mussel vent Bathymodiolus azoricus, the dominant species in the MAR. Polychaetes are known to absorb particles in excess deposited in mussel gills and at the same time get protection. The aim of this study was to understand the metal accumulation in this symbiosis relationship. Mussels B. azoricus were collected from two sites from Lucky Strike Hydrothermal vent (1700m), Montségur-MS and Eiffel Tower-ET and from Rainbow-Rb hydrothermal vent (2300m) where B. seepensis is present. To compare the interaction between both species, mussels were also collected from Menez Gwen hydrothermal vent (MG2, MG3 and MG4) (850m) where polychaetes are not present. Induction of metallothionein (MT) and lipid peroxidation (LPO) levels were higher in polychaetes from Rb and MS vent sites, while in mussels were higher in the gills followed by the digestive gland and mantle in all vent fields. Enzymatic activities (CAT and GST) showed that mussels had higher CAT activity in digestive gland, followed by gills and mantle, while GST levels were higher in gills. In polychaetes , both CAT and GST activities were higher in ET. Metal concentrations (Ag, Cd, Co, Cu, Fe, Mn and Zn) in the cellular and subcellular fractions determined in mussels tissues and polychaetes whole body by ICP-OES suggest intra-and inter-variation of fluid chemistry between hydrothermal vent sites. The subcellular metal partitioning in polychaetes was higher in insoluble and soluble (thermolabile and heat-stable) fractions from ET, MS and Rb, respectively. In mussel tissues, me tal partitioning was higher in gills and digestive gland. Overall, the data suggest that the presence of the scale-worm is an adaptation to the elevated metal concentrations present in vent sites.

Trabajo presentado en el IX Congreso Ibérico y VI Iberoamericano de Contaminación y Toxicología Ambiental (CICTA), celebrado en Valencia del 1 al 4 de julio de 2013., Engineered gold nanoparticles (AuNPs) are introduced into a growing number of commercial products. Hence there is an increasing need to understand the effects of their eventual release into different environmental compartments and the species within. Eventually allowing for appropriate classification and licensing. Up to date the ecotoxicological risk for non target organisms is sparsely documented, with the focus predominantly on the acute toxicity of magnified expectable environmental concentrations. Thus in this laboratory-based study the marine bivalve Ruditapes philippianrum was chosen as a model to evaluate uptake, elimination and sub-cellular effects of citrate reduced AuNPs (20-30 nm) at an environmental relevant concentration (0.75 μg L-1) over 14 days. Digestive gland and gill tissue was sampled periodically (Day 0, 1, 7 and 14), in order to record the changes in the expression of the chosen endpoints over time. Au concentrations and biomarkers of i.) oxidative stress (Catalase, GST, SOD, GPx, Gpx-Se), ii.) damage (Lipid Peroxidation, DNA strand breaks) and iii.) exposure (Metallothionein, AChE) were quantified. Our results identify an uptake of AuNPs in both organs and an effect on the activity of the tested enzymes, with the digestive gland being the primary target organ. However at the tested concentration the particles did not cause significant oxidative damage. Furthermore we could demonstrate a significant elimination of Au from the digestive track within a 7 day purification period, with excretion being an important pathway.

Trabajo presentado en el IX Congreso Ibérico y VI Iberoamericano de Contaminación y Toxicología Ambiental (CICTA), celebrado en Valencia del 1 al 4 de julio de 2013., Aquatic environments in the south of Portugal are characterized by estuaries, lagoons and saltmarshes that have their environmental situation critically dependent on the impact of contaminants as consequence of mining activities, increase of population densities, agricultural and industrial activities. The evaluation of contaminant impacts on marine organisms and consequent coastal water quality is crucial and requires efficient analytical methodologies combined with new management tools. In order to assess environmental risk and deterioration in these ecosystems analytical tools were developed under the framework of Interreg IIIA project Rise to characterize and diagnostic the presence of contaminants. A biomonitoring survey was carried out in three different ecosystems (Arade river, Ria Formosa lagoon and Guadiana river) to assess the quality of water, sediment and biota (clams Scrobicularia plana and polychaetes Nereis diversicolor). This involved analyses of: a) water: abiotic parameters (temperature, salinity, pH, and dissolved oxygen); b) sediments: metals (Cd, Cu, Ni, Zn, Cr, Hg, As, Fe, Mn, Co, Li, Al and Pb); c) biota: condition index, metals (Cd, Cu, Ni, Zn, Cr, Fe, Mn, Co, Al, As and Pb), and a battery of biomarkers (lipid peroxidation, antioxidant enzymes (CAT, SOD and GPX), metallothionein and alkali-labile phosphates). Biological answers were integrated using the Integrated Biomarker Response (IBR) and compared with metal levels in sediments and organism tissues. The IBR applied in this biomonitoring survey allowed a discrimination of stress levels among sites and species related differences, and can be a useful tool in environmental quality assessment studies.

Trabajo presentado en el PRIMO 17 (Pollutant Responses in Marine Organisms), celebrado en Faro (Portugal) del 5 al 8 de mayo de 2013., The coastal ecosystems are impacted as consequence of human activities. The inputs of contaminants can affect to marine organisms and reduce the biodiversity. Within the input of contaminants to coasta l areas, pharmaceuticals have provoked social concern. In fact, some of them have been proposed to be included in the WFD of the EU. Nevertheless, the information about the levels of pharmaceuticals in coastal ecosystem is lacking. To know, the occurrence of pharmaceuticals in coastal areas of the southwest of the Iberian Peninsula, a survey was carried out in the superficial sediments of ten sampling sites. For many pharmaceuticals their concentrations were below the than limit and the pharmaceuticals occu rrence was different depending on coastal areas. A preliminary assessing of environmental risk was carried out., This work was supported by the Cross Border Research and Technology Transfer Spain‐Portugal (0432_I2TEP_5E).

The environmental quality of the southwest Iberian coast was assessed in different areas (Ria Formosa Lagoon, Guadiana Estuary and Cádiz Bay) focusing on metal contamination (Cd, Cu, Ni, Pb and Zn) in Nereis diversicolor whole tissues. In addition, associated toxicological effects were assessed using a multibiomarker approach combining several conventional biomarkers. The set of biomarkers selected included antioxidant enzymes (catalase, superoxide dismutase and glutathione peroxidase), metallothionein and lipid peroxidation. N. diversicolor from the Ria Formosa Lagoon, Guadiana River and Cádiz Bay responded differently to metal contamination with different biomarker responses showing a clear site trend, suggesting different sources and/or magnitudes of contamination. Cadmium was a source of oxidative stress in polychaetes, mainly in Cádiz Bay, with a significant influence on antioxidant enzymes and enhancement of lipid peroxidation. The highest MT concentrations were in the Ria Formosa Lagoon and in the Guadiana River, where there was a direct relationship with high nickel concentrations. Biomarker responses of N. diversicolor are useful tools for environmental quality assessment on the southwest Iberian coast, and more specific metal biomarkers should be included in future assessments., El estudio de la calidad ambiental de los ecosistemas costeros del SO de la Península Ibérica (Ría Formosa, estuario del Guadiana y bahía de Cádiz) en relación a la contaminación metálica (Cd, Cu, Ni, Pb y Zn) se ha llevado a cabo mediante el análisis del contenido de metales en Nereis diversicolor. Además, los efectos ecotoxicológicos fueron evaluados mediante una aproximación “multibiomarcadores”, en donde se combinan varios biomarcadores convencionales. La batería de biomarcadores seleccionadas han sido: las enzimas antioxidantes (catalasa (CAT), superóxido dismutasa (SOD) y glutatión peroxidasa (GPX), metalotioneína (MT) y peroxidación lipídica (LPO). Los ejemplares de N. diversicolor recolectados en las distintas zonas, mostraron una respuesta diferente a la contaminación metálica, lo que sugiere diferentes fuentes y/o magnitud de la contaminación. Los niveles de cadmio estan directamente relacionados con las actividades SOD y CAT y los niveles de LPO. En el caso del níquel, sus niveles se hallaban correlacionados positivamente con los de MT en la Ría Formosa y en el río Guadiana. La integración de las respuesta de los biomarcadores en N. diversicolor ha demostrado ser una herramienta útil para la evaluación de la calidad ambiental de los ecosistemas costeros del SO de la Península Ibérica.

Estuaries are highly productive ecosystems that have been increasingly affected by anthropogenic activities. In this study, the presence of endocrine disrupting compounds (EDCs) and their relation to oxidative stress were assessed in two bivalve species (mussels Mytilus galloprovincialis and clams Ruditapes decussatus) from the Ria Formosa Lagoon (south Portugal). We applied the alkali-labile phosphate (ALP) assay to determine vitellogenin-like protein levels, and the lipid peroxidation (LPO) method to assess oxidative damage. Mussels and clams exhibited the same pattern of ALP concentrations, with no differences between genders and higher levels in winter. R. decussatus showed higher ALP values than M. galloprovincialis, possibly associated with a stronger responsiveness of clams to EDCs or due to the influence of the reproductive cycle. Mussels exhibited a more evident seasonal effect for LPO, indicating that these organisms are more influenced by seasonal fluctuations in the water column compared to the sediment-associated clams. Both species appear to be under the influence of EDC exposure (which could induce Vg-like protein synthesis) and oxidative stressors (leading to lipid peroxidation) in the Ria Formosa Lagoon, particularly in winter, reflecting the presence of different contaminants in Ria Formosa and environmental changes, as well as complex interactions between them., Los estuarios son ecosistemas altamente productivos afectados por actividades antropogénicas. En este trabajo, la presencia de compuestos disruptores endocrinos (EDCs) y su relación con estrés oxidativo se ha evaluado en los bivalvos Mytilus galloprovincialis y Ruditapes decussatus en la laguna Ría Formosa (Portugal). Se utilizó el ensayo de fosfatos lábil alcalinos (ALP) para determinar los niveles de proteína tipo-vitelogenina y el método de peroxidación lipídica (LPO) para evaluar los daños oxidativos. Ambas especies exhibieron el mismo patrón de concentración de ALP: no hubo diferencias entre sexos pero si niveles más altos en invierno. R. decussatus presentó valores mayores de ALP que M. galloprovincialis posiblemente asociados a una capacidad de respuesta más elevada a los EDCs o al estado del ciclo reproductor. Los mejillones, al no estar asociados al sedimento como las almejas, mostraron variaciones estacionales en las concentraciones de LPO, indicando mayor sensibilidad a fluctuaciones ambientales en la columna de agua. Ambas especies parecen estar influenciadas (principalmente en invierno) por EDCs (posiblemente induciendo la síntesis de proteína tipo-vitelogenina) y factores de estrés oxidativo (activando la peroxidación lipídica); lo que refleja la presencia de diferentes contaminantes en la Ría Formosa y los cambios ambientales, así como las complejas interacciones entre ellos.

Póster presentado en el 17th Symposium on Pollution Effects on Marine Organisms (PRIMO17) celebrado en Faro (Portugal) del 5 al 8 de mayo de 2013., The present study considers potential environmental problems in Doñana National Park using bioindicators that reflect the biological response to the presence of contaminants. Invertebrates have been frequently proposed for this aim [1]. The red swamp crayf ish Procambarus clarkii lives in a wide range of environmental conditions, even in highly polluted waters and it was introduced into the marshes of the lower Guadalquivir River (SW, Spain) in 1974, colonizing quickly all the aquatic systems around in the a bsence of natural predators, reaching the Doñana National Park. Therefore, the crab can be used as bioindicator to measure the effects of pollutants in this important ecological reserve. In this context, the omics techniques are suitable tools to evaluate the global biological response to contamination. Metabolomics studies the complete set of low molecular weight compounds in living organisms, which may be considered as the final product of interactions between gene and protein expression and the cellular environment. Thus, metabolomics aims to determining a sample’s profile at a specified time under specific environmental conditions for a better compression of biological systems [2]. Metallomics is focused on the study of metal -­‐ species related to cells, or gans and tissues, using multidimensional analytical approaches in which inductively coupled plasma mass spectrometry plays a fundamental role. Due to the importance of metals in biological systems, metallomics provides complementary information about the b iochemical changes associated with pollution [3]. In this study, crab specimens were sampled in different areas of Doñana National Park, for the dissection of digestive glands, gills and abdominal muscles, extraction and analysis. To assess heavy metal co ntamination, total metal content was performed, since it is one of the most important pollutants in marine origin organisms in this area. In addition, to evaluate the effects of these pollutants in the metabolism of the crab a supplementary analysis of met abolites was performed. Metabolomic analysis was carried out by direct infusion into a high resolution mass spectrometer with electrospray source. Finally, metabolomic profiles of different sampling points were compared using partial least squares discrimi nant analysis (PLS -­‐ DA), in order to obtain a relationship between pollution levels and the metabolic response of the

Trabajo presentado en el 6th SETAC World Congress (2012), celebrado en Berlín del 20 al 24 de mayo de 2012., The southwest of the Iberian Peninsula is characterized by the presence of diverse aquatic environments, estuaries and marshes which environmental situation depends critically on the impact of pollutant substances as consequence of mining activities, increase of population densities, agricultural and industrial activities . A great number of contaminants are treated and eliminated in the waste water treatment plants, but recently the presence of new emergent pollutants has been detected which chemical nature limits the action of the treatment systems . In order to assess environmental risk and deterioration in these ecosystems analytical tools were developed under the framewor k of Interreg IIIA project Rise sub projects Endocrinbiotox and Farmacotox to characterize and diagnostic the presence of emergent pollutants . Samplings were carried in marshes and aquatic ecosystems of the cross- border region of Spain and Portugal, namely Bay of Cádiz, River Guadiana, Ria Formosa Lagoon and Arade River . Core sediments and benthic organisms (clam Scrobicularia plana and polychaete Nereis diversicolor) were sampled . Accordingly, molecular biomarkers based on the characterization of antioxidant enzymes and oxidative damages in biomolecules were analyzed, as well as neurotoxicity and endocrine disruption . Biological answers were integrated with the determination of contaminants in organisms’ tissues and sediments . Additionally, a proteomic approach was applied to gather comprehensive information about protein changes in organisms’ tissues induced by distinct contaminants to identify new biomarkers to be used in environmental quality assessment . The integration of biomarker responses and sediment characterization can be a useful tool for marine pollution monitoring in southwest of the Iberian Peninsula.

Trabajo presentado en el seminario Helmholtz Zentrum Geesthacth, celebrado en Hamburgo el 20 de septiembre de 2012., Projects: CTM 2006-08960-C02-01, CTM 2009-12858-C02-01, P08-RNM-00523, P08-FQM-03554 y P08-FQM-04659.

Trabajo presentado en el XVI Seminario Ibérico de Química Marina, celebrado en Cádiz del 24 al 26 de enero de 2012., Aquatic environments in the south of Portugal support several high biodiversity ecological ecosystems that have their environmental situation critically dependent on the contributions of mining activities, increase of population densities, agricultural and industrial activities. The evaluation of contaminant impacts on marine organisms and consequent quality of coastal zones is crucial and requires efficient analytical methodologies combined with new management tools. In order to assess the environmental risk of contamination in these ecosystems data obtained from several Interreg IIIA framework projects (RED CONTAMAR, PROTEOBIOMAR and RISE) was gathered and analysed. Accordingly, the environmental quality of two important aquatic ecosystems of south of Portugal, the Ria Formosa Lagoon and the Guadiana Estuary, was assessed carrying out an integrated approach combining conventional oxidative stress biomarkers (SOD, CAT, GPX, and LPO) with proteomic analysis. Clams were collected in the Ria Formosa and in the Guadiana Estuary, in two winter periods (2007 and 2010). The biomarker approach indicated site and temporal related differences. As for proteomic analysis, several differences were detected in protein expression signatures between sites and winter periods. The highest changes in protein expression profiles (PEPs) corresponded to clams from the Guadiana Estuary possibly reflecting differences between contaminant loads as well as their interactions in complex mixtures. The comparison of PEPs through time could lead to the development of new biomarkers to be used in environmental quality assessment and its integration with biomarker responses in S. plana can be a useful tool for marine pollution monitoring in these ecosystems.

Trabajo presentado en el XVI Seminario Ibérico de Química Marina, celebrado en Cádiz del 24 al 26 de enero de 2012., The assessment of environmental issues is generally performed by the use of bioindicators that provide the biological response to contaminants. Mammals and invertebrates have been frequently proposed for this aim, and the study of conventional biomarkers supplied a deeper knowledge about the toxicological mechanisms. The great number of substances and metabolites involved in these complex mechanisms has driven the use of omics, which are the new tool to evaluate the global biological response to contamination. Metallomics is the most recent omic focused in the study of metal-binding biomolecules using instrumental couplings, generally based on the use of SEC-ICP-MS and organic mass spectrometry. In the present study we apply this approach to compare the biological response of Scrobicularia plana collected from polluted and non-polluted areas from the south-west of Spain and Portugal. Digestive gland of the clam was extracted to obtain the cytosolic fraction and the chromatographic profiles of the extracts reveal the presence of low molecular mass Cu and Zn molecules about 300 Da that can be related to the Cu- and Zn-glutathiones and As metabolites such as arsenobetaine and arsenocholine. The up-regulation of Cu-biomolecules is higher in Cadiz area against Portugal zone while Zn-biomolecules present an opposite behaviour. In several samples has been observed the presence of a remarkable Cu-peak with molecular mass of about 67 kDa. Metal biomolecules up- or down-regulated under the action of contaminants are being identified.

Trabajo presentado en el PRIMO 16 (Pollutant Responses in Marine Organisms), celebrado en Long Beach (California, USA) del 15 al 18 de mayo de 2011., Aquatic environments in the south of Portugal, like estuaries and marshes, support vital habitats for organisms and have their environmental situation critically dependent on the contributions of pollutant substances. The evaluation of contaminant impacts on marine organis ms and consequent quality of the coastal zone is crucial and requires efficient analytical methodologies combined with new tools. Mudflat sediments are the definitive sink for most of the chemicals introduced in aquatic environments by anthropogenic sources. Consequently, benthic species like the polychaete Nereis diversicolor that live in close contact with sediments are particularly exposed to chemical stress. In this study, the environmental quality of two important aquatic ecosystems of south of Portugal (Ria Formosa Lagoon and Guadiana Estuary) was assessed carrying out an integrated approach that combined conventional oxidative stress biomarkers (SOD, CAT, GPX, and LPO) with proteomic analysis. Polychaetes were collected in the Ria Formosa and in the Guadiana Estuary, in two winter periods (2007 and 2010). The biomarker approach indicated site and period related differences , showing a slight improvement of one site in the Ria Formosa and a decline in the other. The Guadiana Estuary presented a higher oxidative stress level for polychaetes although not markedly different between winters. As for proteomic analysis, several significant differences were detected in protein expression signatures between sites. The highest changes in protein expression profi les (PEPs) corresponded to spots from the Guadiana Estuary possibly reflecting differences between contaminant loads as well as their interactions in complex mixtures. The comparison of PEPs through time could lead to the development of new biomarkers to b e used in environmental quality assessment and its integration with biomarker responses in N. diversicolor can be a useful tool for marine pollution monitoring in these ecosystems

Submitted by Carla Janeira (cjaneira@ualg.pt) on 2020-04-28T08:51:20Z No. of bitstreams: 1 146080_Sheehan_121.pdf: 238503 bytes, checksum: 57bfe71bbafaab744936a298fb745060 (MD5) Approved for entry into archive by Sofia Lopes (silopes@ualg.pt) on 2020-04-28T10:26:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 146080_Sheehan_121.pdf: 238503 bytes, checksum: 57bfe71bbafaab744936a298fb745060 (MD5) Made available in DSpace on 2020-04-28T10:26:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 146080_Sheehan_121.pdf: 238503 bytes, checksum: 57bfe71bbafaab744936a298fb745060 (MD5) Previous issue date: 2009 info:eu-repo/semantics/publishedVersion

International audience

No artigo são enunciados alguns dos desafios que o século XXI apresenta em termos da poluição dos oceanos, muito em particular da zona costeira. São referidas algumas fontes de contaminação das águas, que constituem outras tantas ameaças: lançamento ao mar de metais pesados, acidentes com petroleiros, acidentes em centrais nucleares. São igualmente mencionados os efeitos de grandes perturbações ambientais, o desenvolvimento industrial e correspondente aumento populacional nas zonas costeiras. O homem é o responsável pela situação de poluição com mercúrio, cobre, cádmio e essa substância terrível que é o TBT, apresentando exemplos como o da Ria Formosa e outros locais da costa algarvia onde se verificam níveis superiores aos normais. Por fim refere algumas medidas para a eliminação das substâncias nocivas do ambiente aquático, apontando a necessidade de coordenação dos vários organismos responsáveis ou mesmo da sua fusão para conseguir uma maior eficácia de actuação.

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Plastic pollution is a hazard that has entered many aspects of life and is becoming increasingly distressing on human health. The consumption of marine animals, unfortunately, is now associated with the consumption of plastic, including in aquaculture species. Bivalves are traditionally grown in aquaculture facilities in Portugal for national and international consumption. During the cultivation of these animals, plastic is used in nets and sacks for the growth process and in collection and processing. As more evidence appears for negative impacts of plastic consumption on human health, it is becoming more important to expand the global knowledge base of how much plastic is present in our food. The aim of this thesis as part of the PlasticSea project was to investigate the presence of plastic in three species of bivalves in Portuguese aquaculture: Mediterranean mussels (Mytilus gollaprovincialis), clams (Ruditapes decussatus) and Pacific Oysters (Crassostrea gigas). Five different locations were selected from the Portuguese coast in the regions of Aveiro, Sado and the Algarve. 15 organisms from each location were analysed to identify plastic, remarking their size, colour, and type. 54 particles of plastic were successfully identified from 90 organisms (0.6 particles/ individual), of which the most common colour was black and most common type was fragments. Results were compared to coastal organisms from different natural environments which showed that there was no significant difference between the amount of plastic ingested by each category (natural or aquaculture), but aquaculture specimens are more likely to ingest black plastic, feasibly from aquaculture equipment. Further studies such as spectroscopy analysis would be needed to determine if this is true. This data will help to identify and eliminate the reasons of occurrence of microplastics in marine organisms such as bivalves. A produção de plástico para utilização em todos os sectores da sociedade está a aumentar, e como resultado da má gestão desse produto, a poluição pelo plástico está a aumentar. Este é um perigo que tem afetado muitos aspetos da vida humana e está a tornar-se cada vez mais preocupante para o ambiente e para a saúde humana. Um dos ambientes que tem gerado muita preocupação devido ao problema deste tipo de poluição é o oceano. A entrada do plástico no oceano é proveniente de muitas fontes, incluindo o lixo da pesca e o lixiviado de fontes terrestres. No oceano, grandes fragmentos de plástico, tais como redes de pesca, podem causar danos aos animais através do emaranhamento, o que também é chamado de pesca fantasma. Estes grandes fragmentos degradam-se e decompõem-se mecanicamente pela ação das ondas ou também quimicamente pela degradação UV, e resultando em microplásticos (MPs). Outra fonte de MPs é originada diretamente a partir de partículas plásticas em cosméticos ou pellets, e estas podem ter tamanho menor que 5 mm. Devido ao pequeno tamanho, os microplásticos são facilmente confundidos como alimento para muitas espécies no oceano ou ingeridos inconscientemente. Quando ingerido por organismos marinhos o plástico pode ter consequências destrutivas, o que pode resultar, por exemplo, na redução da capacidade de alimentação e transferência de substâncias nocivas, tais como químicos e poluentes orgânicos persistentes (POPs), para os seus tecidos. Mundialmente, muitos estudos têm sido conduzidos sobre a presença de plástico nos organismos marinhos e seus impactos. A presença de plástico em organismos marinhos está a surgir com mais frequência provando a capacidade dos organismos de acumula-lo. O consumo de frutos do mar e espécies aquícolas, tanto provenientes da pesca quanto da aquicultura, infelizmente, estão agora associados ao consumo de plástico. Os bivalves, em Portugal, são tradicionalmente cultivados em instalações de aquicultura para o consumo nacional e internacional, durante o cultivo destes organismos, o plástico é utilizado em redes e sacos para o processo de crescimento, na colheita e processamento, contudo, ainda não se sabe, se e, até que ponto o plástico tem impacto nos bivalves. À medida que aparecem mais provas dos impactos negativos do consumo de plástico na saúde humana, torna-se ainda mais importante expandir o conhecimento global sobre a quantidade e efeitos do plástico nos nossos alimentos e assim elaborar estratégias para mitiga-los. Em vista disto, esta tese integrada no projecto PlasticSea teve por objetivo investigar a presença de plástico em três espécies de bivalves na aquicultura portuguesa, mexilhões (Mytilus gollaprovincialis), amêijoas (Ruditapes decussatus) e ostras do Pacífico (Crassostrea gigas). Recolheram-se amostras destes bivalves em cinco locais da costa portuguesa, um em Aveiro (aquicultura entremarres), um no Sado (aquicultura entremarres), e três na região do Algarve (EPPO (aquicultura costeira), Ria Formosa (aquicultura entremarres), e Sagres (aquicultura offshore). Os organismos foram recolhidos em cada área de amostragem (15 indivíduos em cada área) utilizando técnicas para evitar qualquer contaminação plástica e posteriormente analisados em laboratório. Todos os organismos foram medidos, pesados e dissecados. O tecido molde de cada organismo foi digerido com KOH e incubados durante pelo menos 48 horas em estufa à temperatura de 50 °C. Uma vez digeridas, as amostras foram colocadas numa solução hipersalina (NaCl) com densidade de 1,2 para recolher microplásticos flutuantes. Esta solução contendo as partículas flutuantes foi então filtrada com uma bomba de vácuo utilizando filtros de acetato de celulose de 5 μm. Os filtros foram analisados com auxílio de um microscópio para identificar as partículas de plástico presentes em cada amostra. Foram identificadas como plástico as partículas que não reagiram com HCl e que reagiram com uma agulha quente. As partículas identificadas como plástico foram registradas, observando-se também o seu tamanho, cor, e tipo. No presente estudo foram identificadas 54 partículas de plástico em 90 organismos (0,6 partículas/ indivíduo), das quais a cor mais comum foi o preto e o tipo mais comum fragmentos. Foram efetuadas análises estatísticas uni e multivariadas com o foco em responder a pergunta da investigação sobre a presença de microplàstico na aquicultura. A presença de plástico foi identificada em todas as áreas estudadas em pelo menos um organismo. Em comparação com as amostras recolhidas o local com a maior presença de plástico foi no estuário do Sado, o que muito provavelmente é resultado de estar localizado perto de uma área povoada e poluída do país. No presente estudo 35,6% de todos os organismos apresentaram partículas de plástico nos seus tecidos, o que corrobora com outros estudos sobre a mesma espécie alvo. Os resultados foram comparados com organismos costeiros de onze locais no ambiente natural do Algarve, o que mostrou que não havia diferença significativa entre a quantidade de plástico ingerida por cada categoria (natural ou aquicultura). Contudo, a análise estatística mostrou uma diferença entre locais como Portimão, que era o sítio costeiro com a maior quantidade de plástico nos organismos amostrados. Outro resultado encontrado foi que os espécimenes de aquicultura são mais propensos a ingerir plástico preto, possivelmente de poluição externa ou de equipamento de aquicultura como estruturas de plástico preto usados para cultivar ostras em sistemas entremarres no Sado e em Aveiro. Outros estudos como a análise espectroscópica seriam necessários para determinar se isto é verdade, comparando os resultados dos espectros do plástico do equipamento no campo com o que se encontra nos tecidos dos organismos. Os resultados fornecem possíveis provas de que o equipamento plástico utilizado em aquicultura contribui para a ingestão de resíduos plásticos por organismos que são vendidos para o consumo humano. Estes dados ajudarão os decisores a identificar e eliminar as razões da ocorrência de microplásticos em organismos marinhos, tais como os bivalves. Uma sugestão feita é que o método com menor exposição ao plástico está a utilizar a aquicultura offshore onde o plástico não se pode acumular. A quantidade de plástico nos nossos alimentos pode estar a afeitar a saúde humana, pelo que é urgente melhorar a qualidade dos alimentos. Globalmente, este estudo demonstra a quantidade desnecessária de plástico no oceano e os efeitos adversos que os seres humanos estão a contribuir no ambiente marinho, mostrando que é necessário fazer mais, desde governos a indivíduos, para ajudar a enfrentar o problema da poluição pelo plástico.

A presença de microplásticos no ecossistema aquático é, nos dias de hoje, uma realidade extremamente preocupante que acarreta sérios riscos para o meio ambiente e para a saúde pública. A capacidade dos microplásticos de adsorverem poluentes orgânicos, como é o caso do benzo[α]pireno (BaP), levanta preocupações adicionais, pois cria uma nova rota de entrada de compostos tóxicos na cadeia alimentar. No entanto, o conhecimento atual sobre o impacto dos microplásticos, inalterados e/ou contaminados, nos organismos aquáticos é ainda insuficiente e requer estudos adicionais. O trabalho desenvolvido no âmbito desta tese pretende assim fornecer novos dados sobre os efeitos biológicos dos microplásticos utilizando como modelo o peixe-zebra (Danio rerio). Pequenos teleósteos, como é o caso do peixe-zebra, oferecem vantagens significativas relativamente aos modelos animais clássicos e são atualmente utilizados como organismos de primeira linha para avaliar os riscos ambientais associados aos compostos tóxicos presentes nos meios aquáticos. Estudos toxicológicos requerem o uso de materiais inertes e condições controladas, todavia, nenhum dos sistemas atualmente comercializados é adequado para avaliar o efeito tóxico dos microplásticos. Estes sistemas contêm componentes feitos de polímeros plásticos que podem libertar partículas plásticas micrométricas, lixiviar os constituintes químicos ou adsorver os compostos químicos em estudo. O sistema de aquários autônomo ZEB316 foi desenvolvido no âmbito deste trabalho com o objetivo de suprimir esta necessidade e de facultar uma solução económica e fácil de implementar que permita a realização de estudos toxicológicos de última geração. Este sistema é construído com materiais inertes e resistentes à corrosão e proporciona boas condições de alojamento através de um sistema eficiente de recirculação e filtragem da água. A avaliação dos parâmetros da água e do desempenho do crescimento dos peixes mostrou que o sistema ZEB316 oferece condições de alojamento comparáveis à dos sistemas comercialmente disponíveis. A maioria dos resultados obtidos no âmbito desta dissertação provêm da análise de imagens de microscopia de campo claro e/ou fluorescência. Embora o uso de imagens de microscopia seja comum na maioria dos laboratórios e permita obter uma quantidade considerável de informação, a análise destas imagens é geralmente um processo moroso, em parte devido à falta de ferramentas automáticas/semiautomáticas dedicadas que permitam a sua análise. Nesse sentido, desenvolvemos diversas macros para o software ImageJ, com o objetivo de reduzir o erro associado à análise pelo usuário, aumentando assim a reprodutibilidade dos dados e a padronização das metodologias experimentais. Uma vez que o foco deste trabalho está centrado no estudo da osteotoxicidade, é de salientar o desenvolvimento de um conjunto de macros específicas para esse fim e denominadas ZFBONE. Este conjunto de ferramentas permite aos usuários avaliar, a partir de imagens 2D, parâmetros morfométricos de várias estruturas ósseas (por exemplo, opérculo, raios e escamas da barbatana caudal), mas também a extensão e a intensidade das colorações específicas do osso. Além disso, outras macros foram desenvolvidas para outros fins, por exemplo, para analisar os vários parâmetros morfométricos relativos aos embriões de peixe ou para avaliar cortes histológicos. Uma vez desenvolvidos os meios e técnicas necessários para a execução dos ensaios toxicológicos, e subsequente análise dos resultados, procedeu-se à realização das várias experiências que visam compreender efeito biológico dos microplásticos e contaminates no peixe-zebra. Assim, larvas de peixe-zebra foram produzidas e mantidas no sistema previamente descrito, ZEB316, e expostas cronicamente, durante o seu desenvolvimento, a partículas de polietileno de 20- 27 μm, inalteradas (MP) ou contaminadas com benzo[α]pireno (MP-BaP). Estas partículas foram adicionadas à dieta dos peixes através de uma suplementação a 1% m/m. Apesar de não se ter registado qualquer alteração ao nível dos parâmetros morfológicos aos 30 dias pós-fertilização (dpf), a presença de MP e MP-BaP acabou por ter um efeito negativo no crescimento dos espécimes aos 90 e 360 dpf. A fecundidade relativa, a morfologia do ovo/embrião e a área do vitelo também sofreram um impacto negativo em peixes-zebra alimentados com MP-BaP. No que respeita ao estado geral do esqueleto, os peixes expostos a dietas experimentais contendo MP e MP-BaP sofreram um aumento significativo na incidência de deformações esqueléticas aos 30 dpf quando comparados com peixes alimentados com a dieta controlo, bem como um desenvolvimento anómalo da barbatana caudal e escamas, e uma diminuição da qualidade do osso aos 90 dpf. Um comprometimento da formação óssea intergeracional foi também observado na prole de espécimes expostos a MP ou MP-BaP, que se refletiu numa redução do osso opercular dos descendentes aos 6 dpf. Além de um claro efeito no desenvolvimento ósseo, a análise histológica do intestino revelou ainda um número reduzido de células caliciformes em peixes alimentados com dieta MP-BaP, um claro sinal de inflamação intestinal. Finalmente, a exposição das larvas a MP-BaP levou a um aumento da expressão de genes associados à via de resposta do BaP, ao mesmo tempo que impactou negativamente na expressão de genes envolvidos no estresse oxidativo. Os resultados obtidos indicaram um maior comprometimento do desenvolvimento ósseo no peixe-zebra quando sujeito a uma dieta contendo microplásticos contaminados com BaP (MP-BaP), por comparação com a dieta contendo microplásticos não contaminados (MP). Outros autores demostraram também que a presença de BaP afeta a formação das vértebras e o desenvolvimento generalizado do esqueleto, no entanto os mecanismos envolvidos nestes fenómenos permanecem pouco estudados. Desta forma, realizámos ensaios adicionais in vivo com o objetivo de avaliar os efeitos osteotóxicos do BaP durante o desenvolvimento e regeneração óssea em peixe-zebra. A exposição aguda de larvas de peixe-zebra entre os 3 e os 6 dpf ao BaP levou a uma redução do tamanho do osso opercular e uma diminuição quantitativa de células positivas para osteocalcina, indicando um efeito composto na maturação dos osteoblastos. Por sua vez, quando se trata de uma exposição crônica das larvas de peixe-zebra ao BaP, entre os 3 e os 30 dpf, verificou-se que o desenvolvimento do esqueleto axial é afetado, aumentando a incidência e gravidade das deformações esqueléticas. Em peixes jovens adultos, observou-se ainda que a exposição ao BaP afetou não só a mineralização dos raios da barbatana caudal e escamas recém-formados, como prejudicou também o seu padrão morfológico, fenómenos que têm por base uma remodelação óssea desequilibrada. Relativamente às análises de expressão genética de vários marcadores verificou-se que o BaP induziu a ativação das vias xenobióticas e metabólicas e impactou negativamente na formação e organização da matriz extracelular. Curiosamente, a exposição ao BaP regulou positivamente os marcadores de inflamação nas larvas e aumentou o recrutamento de neutrófilos. Uma interação direta entre neutrófilos e a matriz extracelular óssea, ou células responsáveis pela formação do osso, foi observada in vivo, o que sugere um papel dos neutrófilos nos mecanismos subjacentes à osteotoxicidade do BaP. Globalmente, os resultados obtidos no âmbito deste trabalho sugerem que a exposição crónica a microplásticos inalterados e/ou contaminados não prejudica apenas o crescimento dos peixes, mas também o seu desempenho a nível reprodutivo, saúde geral do seu esqueleto, e compromete a descendência por meio de efeitos intergeracionais. Além disso, este trabalho fornece novos dados sobre os principais mecanismos celulares e moleculares envolvidos na osteotoxicidade do BaP e aborda o possível papel dos neutrófilos na redução da resposta óssea inflamatória. The presence of microplastics in the aquatic ecosystem represents a major issue for the environment and human health. The capacity of organic pollutants such as benzo[α]pyrene (BaP) to adsorb onto microplastic particles raises additional concerns, as it creates a new route for toxic compounds to enter the food web. Current knowledge on the impact of pristine and/or contaminated microplastics on aquatic organisms remains insufficient, and this work aims at providing new insights by evaluating their biological effects in zebrafish (Danio rerio). The ZEB316, a standalone housing system built with inert materials, and a comprehensive set of ImageJ semi-automatic tools were first developed and optimized to perform state-of-the-art toxicological studies and obtain meaningful data from morphometric analysis of brightfield/ fluorescence images. Zebrafish larvae were exposed throughout their development to polyethylene microplastics, pristine or spiked with BaP, supplemented in the fish diet. While exposure up to 30 days post-fertilization only increased the incidence of skeletal deformities, long-term exposure to pristine/contaminated microplastics not only jeopardized fish growth, reproduction performance, and skeletal health, but it also caused an intergenerational effect. To further study the mechanisms underlying BaP osteotoxicity, several bone-related in vivo assays were used to evaluate the effects of waterborne exposure to BaP during bone development and regeneration. BaP inhibited osteoblast maturation and ECM mineralization and stimulated osteoclast activity, thus affecting bone remodeling. Transgenic and transcriptomic approaches suggested that besides the activation of xenobiotic and metabolic pathways, which may negatively impact extracellular matrix formation and organization, BaP activates inflammatory mechanisms that recruit neutrophils, which affect both osteoblast and osteoclast activity, possibly through a direct interaction of the neutrophils with the bone matrix. This work provides novel data on the effects of microplastics exposure during zebrafish development, in particular its osteotoxic effects, and gives new insights into the cellular and molecular players involved in BaP osteotoxicity. Marco Tarasco was supported by the Portuguese Foundation for Science and Technology (FCT) through the PhD grant SFRH/BD/128634/2017 and COVID/BD/151848/2021 and by NEUBIAS-COST STSM program as part of action CA15124. This work was funded by FCT through projects UID/Multi/04326/2019, UID/00350/2020, UIDB/04326/2020, UID/MAR/00350/2013 and from the operational programs MAR2020 and COMPETE 2020 through projects OSTEOMAR MAR-02.01.01-FEAMP-0057 and EMBRC.PT ALG-01-0145-FEDER-022121.

Plastic is a ubiquitous, long-lasting, problematic form of litter. It has been found everywhere on Earth, from the bottom of the ocean’s deepest trench to the top of the world’s tallest mountain. As the COVID-19 pandemic rages on, so does the global dependence on the usage of single use plastics (SUPs), such as disposable face masks and takeout food containers. Once released into the environment, plastic fragments break down into microplastics (1-5 mm) and nanoplastics (1-100 nm) due to fragmentation and degradation processes. Compared to microplastics, nanoplastics have a much larger surface area to volume ratio, which makes them more reactive since they can adsorb different chemicals and travel across biological barriers. The present research was conducted to unravel potential toxicity responses caused by nanoplastics. This suggests that the seeping of plastics through cell membranes can affect all organisms, including those in higher trophic levels that consume contaminated prey. Toxins caused by nanoplastics may travel up the food chain and pose a risk to human health. This study confirmed neurotoxic effects in the gills of marine mussels Mytilus galloprovincialis after an exposure of 10 μgL-1 of Polystyrene (PS) nanoplastics after 21 days of contamination followed by 14 days of depuration using the biomarker Acetylcholinesterase (AChE). Plástico é um componente do lixo omnipresente, duradoura e problemática. Encontra-se em todos os lugares da Terra, desde a maior profundidade do Oceano até o topo da montanha mais alta do mundo bem como nas calotes polares. Com o avanço da pandemia de COVID-19, observou-se um considerável aumento da dependência de plásticos de uso único (SUPs), como máscaras descartáveis e recipientes de embalagem de alimentos. Ao entrarem no ecossistema marinho, os plásticos estão sujeitos a processos de degradação e fragmentação alcançando tamanhos menores como os microplasticos (MPs; 1 – 5 mm) e nanoplasticos (NPs; 1 – 100 nm). Os NPs, em comparação com os MPs, têm uma área superfícial maior, e à medida que o tamanho dos NPs diminui, esta relação aumenta. No ecossistema marinho, esta característica dá aos NPs uma maior reatividade, possibilitando a entrada através de barreiras biológicas como também a absorção de outros compostos químicos presentes no meio ambiente. Este estudo teve por objetivo avaliar as potenciais respostas de toxicidade causada por NPs, uma vez que a facilidade destas partículas atravessarem barreiras biológicas poderá afetar todos os organismos, incluindo níveis tróficos mais elevados por consumo de presas contaminadas por NPs. Além disso, os efeitos tóxicos causados por NPs podem também, devido a biomagnificação na cadeia alimentar, representar um risco para a saúde humana. Este estudo confirmou a existência de efeitos neurotóxicos nas brânquias de mexilhões marinhos Mytlius galloprovincialis após uma exposição de 10 μg/L de nanoplasticos de poliestireno (nPS) durante 21 dias, seguido de 14 dias de depuração, utilizando como biomarcador a acetilcolinesterase (AChE).

Marine pollution has attracted increasing attention from scientists and the public in recent years due to its impacts on marine life. Studies have focussed on presence of plastics and metal contaminants in both the water and biota. Links between microplastics and metals in different ares of the environment are often overlooked. Analyses have focussed on many areas of coastal waters and the open ocean but, despite being located within the North Atlantic Gyre, Bermuda has never been studied for plastic presence. Therefore a sequence of impacts of marine pollution were analysed in the water and fishes of Bermuda to provide an overview of the country’s marine pollution situation. Surface trawls were used to determine plastic density in the ocean. This ocean plastic was then evaluated for its bioavailability of metal contaminants. Eight species of fish across three trophic levels were analysed for microplastics present in their guts. Two of these species were selected to investigate the level of metal contaminants in fish tissue. All species and 32% of individual fish contained plastic in their guts. Evidence of biomagnification of microplastics by trophic levels and length was found. Microplastics were confirmed as a vector for metals into fish as they are biovailable on injested microplastic particles. Illegal levels of Cd were found in all fish as well as some containing dangerous Pb and Cr levels. Cd showed a positive correlation with fish length whereas Pb showed a negative one. The presence of plastic and metals across species and trophic levels may pose a threat to their health and consumption of these fish and their predators causes concern of potential impacts on humans. These risks should be evaluated in future studies, focusing on higher trophic levels to improve understanding of the affects of marine pollution on ecosystems and humans. A poluição marinha tem atraído uma atenção crescente de cientistas e do público nos últimos anos devido ao seu impacto ambiental cada vez mais percetível. Um dos exemplos é o plástico é omnipresente no ambiente marinho, onde a sua introduçãotem vindo a aumentar continuamente nos últimos anos. Isso significa que a quantidade de plástico que chega ao oceano e, portanto, a incidência do impacto na vida marinha também está a aumentar, na forma de macro como de microplásticos levando à ingestão de plástico. Os estudos têm-se concentrado sobre a quantificação da presença de plásticos e contaminantes dissolvidos, incluindo metais na água e em organismos, incluindo peixes. O plástico encontrado e quantificado em vários locais do mundo tem sido ingerido por vários organismos marinhos. A ingestão de plástico pode causar problemas na saúde dos organismos, como danos internos e bloqueio gástrico, mas também impactos secundários associados aos metais e poluentes orgânicos que são absorvidos na sua superfície. As propriedades dos microplásticos encontrados no oceano, nomeadamente a sua grande superfície em relação ao volume e a degradação que sofrem devido às condições ambientais, tornam provável a adsorção de metais na sua superfície. Estes metais podem então ser acumulados nos tecidos dos peixes. Se acumulados em grandes quantidades, metais não essenciais podem interferir nos processos metabólicos, reduzindo a saúde do animal. A ligação entre o modo pelo qual a poluição afeta diferentes aspetos do oceano são frequentemente negligenciados. O plástico presente na água do mar que foi ingerido pelo peixe, e os contaminantes existentes na superfície desse plástico podem ser acumulados nos seus tecidos dependem um do outro, mas poucos estudos os vinculam. A deteção e quantificação dos plásticos têm-se concentrado em muitas áreas da zona costeira e do oceano aberto, mas, apesar de estarem localizadas no Gyre do Atlântico Norte, o plástico presente nas Bermudas nunca foi estudado na água ou em peixes da zona. Portanto, uma abordagem multifacetada para analisar a poluição marinha provocada pelos plásticos foi projetada para avaliar o impacto na água e nos peixes das águas das Bermudas para fornecer uma visão geral da situação da poluição marinha no país. As redes de arrasto de superfície foram usadas para determinar a densidade do plástico na superfície do oceano, tanto em locais costeiros como no exterior da ilha das Bermudas. Foram amostrados três locais onde foi avaliado quanto a biodisponibilidade de seis contaminantes metálicos (Zn, Cu, Cr, Cd, Pb e Ni), digerindo-o numa solução projetada para imitar as condições intestinais de um peixe. A solução foi então analisada usando Espectrofotometria de Absorção Atômica (EAA). Oito espécies de peixes em três níveis tróficos, variando de pequenos peixes planctivoros a predadores pelágicos maiores, foram recolhidos e dissecados quanto à presença de plástico no seu trato intestinal. O conteúdo intestinal foi digerido em hipoclorito de sódio e analisado ao microscópio para identificar a presença de plástico. Duas dessas espécies, Decapterus macarellus e Harengula humeralis, comercialmente mais valiosas e frequentemente consumidas por seres humanos nas Bermudas e no mundo todo, foram selecionadas para investigar o nível de contaminantes metálicos no tecido muscular dos peixes. Essa é a parte do peixe que é consumido pelos seres humanos, representando, portanto, o maior risco. Amostras de tecido muscular de 17 peixes foram digeridas em ácido nítrico e os níveis de metais analisados através do uso de EAA. O plástico encontrado na superfície do oceano variou entre 30.000 a 130.000 partículas / km2, 89% das quais eram microplásticas. Não foi encontrada diferença significativa entre os locais offshore e costeiros. Todas as oito espécies de peixes e 32% dos peixes individuais continham plástico, 92% dos quais eram microplásticos. A espécie que ingeriu mais plástico foi D. macarellus, uma espécie de alimentação superficial e de um grupo trófico de nível médio. As partículas encontradas foram menores que 14 mm, portanto é pouco provável que causem bloqueio gástrico, mas ainda podem causar lesões no intestino e efeitos secundários de contaminantes associados. O número de peças microplásticas encontradas no intestino dos peixes aumentou com o comprimento e o nível trófico. Essa bioacumulação e causa preocupação para espécies maiores e potencialmente para os seres humanos que frequentemente consomem esses peixes. A análise da EAA mostrou que contaminantes metálicos aderidos a partículas microplásticas ou adicionados durante a fabricação estão biodisponíveis para os peixes após digestão no intestino, permitindo que eles se acumulem nos tecidos do peixe. Os metais foram encontrados nos tecidos musculares de todos os peixes analisados. Níveis acima do valor legal de Cd foram encontrados em todos os peixes, e alguns que continham níveis perigosos de Pb e Cr. O Cd mostrou uma correlação positiva com o comprimento dos peixes, enquanto o Pb mostrou uma correlação negativa. Todos os outros metais não tiveram relação significativa com o comprimento do peixe. Os metais não essenciais, como Cd e Pb, têm a capacidade de afetar os processos metabólicos em peixes. Se os níveis de poluição continuarem a aumentar, a acumulação de metais nos peixes pode ter efeitos nocivos para a saúde e ter impacto no meio ambiente em geral. O consumo desses peixes em grandes quantidades pelos seres humanos pode potencialmente colocar as pessoas em risco de terem problemas de saúde associados a altos níveis de Pb e Cd, incluindo funções cerebrais e renais reduzidas. Os padrões na densidade microplástica na superfície do oceano foram difíceis de determinar, portanto considera-se que uma amostragem mais frequente ajudaria a revelar padrões espaciais ou temporais que poderiam ajudar a compreender o impacto do plástico ao redor das Bermudas. Tendo comprovado a presença de detritos plásticos e contaminantes metálicos no ambiente e na biota das Bermudas, pode dizer –se que esses aspetos devem ser analisados em maior profundidade no futuro para determinar em que medida estão a afectar o ambiente marinho como um todo. A presença de microplásticos e metais nas espécies e nos níveis tróficos pode representar uma ameaça à sua saúde humana devido ao consumo de peixes e seus predadores, causando preocupação de possíveis impactos sobre os seres humanos. Estudos adicionais sobre peixes comercialmente valiosos de níveis tróficos mais elevados apresentariam uma visão mais clara da ameaça a que os seres humanos estão expostos pelo consumo de peixes contaminados. Uma compreensão mais ampla dessas questões permitiria aos governos implementar leis apropriadas que visem proteger a saúde humana e a saúde dos oceanos como um todo.

Plastic was introduced massively into the world on the beginning of the 1950’s and has accumulated in terrestrial and marine environments since then. Its world-wide production almost reached 350 million tons in 2017. MPs became bioavailable to predatory filter feeding organisms and others at higher trophic levels. This study investigated the ecotoxicological effects in the gills and digestive gland of the clam Scrobicularia plana, exposed to different sizes of low density polyethylene (LDPE) microplastics with and without adsorbed benzo-a-pyrene (BaP), to evaluate the potential effect of different sizes on microplastics accumulation and of microplastics as a source of chemical contamination once ingested. S. plana was exposed to 1 mgL-1 of two different sizes of microplastics, 4-6μm and 20-25 μm, with and without BaP (at environmentally relevant concentrations) for 14 days. To determine the ecotoxicological effects a set of biomarkers were analysed: oxidative stress including the quantification of antioxidant enzymes activities (superoxide dismutase - SOD and catalase - CAT) and biotransformation enzyme activity (glutathione-S-transferases - GST), oxidative damage (lipid peroxidation - LPO), and neurotoxicity (acetylcholinesterase - AChE). The condition index was evaluated to assess the overall health status of the organism. To have a better impact perspective of these contaminants in this bivalve species an integrated biomarker response index (IBR) and a Health Index was applied. All sizes of microplastics were significantly accumulated in MPs exposed clams when compared to control and pre-exposure. In relation to antioxidant enzyme activities, SOD was noted a higher response in the gills for the bigger size of LDPE + BaP MPs. CAT activity is lower in the gills showing a decrease for smaller and bigger + BaP MPs. GST had a significant increase for the bigger size with BaP only on the 7th day. No significant differences either with size or time of exposure for the digestive gland. Oxidative damage was higher in the digestive gland for smaller virgin LDPE MPs with and without BaP. Neurotoxicity showed no inhibition responses during exposure time. Biomarkers alterations are apparently more related to the smaller size in gills and related to the virgin LDPE MPs in the digestive gland according to IBR results. As a final step a health index was performed demonstrating that the digestive gland was more affected by these microplastics. aumento de produção nas últimas décadas devido ao seu consumo excessivo, acumulando-se em zonas terrestres e marinhas. A sua produção mundial atingiu 350 milhões de toneladas em 2017, 64,4 milhões dos quais são produzidas na Europa, o segundo maior produtor de plástico (18,5 %). São imensos os impactos dos microplásticos no meio marinho e o zooplâncton é a primeira espécie-alvo tornando os microplásticos bio disponíveis para organismos filtradores e consequentemente organismos de níveis tróficos mais elevados. Este estudo teve como objetivo investigar os efeitos ecotoxicológicos nas brânquias e glândula digestiva da amêijoa Scrobicularia plana, quando expostas a diferentes tamanhos de microplásticos de baixa densidade (polietileno) com ou sem benzo-a-pireno adsorvido, com o intuito de avaliar o efeito potencial dos diferentes tamanhos de microplásticos acumulados na amêijoa e se esses microplásticos poderiam ser uma fonte de contaminação química, uma vez ingeridos. A S. plana foi exposta 1 mgL-1 de microplásticos de dois tamanhos diferentes, 4-6 μm e 20-25 μm, com e sem BaP, durante 14 dias. Para estudar esses efeitos, um conjunto de biomarcadores foram analisados, incluindo a quantificação da atividade das enzimas antioxidantes (superóxido dismutase, catalase e glutationa peroxidase), de biotransformação (glutationa-Stransferases), dano oxidativo (peroxidação lipídica), neurotoxicidade (acetilcolinesterase) e quantificação de microplásticos nas amêijoas expostas. O índice integrado de resposta a biomarcadores (IBR) e o índice de saúde (HIS) foram utilizados para avaliar o nível de stress durante o tempo de exposição. Todos os diferentes tamanhos de microplásticos foram acumulados pelas amêijoas durante o tempo de exposição, com maior significância para micropartículas menores. Em relação à atividade das enzimas antioxidantes, a atividade da SOD demonstrou maior atividade nas brânquias para os tamanhos maiores quando o BaP estava presente. A GST demonstrou um aumento significativo para o tamanho maior com BaP apenas no 7º dia de exposição. Na glândula digestiva não demonstrou diferenças significativas. A atividade da CAT é menor nas brânquias demonstrando uma diminuição para ambos os tamanhos de MPs+BaP. O dano oxidativo aumentou em ambos os tecidos. No entanto, níveis mais elevados foram observados na glândula digestiva para microplásticos de menor tamanho. A neurotoxicidade não mostrou respostas de inibição durante o tempo de exposição. Aparentemente, as alterações dos biomarcadores estão mais relacionadas ao menor tamanho das brânquias e aos MPs virgens na glândula digestiva, de acordo com os resultados do IBR. HIS demonstrou um elevado e maior impacto na saúde da glândula digestiva durante todo o tempo de exposição.

O desaparecimento do Professor Mário Ruivo, após décadas de dedicação às problemáticas do oceano, representou uma perda para toda a comunidade científica. A dimensão do seu prestígio internacional e da sua capacidade de intervenção criou, com o seu desaparecimento, um vazio difícil de colmatar. o Centro de Investigação Marinha e Ambiental (CIMA), da Universidade do Algarve, entendeu dinamizar uma reflexão abrangendo os temas do oceano e contribuindo, dessa forma, para honrar a memória de Mário Ruivo. Para tal, o CIMA desafiou os centros de investigação das universidades portuguesas que incidem as suas pesquisas nestas problemáticas, e que reconheciam a figura de Mário Ruivo como o grande impulsionador da investigação científica na área das ciências do mar, para se associarem a esta iniciativa. O resultado deste desafio pode agora ser apresentado um conjunto de textos que refletem o “estado da arte” da investigação em ciências do mar realizada pelos centros de investigação das universidades portuguesas. A anteceder essas contribuições, recolhem-se as diversas intervenções destinadas a evidenciar a personalidade de Mário Ruivo, proferidas na primeira sessão da Conferência Internacional que recuperou um dos seus criativos pensamentos: “desenvolvimento sustentável do oceano: uma utopia Útil”. Mário Ruivo integra a galeria dos doutores Honoris Causa da Universidade do Algarve. info:eu-repo/semantics/publishedVersion

The potentially detrimental impacts of plastic debris on the marine biota are numerous and diverse with deleterious physical effects recorded. Microplastics, defined as plastic particles ≤ 5mm, are of particular concern due to their ubiquitous distribution in the marine environment. Low density polyethylene accounts for ~17% of European plastic production, with use dominated by the packaging industry. This study investigated the ecotoxicological effects of exposure of low density polyethylene microplastics, with and without added contaminants, in gill tissues and haemocytes of the peppery furrow shell clam, Scrobicularia plana. Environmentally relevant concentrations of contaminants, benzo[a]pyrene, oxybenzone, and perfluorooctane sulfonic acid, were adsorbed to microplastics to evaluate the potential role of plastic particles as a source of chemical contamination once ingested. S. plana were exposed to microplastics at a concentration of 1 mgL-1 for 14 days. To clarify any effects of exposure, a set of biomarkers were employed, including the quantification of antioxidant (superoxide dismutase, catalase, glutathione peroxidase) and biotransformation (glutathione-S-transferases) enzyme activities, oxidative damage (lipid peroxidation levels), genotoxicity (single and double strand DNA breaks) and neurotoxicity (acetylcholinesterase activity). Neither a genotoxic nor an inhibitory neurotoxic effect was recorded. The dominant response in catalase and glutathione-S-transferase was attributed to virgin microplastics, suggesting the observed effects were due to physical ingestion and the potential mechanical injuries that result. Superoxide dismutase and lipid peroxidation, showed an increase in activity in contaminated microplastic treatments relative to virgin microplastic, suggesting a synergistic effect of physical ingestion and chemical exposure. A reduction in glutathione peroxidase activity was observed in contaminated microplastic treatments, compared to virgin microplastic, indicating an antagonistic effect may have occurred. Further analysis is needed to confirm the bioavailability of microplastics and that the observed biomarker responses are a result of microplastic exposure, and chemical exposure in the case of superoxide dismutase and lipid peroxidation.

Demographic attributes of the urban society have prompted a milestone shift towards structural aging of global population and increase of life expectancy, crucial to the prominence of cancer as one of the non-communicable diseases leading mortality. Currently, cancer diseases were accountable for about 9.6 million deaths in 2018, with concerning increasing projections of cancer incidence and mortality, by 2030, at a greater proportion in developing countries. As a result, there is an increasing trend of production and consumption of pharmaceuticals applied in cancer treatments. Once administered and metabolized, such drugs are excreted into waterways following to waste water treatment plants (WWTPs), ending up in freshwater and coastal ecosystems, where they can be found at a sub ng to ng L-1 range. Anticancer drugs are designed to damage DNA and disrupt mechanisms of its transcription, replication and synthesis, as well as suppress the cell´s defense, ultimately causing cell death. In cancer therapy, drugs are typically administered in a combinatory cocktail, that covers different molecular targets, reducing the risk of clonal selection based upon cell resistance to a single drug. However, these chemicals may bring potential toxicity if discharged into the aquatic environment, both in temperate and tropical zones, particularly in the benthic compartment, where they are expected to accumulate. In this sense, the present thesis aimed to assess the effects of anticancer agents of different classes, namely the cytotoxic platinum-based cisplatin (CisPt), the alkylating agent cyclophosphamide (CP) and the endocrine disruptor tamoxifen (TAM), on non-target benthic marine species under realistic environmental concentrations, at individual and combined exposures. For this purpose, a multi-biomarker approach was applied including the assessment of behavioural responses, oxidative stress, biotransformation, neurotoxicity, lipid peroxidation and genotoxicity in the temperate polychaete Nereis diversicolor, in addition to the evaluation of acute and chronic effects of drugs in tropical and representative benthic organisms: the sea urchin Echinometra lucunter, the polychaete Scolelepis squamata and the amphipod Tiburonella viscana from the Brazilian coast. The main results revealed that single drug exposures caused alteration of AChE activity, oxidative stress and oxidative damage and, ultimately, DNA damage in N. diversicolor. Besides, alterations in its burrowing behaviour also occurred, as an ecological outcome. These effects were more pronounced in organisms under CisPt at 100 ng Pt L-1, CP at 1000 ng L-1 and TAM at 0.5 ng L-1. Findings from bioassays with N. diversicolor conducted with drugs in tertiary mixtures indicated that each biomarker effect respond differently, according to the trends proposed by models of drugs´s interaction. Toxicity did not increase in a dose-response manner but showed different patterns of effects, in a way that the highest DNA damage was observed at the set of lowest concentrations (Mixture A), an absence of oxidative stress at the intermediary drug levels (Mix B and C), with a potential dominance of TAM´s MoA in organisms exposed to Mixture C and D, suggesting an antagonist interaction between the cytotoxic drugs. Therefore, the effects ruled by single-drug MoAs cannot provide estimations and protective measures for a prospective ERA regarding scenarios of their combination in the environment. Although evidence on estrogen receptors expression is still not disclosed for the herein selected biological models, determination of biochemical and genotoxic outcomes from TAM exposure are highlighted, since it is assumed to comprise a targeted therapy on nuclear estrogen receptors. Anticancer drugs´ concentrations that triggered the above-mentioned responses are potentially present in coastal environments, even more prone to be encountered in developing regions, where technologies of WWTPs are not efficient or are lacking. Accordingly, effects regarding the bioassays conducted with the tropical counterparts showed a non-monotonic reduction of viable pluteus larvae of E. lucunter, at CisPt and CP treatment respectively at the range from 0.1 to 10 ng Pt L-1, and from 50 to 500 ng CP L-1, in contrast to the increasing reduction of embryo larval development under TAM exposure, significant over the whole range of concentrations. In polychaetes S. squamata, a significant acute toxicity was exerted at the higher pharmaceutical doses (Mix C and D). In the amphipod T. viscana demonstrated a higher sensitivity to pharmaceuticals, presenting a significant non-linear reduction of survival in Mix B and D, as a potential outstanding effect of TAM when present as mixtures. By virtue of the non-monotonicity addressed in the dose-responses relationships reported in all bioassays, another concern stands out on the urgency to the development of a risk analysis and safety assessment designated to anticancer drugs. Atualmente, a dinamica demográfica global demonstra uma excepcionl tendência de transição regida pelo envelhecimento populacional e pelo aumento da esperança média de vida. Estes fatores, combinados a atributos sociais relacionados aos hábitos modernos e exposição a fatores de risco (e.g. dieta inapropriada, tabaco, sedentarismo, consumo de álcool, agentes infecciosos), aliados à hereditariedade, contribuem para um significativo aumento da incidência dos casos de cancro, classificado como a doença mais preocupante do século, após os distúrbios cardiovasculares. Atualmente, o cancro representa 21,7% dos casos de morte a nível mundial, com projeções preocupantes para 2030, e maiores proporções de incidência em países em desenvolvimento. Dessa forma, estima-se uma consequente expansão na necessidade de produção e consumo de medicamentos anticancerígenos em todo o mundo, com aumento anual entre 6 – 8% estimado para o ano de 2018, comparado com os 6,5% nos últimos 5 anos. Após o consumo, via administração oral ou intravenosa, os fármacos anticancerígenos são excretados na sua forma parental e metabolizada através de efluentes hospitalares e industriais, bem como por descargas de esgotos provenientes de estações de tratamento de águas residuais (ETARs), as quais não possuem tecnologia adequada para a remoção de moléculas orgânicas complexas. Dessa forma, as águas superficiais e marinhas são os destinos finais desses medicamentos. Esta classe terapêutica atua sobre biomoléculas e componentes celulares críticos à proliferação celular, tais como DNA, RNA, proteínas, membrana fosfolipídica, microfilamentos do citoesqueleto e sinalização celular, a fim de causar danos irreversíveis e morte celular. Contudo, estes alvos não são específicos de células tumourais, pois, as drogas interferem em células proliferativas normais, como as dos organismos aquáticos. Apesar da crescente quantidade de informação envolvendo fármacos no âmbito da ecotoxicologia aquática, verifica-se uma escassez de dados sobre o impacto de drogas anticancerígenas no meio marinho. Em países em desenvolvimento, onde são escassas as políticas de saneamento ambiental e a implementação de infraestruturas avançadas em ETARs, o cenário de risco ambiental torna-se ainda mais elevado frente à contaminação por estes fármacos. Além disso, a investigação acerca dos efeitos de fármacos em organismos nativos de ambiente (sub)tropical é escassa, e ausente relativamente aos anticancerígenos, dentro de um âmbito em que os critérios de qualidade ambiental em países em desenvolvimento são baseados em extrapolações de respostas geradas em organismos de zonas temperadas da Europa e América do Norte. O sedimento consiste num compartimento de destino final das substâncias introduzidas nos ecossistemas aquáticos, capaz de acumulá-las em níveis muito mais elevados do que aqueles observados na coluna de água adjacente. Além de atuarem como repositório de compostos químicos, os sedimentos atuam também como fonte de poluição após eventos de remobilização. Portanto, por meio do contato com a água intersticial e material particulado, as espécies bentónicas estão constantemente expostas a misturas de compostos químicos. Dessa forma, a presente tese teve como objetivo avaliar a toxicidade de fármacos anticancerígenos, globalmente administrados em coquetéis no tratamento contra o cancro, em organismos marinhos bentónicos representativos de zonas temperadas e tropicais. Estes organismos foram expostos a drogas individualmente e em misturas, a concentrações ambientalmente relevantes. Os fármacos selecionados para tal foram os citotóxicos cisplatina (CisPt – 0,1 a 100 ng Pt L-1) e ciclofosfamida (CP – 10 a 1000 ng L-1), aplicadas no tratamento de tumoures sólidos (e.g. ovário, pulmão e bexiga), e o disruptor endócrino tamoxifeno (TAM - 0,5 a 100 ng L-1), mundialmente aplicado no tratamento do cancro da mama. Foram usados como modelos os poliquetas Nereis diversicolor de ambientes marinhos temperados e o ouriço-do-mar Echinometra lucunter, o anfípoda Tiburonella viscana e o poliqueta Scolelepis squamata característicos de ambientes tropicais. Nas experiências de exposição com N. diversicolor, que tiveram a duração de 14 dias, avaliaram-se as respostas de biomarcadores de estresse oxidativo (superóxido dismutase -SOD; catalase – CAT; enzima de fase II glutationa-S-transferase – GST; glutationa peroxidase - GPx), dano oxidativo (peroxidação lipídica - LPO), de efeito neurotóxico (atividade da enzima acetilcolinesterase - AChE), genotoxicidade por dano ao ADN, e alteração do comportamento de escavação. Relativamente aos organismos de ambientes bentônicos tropicais foram efetuados ensaios agudos (mortalidade) e crônicos (desenvolvimento embrio-larval). Os resultados obtidos indicaram que as drogas anticancerígenas, expostas individualmente, causam alterações neutotóxicas significativas, estresse e dano oxidativo e genotoxicidade em N. diversicolor. Além disso, registram-se alterações no comportamento de escavação que podem comprometer a proteção da espécie aos predadores presentes na superfície do sedimento, com consequências a nível ecológico. Estas respostas foram mais significativas em organismos expostos a CisPt (100 ng Pt L-1), CP (1000 ng L-1) e TAM (0,5 ng L-1). Relativamente ao bioensaio conduzido em misturas ternárias, constatou-se que o perfil de toxicidade não ocorreu de maneira monotónica. A mistura contendo os anticancerígenos em menor concentração (Mistura A) foi responsável pelo maior grau de dano em ADN, enquanto que nas concentrações intermedias (Misturas B e C) não se registou estresse oxidativo. Comparando-se com os resultados obtidos na exposição aos fármacos individualmente, as misturas C e D indicaram uma potencial predominância dos efeitos do TAM, com efeito antagônico sobre CisPt e CP. Assim, pode-se inferir que as respostas desencadeadas pelo modo de ação dos fármacos presentes individualmente não são consistentes para gerar estimativas de medidas de proteção de avaliação de risco ambiental relativamente a misturas destes compostos. Os efeitos causados pela concentração do anticancerígeno TAM (0,5 ng L-1), individualmente ou em misturas, indicaram um modo de ação por meio da intrusão da pró-droga na membrana celular. Logo, apesar da ausência de evidências referente à expressão de recetores de estrogénio nos modelos biológicos selecionados, a terapia administrada com TAM é também potencialmente tóxica em organismos não alvos da droga. As concentrações das drogas, responsáveis por desencadear as respostas de toxicidade aguda, foram detetadas em ambientes temperados, e são encontradas em zonas costeiras tropicais. Significativa redução do desenvolvimento embrio-larval do ouriço E. lucunter foi verificada nos bioensaios conduzidos com CisPt e CP, respectivamente em concentrações entre 0.1 a 10 ng Pt L-1 e 50 a 500 ng CP L-1, de maneira não-monotónica. Em contrapartida, o ensaio com TAM indicou uma resposta monotónica de redução significativa da viabilidade larval com o aumento da concentração da droga. O ensaio conduzido com misturas e poliquetas S. squamata demonstrou significativa toxicidade aguda com o aumento da concentração (Misturas C e D), apesar de uma sensibilidade inferior aos anfípodas T. viscana, os quais demonstraram uma redução significativa e não-linear da sobrevivência nas misturas B e D, como potencial efeito da ação do TAM. Devido aos perfis de toxicidade e dose-resposta não-monotónicos reportados em todos os bioensaios conduzidos com concentrações-traço ambientalmente relevantes, destaca-se a vulnerabilidade de espécies costeiras às misturas desses contaminantes emergentes, bem como à urgência de medidas preventivas à entrada desses compostos no meio marinho e ao desenvolvimento ferramentas de avaliação de risco ambiental especialmente dirigida a esses fármacos de expressiva toxicidade. The present thesis was financed and supported by the Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq - Brazil), through the Ciência Sem Fronteiras Program (202360/2014-8)

O desaparecimento do Professor Mário Ruivo, após décadas de dedicação às problemáticas do oceano, representou uma perda para toda a comunidade científica. a dimensão do seu prestígio internacional e da sua capacidade de intervenção criou, com o seu desaparecimento, um vazio difícil de colmatar. O Centro de Investigação Marinha e Ambiental (CIMA), da Universidade do Algarve, entendeu dinamizar uma reflexão abrangendo os temas do oceano e contribuindo, dessa forma, para honrar a memória de Mário Ruivo. Para tal, o CIMA desafiou os centros de investigação das universidades portuguesas que incidem as suas pesquisas nestas problemáticas, e que reconheciam a figura de Mário Ruivo como o grande impulsionador da investigação científica na área das ciências do mar, para se associarem a esta iniciativa. info:eu-repo/semantics/publishedVersion

Dissertação de mestrado, Oncobiologia - Mecanismos Moleculares do Cancro, Departamento de Ciências Biomédicas e Medicina, Universidade do Algarve, 2017 O aumento da incidência de cancro a nível mundial resultou na maior produção, consumo e libertação para o ambiente aquático de fármacos entre os quais os citotóxicos. Estes fármacos têm um modo de ação que não é totalmente direcionado às células cancerígenas, sendo tóxico para as células saudáveis que se dividem rapidamente através da alquilação do seu ADN. No ambiente aquático, estes fármacos são ingeridos por organismos não-alvo como bivalves ou peixes. Esses organismos compartilham receptores e mecanismos de resposta semelhantes aos dos humanos devido a conservação de biomoléculas durante a evolução pelo que, esses fármacos podem também induzir toxicidade nestas espécies quando ingeridos mesmo não se tratando de organismos alvo. Os mexilhões são bivalves que apresentam elevada capacidade de filtrar grandes volumes de água e, têm sido utilizados como oesganismo modelo para avaliar a presença destes compostos no meio aquático e em particular no meio marinho. Neste trabalho analisaram-se os efeitos ecotoxicológicos in vitro e in vivo da ciclofosfamida (fármaco citotóxico) nos mexilhões marinhos Mytilus galloprovincialis. A avaliação da toxicidade induzida pela ciclofosfamida foi feita através da quatificação de biomarcadores como o stress oxidativo, enzimas de biotransformação, atividade neuronal,peroxidação lipídica (LPO), viabilidade cellular e genotoxicidade. A citotoxicidade provocada pela ciclofosfamida em hemócitos de mexilhões foi comparada com a citotoxicidade provocada em linhas celulares humanas. Verificou-se que a exposição crónica a ciclofosfamida provocou nos mexilhões citotoxicidade, danos no ADN e alterações na homeostase celular. Tais resultados demonstram que de facto, a presença desses fármacos no ambiente aquático causa impactos sobre a fauna que podem ser irreversíveis.

Nanotechnology is found in many aspects of modern life, and its applications are continuously increasing. Engineered nanomaterials (ENMs) have helped improve the quality of life as well as economic growth. Quantum dots (QDs) are ENMs with unique optical and biofunctional properties, known to be useful in nanomedicine, biology and electronics. Of emerging concern is the fate of these ENMs, as they can enter the marine environment and prompt short-term and long-term effects on marine organisms. Tissue-specific responses in mussels have been studied, however knowledge on the effect of these ENMs in the gonads and possible effects on gametogenesis is scarce. The aim of this study was to assess the ecotoxicity of CdTe QDs (2 – 7 nm) in the gonads of the marine mussel Mytilus galloprovincialis, in comparison with its dissolved counterpart. Mussels were exposed to CdTe QDs and dissolved Cd for 14 days at 10μgCd.L-1. Cd accumulation, oxidative stress (superoxide dismutase - SOD, catalase - CAT, glutathione peroxidase - GPx, glutathione S-transferase - GST) and oxidative damage (Lipid peroxidation – LPO), were analysed in the gonads looking for a distinction between male and female responses. Results show that both Cd forms caused antioxidant responses to change in both male and female gonads, wherein QDs are more pro-oxidant when compared to dissolved Cd. In male mussels, QDs induced higher Cd accumulation than its dissolved counterpart, whilst both Cd forms showed high Cd accumulation in females. SOD, CAT, GPx and GST activities, in both male and female mussels, decreased after exposure to QDs, wherein females are the main sex affected. Females undergo oxidative damage after three days of exposure to QDs, shown by an 18.6-fold increase in LPO levels. Males also undergo oxidative damage due to exposure to QDs, with a gradual increase in LPO levels throughout exposure period. Overall, QDs mediated toxicity is time and sex-dependent, wherein QDs effect on females is prominent after a short period of exposure, whilst in males, QDs toxicity is more noticeable after a longer time of exposure. Results predominately show that females are the sex most affected by CdTe QDs. Female gonads have twice as much lipid content compared to males, and these lipid contents are important sources of energy iii during gametogenesis and for embryo and larval development. Therefore, there is a rising concern on how gametes are affected and the potential changes at the cellular level that they may undergo, making it crucial to understand the effects of ENMs on gametogenesis, fertilization success, embryogenesis and larval development, as these may have serious impacts to population sustainability and ecosystem health. A nanotecnologia trata da manipulação da matéria a nível atómico e molecular sendo que, atualmente as suas aplicações são diversas e contribuem para o melhoramento da qualidade de vida e a tendência para o aparecimento de novas aplicações revela ser promissor. Os nanomateriais manufaturados (ENMs) são componentes utilizados em produtos consumíveis, em tecnologia informática, equipamentos químicos e em medicina. Dentro dos ENMs existem os pontos quânticos (“quantum dots” – QDs) que são nanocristais semicondutores com propriedades óticas e biofuncionais, úteis para as mais variadas áreas como a medicina, a biologia ou a eletrónica. A nível da estrutura geral, um ponto quântico é constituído por um núcleo inorgânico com um material semicondutor (e.g. CdS ou CdTe), um invólucro inorgânico com um material semicondutor (e.g. ZnS) e com um gap de energia distante, à superfície é constituído por um revestimento orgânico aquoso (e.g. -ROOH). O invólucro dos QDs protege o núcleo de fenómenos como a oxidação ou a degradação, enquanto os ligandos à superfície aumentam a solubilidade e compatibilidade na água. As características abióticas do ambiente aquático tais como o pH, a força iónica, as radiações eletromagnéticas e UV, promovem diferentes transformações físico-químicas na superfície dos QDs, alterando o seu comportamento e o seu destino no meio aquático. Contudo, tem havido uma maior preocupação sobre o destino desses ENMs uma vez que poderão acabar no oceano e provocar efeitos, a curto e longo prazo, indesejáveis para os organismos marinhos sendo importante garantir que o potencial efeito tóxico seja adequadamente estudado e compreendido.

Seabirds are very useful and trustful indicators of environmental pollution and allow researchers to study the dynamics of contaminants in marine ecosystems. More specifically, marine birds can be suitable bioindicators to assess the environmental conditions which characterize areas of interest. Their ecological features correspond immediately and intensely to environmental changes and food supplies, two parameters that are fundamental to assign them as bioindicators. Seabird species can be used also as indicators of fishery supplies since diet composition reflects prey availability and abundance fluctuation of prey appearance, which may also alter seabirds foraging strategy and their distribution pattern. Additionally, potential fluctuations of fish stocks may cause significant population decline to seabirds, specifically to those which constitute generalist or specialist piscivorous species . As a consequence, seabirds is a taxonomically varied group which constitutes the most sensitive indicator between avifauna for monitoring environmental changes caused by natural forces and/or human activities . Information regarding fish stock changes and piscatorial activities such as fisheries overexploitation and supply of discarded unsaleable bycatch can also be obtained by studying seabird behavior, but requires detailed knowledge of marine birds biology and their correspondence to food supply changes. However it is important to highlight that data related to the quantities and the composition of items discarded and potentially used as an additional food source for scavenging seabirds, are very limited in the Eastern Mediterranean Sea. Moreover, seabirds constitute top marine predators, depended exclusively on aquatic environments where they face toxic risk by external contact, by inhalation, and particularly by ingestion of food and water. Thus, long-lived seabirds may act as a bio-indicator for chemical pollution of different origin since they accumulate a wide range of chemical components and other forms of marine pollutants Consequently, these species offer opportunities to detect and assess in a long term basis, toxicological effects of pollutants in marine ecosystems. For example, one of their ecological features that could be affected by chemical pollution, is their population size that varies slightly between years. Juvenile growth rates, hatching success, breeding success, and any behavior change during the incubation period, can be affected by toxic pollutant contamination in the marine foraging areas used during breeding season. Many seabird species accumulate high concentrations of contaminants in their organism. Taking into consideration that are in the highest place of trophic chain, seabirds are suitable “screens” of pollutants that are being amplified via the trophic chain. Also, it has been already proved that they are bioindicators of metal pollutants and used for the determination of origin of mercury in marine trophic levels. Concentrations of metals are often reported for adult birds, but less often for chicks or fledglings. However, juveniles have been proposed as particularly useful indicators for pollution, as they concentrate metals during a specific period of time and from local and definable foraging areas around colony. The target species, namely Scopoli’s Shearwater (Calonectris diomedea) is a pelagic, long lived, migratory seabird, with particularly high degree of site tenacity and mate fidelity. It is characterized as a highly vagrant species according to its pelagic and wide-ranging distribution. More specifically, the breeding sites of this species are located in the Mediterranean basin whereas its wintering grounds are located in the pelagic and coastal equatorial areas of the eastern Atlantic. Its diet mainly includes pelagic and mesopelagic fishes, squids, crustaceans and occasionally zooplankton. These marine organisms can be found in shallow waters and near reefs, and constitute the most common prey caught in shallow waters or near the sea surface. Greece hosts a significant number of Scopoli’s Shearwater colonies on uninhabited islets, spread mainly in central and southern Aegean Sea, southern and northern Ionian Sea and around Crete. Our study area, the Strofades Island complex (37° 15’ N, 21° 00’ E) is a remote group of two small low islets and several rocks, located in the southern Ionian Sea, 32 nm south of Zakynthos Island and 26 nm west of the Peloponnese. The two main islets (Stamfani and Arpyia) host the largest greek colony of the species (about 5,550 breeding pairs), cover an area of 4 km2 and constitute part of the National Marine Park of Zakynthos. Data for metal contamination in seabirds originated from the Strofades Islands are barely exist. One of the aims of this study will be to provide baseline data for metal concentration levels in Scopoli’s Shearwater collected in one of the biggest colonies in Greece for comparative analyses of inter-specific and geographical differences in bioaccumulation.In the present study levels of cadmium (Cd), lead (Pb), copper (Cu), cobalt (Co), nickel (Ni), manganese (Mn) and zinc (Zn) were investigated as potential chemical stressors in the blood of juveniles and adults Scopoli’s Shearwaters in Strofades Island complex colony, in Greece. Blood samples were collected from both juveniles and adult Scopoli’s Shearwaters individuals, during 7 different breeding seasons between 2007 and 2014. The samples were collected in three sub-colonies from the western, southern and eastern part of the Stamfani Island, where fledglings and breeders were captured by hand. An amount of 0.2-0.5 ml per blood sample was collected using a heparinsed syringe and kept in eppendorf vials with ethyl alcohol as preservative. A total number of 238 samples were collected, from which 182 were from juveniles. The process of metal analysis of blood samples involved sample preparation, digestion and metal quantification. The digestion was performed using hot plate and the quantification of metal content was performed by Graphite furnace atomic absorption spectroscopy. The accuracy of the method was verified by analyzing duplicates of the same amount of certified reference material of blood serum. Blanks were also prepared with and acidified Milli-Q water solution with 0.2% HNO3 and treated in the same way to check for any contamination. Statistical differences of metal concentrations were investigated along with relationships with age, gender and nesting site. From toxic metals, cadmium (Cd) ranged between 0.01-0.02 μg/g and lead (Pb) between 0.07-0.53 μg/g, which were close to the respective European standards. Concentrations of essential metals were generally closed to basal levels, compared with other studies. Statistical analysis in juveniles and adults revealed that in relation to body mass there is no significant relationship between the weight of individuals and metals. All metals showed a significant difference with the years. Statistical results indicate significant sexual differences for Cd, Co, Mn, Pb and Zn for both juveniles and adults. Testing for correlation with nesting sites show significant differences for most of the tested metals (Cd, Co, Cr, Mn, Ni, Pb and Zn). Principal Component Analysis (PCA) were used to detect the relationships between metal concentrations (Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Zn), year, sex and site of for juvenile and adult birds from Strofades Island colony. Results of PCA showed that they represent 34.82% of variance with PC1 representing (18.76%) and PC2 (16.05%). Metal levels tested do not seem to have adverse effects on studied population, but diet analysis of the species will be helpful towards the better understanding of metal uptake. As aves marinhas são indicadores muito úteis e fiáveis da poluição ambiental e permitem aos inves9gadores estudar a dinâmica dos contaminantes nos ecossistemas marinhos. Mais especificamente, as aves marinhas podem ser bioindicadores adequados para avaliar as condições ambientais que caracterizam as áreas de estudo. As suas caracterís9cas ecológicas correspondem de forma imediata e intensa às mudanças ambientais e as dietas, dois parâmetros que são fundamentais para atribuílos como bioindicadores. As espécies de aves marinhas podem ser usadas também como indicadores dos recursos pesqueiros, uma vez que a composição da dieta reflete a disponibilidade de presas e a flutuação da abundancia das mesmas, o que também pode alterar a estratégia de procura de alimento das aves marinhas e seu padrão de distribuição. Adicionalmente, as potenciais flutuações dos stocks haliêu9cos podem causar o declínio significa9vo das populações de aves marinhas, em par9cular aquelas cons9tuídas por espécies piscívoras generalistas ou especializadas. Como consequência, as aves marinhas são um grupo taxonomicamente variado sendo o indicador mais sensível entre a avifauna para monitorizar as mudanças ambientais causadas por forças naturais e ou a9vidades humanas. Informações sobre mudanças nos stocks de pescado e a9vidades piscatórias, como a sobre-exploração das pescarias e o fornecimento de capturas acessórias descartáveis também podem ser ob9das através do estudo do comportamento das aves marinhas, mas requerem conhecimento detalhado da biologia das mesmas e a sua correspondência com as mudanças no fornecimento de alimentos. No entanto, é importante ressaltar que os dados referentes às quan9dades e à composição dos itens descartados e potencialmente u9lizados como fonte de alimento adicional de aves marinhas, são muito limitados no Mediterrâneo Oriental. Além disso, as aves marinhas fazem parte do topo da cadeia de predadores marinhos, dependendo exclusivamente de ambientes aquá9cos em que enfrentam riscos tóxicos por contato externo, por inalação e, par9cularmente, por ingestão de alimentos e água. Assim, as aves marinhas com uma longevidade longa podem atuar como um bioindicador de poluição química de diferentes origens, uma vez que acumulam uma ampla gama de componentes químicos e outras formas de poluentes marinhos. Consequentemente, essas espécies oferecem oportunidades para detetar e avaliar a longo prazo, efeitos toxicológicos dos poluentes nos ecossistemas marinhos. Por exemplo, uma das suas caracterís9cas ecológicas que pode ser afetada pela poluição química, é o tamanho da população que varia ligeiramente de ano para ano. As taxas de crescimento dos juvenis, o sucesso da incubação, o sucesso da reprodução e qualquer mudança de comportamento durante o período de incubação podem ser afetados pela contaminação tóxica de poluentes nas áreas de alimentação u9lizadas durante a época de reprodução. Muitas espécies de aves marinhas acumulam altas concentrações de contaminantes no organismo. Tendo em consideração que estão no topo da cadeia trófica, as aves marinhas são “monitores” adequadas de poluentes que se amplificam através da cadeia trófica. Além disso, já foi provado que são bioindicadores de poluentes metálicos, u9lizados para a determinação da origem do mercúrio em níveis tróficos marinhos. Concentrações de metais são frequentemente relatadas para aves adultas, mas menos frequentemente para juvenis ou crias. No entanto, os juvenis foram propostos como indicadores par9cularmente úteis para a poluição pois concentram metais durante um período de tempo específico em áreas de alimentação definidas em torno da colônia. As espéciesalvo, nomeadamente a Shearwater de Scopoli (Calonectris diomedea), são aves marinhas migratórias pelágicas, de grande longevidade, com um grau par9cularmente alto de tenacidade no local e fidelidade ao companheiro. Caracteriza-se como uma espécie deambulante de acordo com sua distribuição pelágica e abrangente. Mais especificamente, os locais de reprodução desta espécie estão localizados na bacia do Mediterrâneo, enquanto os seus terrenos de invernagem estão localizados nas áreas equatoriais pelágica e costeira do Atlân9co Este. A dieta inclui principalmente peixes pelágicos e meso pelágicos, lulas, crustáceos e ocasionalmente zooplâncton. Estes organismos marinhos podem ser encontrados em águas rasas e perto de recifes, e cons9tuem a presa mais comum capturada em águas pouco profundas ou perto da super[cie do mar. A Grécia hospeda um número significa9vo de colônias de Shearwater de Scopoli em ilhas e ilhotas desabitadas, espalhadas principalmente no Mar Egeu central e meridional, no Mar Jónico do Sul e do Norte e em torno de Creta. A área de estudo deste trabalho, o complexo da Ilha de Strofades (37 ° 15 'N, 21 ° 00' E) é um grupo remoto de duas pequenas ilhotas baixas e várias rochas, localizadas no Mar Jónico do Sul, 32 milhas náu9cas ao sul da Ilha de Zakynthos e 26 milhas náu9cas a oeste do Peloponeso. As duas ilhotas principais (Stamfani e Arpyia) são a principal colônia grega da espécie (cerca de 5.550 casais de reprodutores), cobrem uma área de 4 km2 e cons9tuem parte do Parque Nacional Marinho de Zakynthos. Os dados de contaminação por metais em aves marinhas originadas nas Ilhas Strofades são escassos. Um dos obje9vos deste estudo será fornecer dados de referencia para os níveis de concentração de metais na Shearwater de Scopoli recolhidos em uma das maiores colônias na Grécia para análises compara9vas de diferenças interespecíficas e geográficas em bioacumulação. No presente estudo, os níveis de cádmio (Cd), chumbo (Pb), cobre (Cu), cobalto (Co), níquel (Ni), manganês (Mn) e zinco (Zn) foram inves9gados como potenciais fatores de stress químico no sangue de juvenis e adultos Scopoli's Shearwaters no complexo da colonia da ilha Strofades, na Grécia. Foram recolhidas amostras de sangue de juvenis e indivíduos Shearwaters de Scopoli adultos, em 7 épocas de reprodução diferentes entre 2007 e 2014. As amostras foram recolhidas em três sub-colonias da parte oeste, sul e leste da ilha de Stamfani, onde as crias e os reprodutores foram capturados à mão. Foi recolhida uma quan9dade de 0,2-0,5 ml de sangue em cada exemplar usando uma seringa com heparina e mantendo em frascos eppendorf com álcool ellico como conservante. Foram recolhidas um total de 238 amostras, das quais 182 eram de juvenis. O processo de análise de metais nas amostras de sangue envolveu a preparação de amostras, digestão e quan9ficação de cada metal. A digestão foi realizada com placa quente e a quan9ficação do conteúdo metálico foi realizada por espectroscopia de absorção atômica em forno de grafite. A precisão do método foi verificada analisando duplicados com a mesma quan9dade de material de referência cer9ficado de soro sanguíneo. Os brancos de reagente também foram preparados com solução de água Milli-Q acidificada com 0,2% de HNO3 e tratados da mesma maneira para verificar qualquer contaminação. As diferenças estals9cas das concentrações de metal foram inves9gadas e correlacionadas com idade, gênero e local de nidificação. Entre os metais tóxicos, o cádmio (Cd) variou entre 0,01-0,02 μg /g e chumbo (Pb) entre 0,07-0,53 μg/g, próximo dos padrões europeus. As concentrações de metais essenciais foram geralmente baixas , em comparação com outros estudos. A análise estals9ca em juvenis e adultos revelou que, em relação à massa corporal, não há relação significa9va entre o peso de indivíduos e a concentração de metais. Todos os metais apresentaram uma diferença significa9va com os anos. Os resultados estals9cos indicam diferenças entre sexos significa9vas para Cd, Co, Mn, Pb e Zn para jovens e adultos. O teste de correlação com os locais de nidificação mostra diferenças significa9vas para a maioria dos metais testados (Cd, Co, Cr, Mn, Ni, Pb e Zn). A Análise de Componentes Principais (PCA) foi u9lizada para detetar as relações entre as concentrações de metal (Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Zn), ano, sexo e local para aves juvenis e adultas da colônia da Ilha de Strofades. Os resultados da PCA mostraram 34,82% de variância, com PC1 representando (18,76%) e PC2 (16,05%). Os níveis de metais testados não parecem ter efeitos adversos na população estudada, mas a análise da dieta das espécies será ú9l para uma melhor compreensão da absorção dos metais.

Tese de Doutoramento, Ciências do Mar, da Terra e do Ambiente, Ramo: Ciências e Tecnologias do Ambiente, Especialização em Ecotoxicologia, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2016 Nanotechnology and use of engineered nanomaterials (ENMs) may improve life quality, economic growth and environmental quality, but their environmental risk in the marine environment is scarce. Properties of quantum dots (QDs), namely small size, unique optical and biofunctional properties, allow their use in nanomedicine, biology and electronics, but also confer different toxicity compared to its dissolved counterparts. Accordingly, this thesis assessed the toxicokinetics (TK), mode of action (MoA) and toxicity of CdTe QDs (10 μg Cd L-1) in the marine mussel Mytilus galloprovincialis, compared to dissolved Cd for 21 days followed by 50 days depuration. For this purpose, Cd distribution in different mussel tissues, subcellular fractions and biodeposits were analysed, TK parameters estimated (accumulation and elimination rates, bioconcentration factor and half-life time) and multibiomarkers assessed: immunotoxicity (density, viability and differential cell count of hemocytes), cytotoxicity (lysosomal membrane stability - LMS), genotoxicity (DNA damage and nuclear anomalies), oxidative stress (superoxide dismutase - SOD, catalase - CAT, glutathione peroxidase - GPx and glutatione-S-Transferase - GST), metal exposure (metallothionein - MT), oxidative damage (lipid peroxidation - LPO), tissue-level biomarkers (17 histomorphometric parameters of digestive tubules, inflammatory and histopathological conditions indices) and proteomic responses. Results showed that the digestive gland plays an important role in storage, metabolism and detoxification of QDs, while gills have similar functions for dissolved Cd and the hemolymph in transport, distribution and regulation of QDs. Tissue specific metabolism patterns and nano-specific effects were identified, wherein the MoA and toxicity of QDs in mussels is time dependent and involve oxidative stress, immune response, DNA damage and differential protein expression. Mussels were unable to completely eliminate the QDs (t1/2 > 50 days), highlighting their potential source of toxicity for human health and environment. M. galloprovincialis is a significant target of QDs ecotoxicity and represent a suitable biomonitor for assess their environment risk. A nanotecnologia e o uso de nanomateriais manufaturados (NMs) podem melhorar a qualidade de vida, o crescimento económico e a qualidade ambiental. Contudo, o rápido desenvolvimento e uso dos NMs em vários produtos levantam preocupações sobre a sua libertação no ambiente, em especial em águas residuais e no ambiente marinho, ao mesmo tempo em que o conhecimento sobre seu risco ambiental permanece escasso. Dentre os NMs, os pontos quânticos (“quantum dots” - QDs) são nanocristais semicondutores com ampla aplicação na nanomedicina, biologia e eletrónica devido às suas propriedades físico-químicas, tais como tamanho (1 - 10 nm), propriedades ópticas e eletrónicas e capacidade de bioconjugação. Entretanto, as propriedades nano-específicas dos QDs podem também induzir toxicidade diferente da comparada com a sua contraparte dissolvida. Por conseguinte, esta dissertação avaliou a toxicocinética (TK), o modo de ação (MoA) e a toxicidade dos CdTe QDs no mexilhão marinho Mytilus galloprovincialis, em comparação com o Cd dissolvido. Inicialmente, as características dos QDs, seu comportamento e destino na água do mar foram analisados em termos de forma, tamanho, diâmetro hidrodinâmico, carga superficial (potencial zeta), índice de poli-dispersão, ponto isoelétrico, cinética de agregação/aglomeração, estabilização com diferentes tipos matéria orgânica natural (NOM), taxa de sedimentação e taxa de dissolução. Para análise da toxicocinética dos QDs em comparação com sua parte dissolvida, os mexilhões M. galloprovincialis foram expostos (a uma mesma concentração ambientalmente relevante de Cd, 10 μg Cd L-1) a QDs e a Cd dissolvido durante 21 dias, seguido de um período de depuração de 50 dias, juntamente com um grupo controlo. A cinética de acumulação e eliminação do Cd foi analisada em diferentes tecidos (brânquias, glândula digestiva, hemolinfa e resto), frações subcelulares (fração insolúvel, fração das proteínas de elevado peso molecular e fração das proteínas de baixo peso molecular) e biodepósitos dos mexilhões (fezes e pseudofezes) por espectrometria de absorção atómica com forno de grafite, seguido da estimativa dos parâmetros toxicocinéticos (taxas de acumulação e eliminação, fator de bioconcentração e tempo de meia-vida - t1/2). Para o estudo comparativo do MoA e toxicidade dos QDs e sua contraparte dissolvida, os mexilhões foram expostos a QDs e a Cd dissolvido (10 μg Cd L-1) durante 14 dias e uma bateria de biomarcadores foi analisada: imunotoxicidade (densidade, viabilidade e contagem diferencial de hemócitos), citotoxicidade (estabilidade da membrana lisossomal - LMS), genotoxicidade (danos no ADN e anomalias nucleares), estresse oxidativo (superóxido dismutase - SOD, catalase - CAT, glutationa peroxidase - GPx e glutationa-Stransferase - GST), exposição a Cd (metalotioneína - MT), dano oxidativo (peroxidação lipídica - LPO) e biomarcadores a nível tecidual (17 parâmetros histomorfométricos dos túbulos digestivos, condição inflamatória e os índices de condição histopatológica). Além disso, um estudo exploratório para identificar possíveis novos biomarcadores foi realizado na glândula digestiva dos mexilhões expostos a ambas formas de Cd (QDs e Cd dissolvido) (10 μgCd L-1) durante 14 dias através de análise proteómica. Os CdTe QDs usados neste estudo foram nanopartículas esferóides cobertas com grupos carboxílicos (-COOH) e com tamanho primário de 6 ± 1 nm. Em água do mar, os QDs tendem a formar agregados/aglomerados com diâmetro hidrodinâmico de 1014 ± 187 nm e carga superficial negativa (potencial zeta = -9.4 ± 1.2 mV), reduzindo a sua área superficial total em contato com o meio circundante. A taxa de dissolução dos QDs na água do mar foi de 27.6 % e a sua taxa de sedimentação rápida e lenta foi de 0.88 ± 5 x 10-4 e 0.009 ± 8.45 x 10-4, respectivamente, confirmando a sua tendência de agregar/aglomerar e sedimentar nos tanques de exposição, enquanto a estabilização com diferentes tipos de NOM (ácidos húmicos, ácido tânico, ácido salicílico) não foi observada. Uma visão geral dos resultados indica que a especiação do Cd na água do mar durante a exposição dos mexilhões aos CdTe QDs corresponde a 72 % são pequenos e grandes homo-agregados de QDs, 27.6 % são Cd iónico livre (Cd2+) e complexos orgânicos e/ou inorgânicos de Cd devido à libertação de Cd dissolvido dos QDs. Ambas as formas de Cd estão disponíveis para o mexilhão M. galloprovincialis e são acumuladas dependendo dos tecidos e tempo de exposição. Detectaram-se uma distribuição tecidual semelhante nos mexilhões expostos aos QDs e ao Cd dissolvido (glândula digestiva > brânquias > resto > hemolinfa), mas a cinética de acumulação foi dependente da forma de Cd. Nos mexilhões expostos aos QDs, foi detectada uma acumulação de Cd nas frações contendo mitocôndrias, núcleo e lisossomas, indicando potenciais alvos sub-celulares para a toxicidade dos QDs. Embora os níveis de MTs estejam diretamente associados com ambas as formas de Cd, a distribuição subcelular dos QDs está relacionada ao metal na sua forma biologicamente ativa (BAM), mas sem indução de LPO, enquanto que o Cd dissolvido foi detectado na forma biologicamente detoxificado (BDM), indicando efeitos nano específicos. Os resultados mostraram ainda que a glândula digestiva desempenha um papel fundamental no armazenamento, metabolismo e desintoxicação dos QDs, enquanto as brânquias têm funções semelhantes nos mexilhões expostos ao Cd dissolvido e a hemolinfa atua no transporte, distribuição e regulação dos QDs. Padrões específicos de metabolismo foram observados para ambas as formas de Cd de acordo com os tecidos analisados. O MoA e a toxicidade dos QDs nos mexilhões são dependentes do tecido e do tempo de exposição e envolvem mudanças na atividade das enzimas antioxidantes, estress oxidativo, resposta imune e danos no ADN. As brânquias são o principal órgão afetado pelo estress oxidativo induzido pelos QDs com efeitos associados ao aumento da atividade da SOD, GST e GPx, enquanto que os efeitos do Cd dissolvido estão relacionados com o aumento da atividade da CAT. Os efeitos dos QDs nos mexilhões classificam-se como imunocitotóxicos e genotóxico, mas não citogenotóxicos. A imunotoxicidade dos QDs nos mexilhões é mediada pela redução da LMS, mudanças na frequência dos tipos de hemócitos e danos no ADN, enquanto os efeitos na densidade e viabilidade dos hemócitos e alterações cromossómicas não foram observados, em oposição aos efeitos observados para o Cd dissolvido. Os resultados da análise proteómica indicam que os QDs e o Cd dissolvido induzem mudanças na expressão de proteínas na glândula digestiva dos mexilhões de modo dependente da forma de Cd. Foram observadas diferenças significativas (≥ 2 vezes) em 304 proteínas entre os mexilhões expostos a ambas as formas de Cd e aos não expostos, em que 32 e 123 proteínas são específicas para os QDs e o Cd dissolvido, respectivamente, enquanto alterações em 28 proteínas foram observadas somente após a exposição a ambas as formas de Cd. Esses resultados indicam que o MoA e a toxicidade dos QDs não são devidos somente à dissolução dos QDs e libertação de Cd dissolvido (Cd2+), mas também estão relacionados com as suas propriedades nano específicas. Durante o período de depuração, as brânquias dos mexilhões possuem baixa capacidade de eliminação dos QDs, enquanto a glândula digestiva é o principal órgão de acumulação, metabolismo e eliminação de ambas as formas de Cd. Os mexilhões não foram capazes de eliminar completamente os QDs acumulados (t1/2 > 50 dias), destacando a sua fonte potencial de toxicidade para a saúde humana e ambiental. Além disso, o mexilhão marinho M. galloprovincialis é alvo significativo da ecotoxicidade dos QDs e representa um biomonitor adequado para avaliar o seu risco ambiental. National Council for Scientific and Technological Development (CNPq), the Brazil's Science Without Borders Program

Dissertação de mestrado, Biologia Marinha, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2016 Nowadays there is an increasing resilience of plastics as an everyday item. With the rapid increase in their production and spread, plastic debris are accumulating in the marine environment where they are fragmented into smaller pieces. One of the most produced polymer, and accordingly, more common in the marine environment is the polystyrene (PS). Ranges of organisms, especially invertebrates, are vulnerable to the exposure of microparticles. However, the impacts of microplastics (< 5mm) in the marine systems are poorly understood. The aim of this study was to assess the ecotoxicity of PS microplastics in different tissues of the peppery furrow shell Scrobicularia plana and select the most appropriate biomarkers to evaluate microplastics effects. Clams were exposed to 1 mg L-1 of PS microplastics (20 μm) for 14 days, followed by a 7 days depuration. Microplastics accumulation in gills and digestive gland was analysed through Diffuse Reflectance Infrared Fourier Transform Spectroscopy (DRIFT) and their effects by a battery of biomarkers of oxidative stress (superoxide dismutase, catalase, glutathione peroxidases and glutathione-S-transferases), genotoxicity (comet assay to evaluate DNA damage), neurotoxicity (acetylcholinesterase activity) and oxidative damage (lipid peroxidation). Results indicate that microplastics were accumulated in both organs, but more significant in the gills and were not completely eliminated after 7 days of depurarion. Microplastics accumulation induced an oxidative stress response in both tissues. The overall results on oxidative stress biomarkers indicated that short-term exposure to PS microplastics induce major perturbations, as revealed by the effects on the total antioxidant capacity, DNA damage, neurotoxicity and thus oxidative damage. The results highlighted the potential source of PS toxicity for human health and the marine environment and that S.plana is a significant target of PS microplastics ecotoxicity and can be a suitable biomonitor for assess their environmental risk. Hoje em dia há uma resiliência crescente dos plásticos como um item do dia-a-dia para fins comerciais, industriais e terapêuticos. No entanto, a sua produção, o rápido crescimento e distribuição tem dado origem a sérias implicações ambientais. O consumo de plásticos em muitos países europeus indica que as resinas plásticas mais utilizadas desde 2007 são polietileno de baixa densidade (PEBD) e polietileno de alta densidade (HDPE), polipropileno (PP), cloreto de polivinilo (PVC), polietileno tereftalato (PET) e poliestireno (PS). O poliestireno (PS) é um dos plásticos mais utilizados em todo o mundo e tem sido detetado nos oceanos sob a forma de micro e nano partículas. Tem-se verificado que o PS tem um impacto ambiental considerável, nomeadamente em espécies marinhas. Recentemente, foram identificadas no ambiente marinho partículas microscópicas omnipresentes - os microplásticos - definidos como partículas com menos de 5 mm de diâmetro, de acordo com a National Oceanic and Atmospheric Administration dos Estados Unidos da América. São considerados um poluente marinho emergente e, até à data, têm sido detetados em muitos habitats e numa variedade de espécies marinhas e de água doce. Assim, é importante entender a sua distribuição no ambiente marinho e as implicações sobre os habitats, biodiversidade e bem-estar das espécies marinhas. Os efeitos biológicos dos microplásticos nos organismos dependem do seu tamanho sendo que, quanto menor, maior será a acumulação e o efeito a nível celular. Apesar da preocupação relacionada com a ingestão, os efeitos dos microplásticos em populações marinhas e as suas implicações para a cadeia alimentar ainda não são bem conhecidos. Os invertebrados marinhos são particularmente suscetíveis aos microplásticos, por causa do tamanho e modo de alimentação. Uma vez que o modo de ação e o risco biológico dos microplásticos ainda não são muito claros, esta dissertação avaliou a acumulação e os efeitos dos microplásticos de poliestireno (20 μm) na lambujinha Scrobicularia plana, de forma a avaliar o potencial risco ecotoxicológico para os diferentes níveis de organização biológica e selecionar o biomarcador mais apropriado para determinar os efeitos dos microplásticos. Relativamente à parte experimental, após a recolha, os animais tiveram um periodo de aclimatação de 7 dias. Seguidamente foram expostos a uma concentração de PS microplásticos (1 mg L-1) durante 14 dias, juntamente com um grupo de controlo, ao qual se seguiu um período de depuração de 7 dias. Os animais foram recolhidos em diferentes dias de exposição, nomeadamente nos dias 0, 3, 7, 14 e 21. Inicialmente, as características dos microplásticos e o seu comportamento na água do mar foram analisados em termos de forma, tamanho, carga superficial (potencial zeta), agregação, turbidez e taxa de sedimentação. Seguidamente, avaliou-se a acumulação dos microplásticos nas brânquias e na glândula digestiva através da observação ao microscópio ótico das partículas presentes na hemolinfa, e pela técnica de espectroscopia por refletância difusa no infravermelho com transformação de Fourier (DRIFT). Para o estudo da toxicidade dos microplásticos de PS uma bateria de biomarcadores foi analisada nas brâquias e na glândula digestiva incluindo: stress oxidativo (superóxido dismutase - SOD, catalase - CAT, glutationa peroxidases - GPx e glutationa-S-transferases - GST), genotoxicidade (danos no ADN), neurotoxicidade (actividade da enzima acetilcolinesterase), e dano oxidativo (peroxidação lipídica). Os microplásticos usados neste estudo foram micropartículas esferóides com um tamanho de 20 ± 0.02 μm e densidade de 1.05 g cm-3. Em água do mar, os microplásticos de PS tendem a formar pequenos agregados com uma carga superficial negativa (potencial zeta = -12.4 ± 2.36 mV). A taxa de sedimentação rápida e lenta dos microplásticos na água do mar foi de 1.04 x 10-1 e 1.16 x 10-3 h-1, respetivamente, confirmando a sua tendência para sedimentar nos tanques de exposição, após as primeiras duas horas. No que diz respeito à acumulação dos microplásticos de PS nos tecidos, as brânquias apresentaram um padrão de acumulação crescente ao longo do tempo de exposição, com uma possível recuperação no final do período de depuração, através da eliminação dos microplásticos de PS quase na sua totalidade. Em relação à glândula digestiva, a acumulação de microplásticos de PS é evidente, no entanto, não apresentou o mesmo padrão de aumento observado nas brânquias. Os resultados indicaram que a acumulação foi mais eficiente nas brânquias do que na glândula digestiva. A toxicidade dos microplásticos de PS nas lambujinhas é dependente do tecido e do tempo de exposição e envolve mudanças na atividade das enzimas antioxidantes, stress oxidativo, neurotoxicidade e danos no ADN. As brânquias são o orgão que responde mais ativamente ao stress oxidativo induzido pelos microplásticos de PS, com efeitos associados ao aumento da atividade das enzimas antioxidantes (SOD, CAT, GPx) e de biotransformação (GST). Na glândula digestiva verificou-se um aumento da atividade da SOD, CAT e GPx. Comparando as atividades das enzimas antioxidantes e de biotransformação dos dois órgãos (brânquias e glândula digestiva), a atividade da CAT foi a única que aumentou na glândula digestiva em relação às brânquias. Após o período de depuração verificou-se um aumento da atividade da SOD e GPx nas brânquias. Na glandula digestiva ocorreu um aumento da atividade da CAT e uma diminuição da atividade da GST. Verificou-se ainda um efeito genotóxico e neurotóxico causado pelos microplásticos de PS. O efeito genotóxico traduziu-se pelo aumento da percentagem de ADN presente na cauda do cometa (DNA Tail) e no comprimento da cauda do cometa e pela proporção de ADN presente na cauda (Olive Tail Moment). Também no período de depuração se verificou um aumento para estes dois parâmetros. O efeito neurotóxico dos microplasticos de PS é suportado pela diminuição da atividade da acetilcolinesterase após o primeiro dia de exposição. De uma forma geral, o dano oxidativo foi maior na glândula digestiva do que nas brânquias. Nas brânquias o dano foi menor após o ínicio da exposição aos microplásticos. Na glândula digestiva verificou-se um aumento progressivo até ao 7º dia. Após o período de depuração, apenas se verificaram diferenças significativas na glândula digestiva, com uma diminuição do nível de LPO em relação ao ultimo dia de exposição (dia 14). Analisando os resultados no seu conjunto, as brânquias aparentam ser um órgão essencial na proteção de S. plana contra o efeito dos microplásticos de PS, uma vez que a resposta das enzimas antioxidantes e de biotransformação foi mais notória neste orgão do que na glândula digestiva, traduzindo-se numa maior toxicidade. Estes resultados indicam que, possivelmente, S. plana lida com a produção de espécies reativas de oxigénio (ROS) através da indução das defesas antioxidantes, o que, por conseguinte, limita o ataque de ROS nas membranas celulares, impedindo que haja peroxidação lipídica nas brânquias. O período de depuração não parece ser suficiente para a eliminação dos microplásticos de PS. Durante o período de depuração, as brânquias de S. plana aparentam possuir baixa capacidade de eliminação de PS, sendo o principal órgão de contacto com os microplásticos, enquanto que a glândula digestiva parece eliminar mais facilmente as micropartículas.

More than 3000 types of active pharmaceutical ingredients (APIs) are applied in Human and veterinary medicine practice. These compounds are considered an emergent class of environmental contaminants with the ability to cause damage and unexpected effects to aquatic organisms, namely in species of high commercial value. APIs are ubiquitous in the environment being frequently detected in influents and effluents of waste water treatment plants (WWTPs), surface waters and more distressingly in the public tap water in concentrations ranging from ng to μg.L-1. Considering these premises, the present thesis focused on APIs detection in the Arade river water, the impact of summer period in APIs’ concentration alterations applying the passive sampler device, POCIS (polar organic compound integrative sampler), as well as, the assessment of the effects caused by non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAID) ibuprofen (IBU) and diclofenac (DCF) and antidepressant selective serotonin reuptake inhibitor (SSRI) fluoxetine as single and mixture exposures along with a classical contaminant copper (Cu) on a non-target species, mussel Mytilus galloprovincialis. For this purpose, a multibiomarker approach was applied namely including biomarkers of oxidative stress (antioxidant enzymes activities of superoxide dismutase – SOD, catalase – CAT, glutathione reductase – GR and Phase II glutathione-S-transferase), damage - lipid peroxidation (LPO), neurotoxic effects (through the activity of acetylcholinesterase enzyme - AChE) and endocrine disruption (through vitellogenin-like proteins measurement applying the indirect method of alkali-labile phosphate - ALP) after exposure of mussel species’ to selected APIs at environmental relevant concentrations. The main results highlighted the occurrence of 19 APIs in the river Arade from several distinct therapeutic classes. Stimulant caffeine, antiasthmatic theophylline, NSAID ibuprofen and analgesic paracetamol presented the highest concentrations. Summer impact was inconclusive due to each API transient concentration in each month. The multibiomarker results revealed distinct responses towards each selected API (as single exposure or as mixtures) that were tissue and time dependent. Several multistressor interactions were proposed for each biomarker. The results also revealed APIs potential to induce oxidative stress, LPO, neurotoxicity and endocrine disruption even at extremely low concentrations on a species extremely vulnerable to APIs presence highlighting the urgency on the development of methodologies able to prevent its entrance in the aquatic environment.

A presença de fármacos (uso humano e veterinário) e outros compostos químicos nas águas de ribeiras, rios e no mar é um assunto que tem vindo a ser debatido já há cerca de três décadas. No entanto apenas recentemente se começaram a detetar os efeitos tóxicos destes contaminantes no ambiente, mesmo quando em concentrações bastante reduzidas. Com o elevado consumo de medicamentos, o aumento da automedicação, alguma inconsciência relativa aos perigos de uma má eliminação da medicação, inexistência de dispensa em dose unitária ainda em muitos países, e face a um inadequado tratamento de águas residuais, a quantidade de fármacos presentes no ambiente tem aumentado e poderá tornar-se num grave problema de saúde pública. Têm-se verificado efeitos tóxicos em diversos seres vivos que podem estar relacionados com a presença de fármacos no meio hídrico. Estes efeitos podem levar a graves desequilíbrios como por exemplo a feminização de peixes machos, em consequência da presença de anticoncecionais nas águas. A presença de fármacos também se verificou no rio Arade no Algarve, tendo sido detetados fármacos como a carbamazepina, paracetamol, ibuprofeno, diclofenac, naproxeno e gemfibrozil. Com este trabalho estudou-se uma amostra de 203 indivíduos residentes ou trabalhadores nos concelhos de Portimão, Lagoa ou localidades adjacentes ao rio/ribeira do Arade, ribeira de Odelouca e ribeira de Boina com a finalidade de avaliar os seus comportamentos, hábitos de consumo e descarte de medicação. Com a análise dos resultados verificou-se que o paracetamol, o ibuprofeno e o diclofenac estão no grupo dos fármacos mais consumidos pelos inquiridos da amostra, o que se encontra em concordância com o detetado no rio Arade. No que toca a comportamentos e hábitos de descarte observou-se a existência de algum conhecimento e consciência por parte da maioria dos inquiridos relativamente à correta eliminação dos fármacos e às suas consequências no ambiente.

Tese de dout., Ciências do Mar, Terra e Ambiente (Ecotoxicologia), Faculdade de Ciências e Tecnologia, Univ. do Algarve, 2012 Nanotechnology is rapidly developing and attracting attention due to the exploitation of the novel materials at the nanoscale for application within biomedical, cosmetic, electronic, energy production and environmental sectors. Increased production and widespread use of these nanomaterials result in their release into the environment; nevertheless, the knowledge of their behaviour in aquatic systems is scarce. Accordingly, this thesis assessed the effects of two commercially available nanoparticles, copper oxide (CuO NPs) and silver nanoparticles (Ag NPs), using mussels Mytilus galloprovincialis as bioindicators. To understand the uptake, accumulation and effects of these NPs, mussels were exposed to a realistic environmental concentration of 10 !g.L-1 of CuO (31 ± 10 nm) and Ag NPs (

Tese de dout., Ciências e Tecnologias do Ambiente, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Univ. do Algarve, 2010 Submitted by Maria Viegas (mcviegas@ualg.pt) on 2013-04-03T18:33:35Z No. of bitstreams: 1 Lucia Machado_PhD_2010.pdf: 2846793 bytes, checksum: cecda285f63aeef09e182c61bfa242b7 (MD5) Made available in DSpace on 2013-04-03T18:33:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lucia Machado_PhD_2010.pdf: 2846793 bytes, checksum: cecda285f63aeef09e182c61bfa242b7 (MD5) Previous issue date: 2010 Fundação para a Ciência e a Tecnologia Fundo Social Europeu

Dissertação mest., Estudos Marinhos e Costeiros, Universidade do Algarve, 2009 As orlas costeiras em todo o mundo tem vindo a sofrer alterações e a tornar-se progressivamente mais sujeitas à intervenção humana nomeadamente no que diz respeito à construção de infra-estruturas como marinas e portos. Deste modo, torna-se essencial estudar e comparar respostas bioquímicas de organismos comuns em ambientes naturais e intervencionados pelo homem de forma a gerir, planear e explorar de forma sustentável a zona costeira. As lapas da espécie Patella depressa Pennant são organismos abundantes em praias rochosas e substratos rochosos artificiais como portos e marinas ao longo da costa Portuguesa. Estes organismos desempenham um papel fundamental na estruturação das comunidades de algas em ambos os ecossistemas e apesar de exaustivamente estudados a nível ecológico, são escassos os conhecimentos ao nível da descrição e comparação das respostas bioquímicas desta espécie em substratos artificiais (marinas) e naturais (praias rochosas). Dois tipos de marcadores bioquímicos foram usados no presente estudo: biomarcadores de exposição e marcadores associados à dieta através da análise de perfis de ácidos gordos. Numa primeira abordagem avaliaram-se as diferenças entre machos e fêmeas e compararam-se espacialmente as respostas bioquímicas de lapas provenientes de substratos naturais e artificias da costa Portuguesa. Analisou-se igualmente a importância e influência de alguns factores bióticos e abióticos nos resultados obtidos em cada um dos biomarcadores de exposição. Foi medida a concentração da proteína metalotioneina (MT) e a actividade da enzima acetilcolinesterase (AChE), biomarcadores de exposição a metais e compostos neurotóxicos, respectivamente. Foram igualmente avaliados alguns indicadores do estado fisiológico das lapas tais como o comprimento da concha, peso dos tecidos, o índice de condição e o conteúdo proteico dos tecidos. Numa segunda fase foi avaliada a diferença entre sexos e determinada a importância do habitat no perfil de ácidos gordos das gónadas das lapas. Nesta abordagem foi usada uma análise estatística multivariada dos dados que permitiu a análise simultânea de vários ácidos gordos. Com o intuito de avaliar a dieta de lapas provenientes de marinas e praias rochosas do litoral sul português foram igualmente usados marcadores específicos, analisando os perfis de ácidos gordos das gónadas das lapas. RESUMO v Diferenças significativas entre machos e fêmeas foram observadas em todos os marcadores bioquímicos analisados neste estudo. As fêmeas apresentaram maiores valores de actividade de AChE e de concentração de MT. Valores mais elevados de conteúdo lipídico total foram igualmente observados nas gónadas das fêmeas. Os machos apresentaram maiores concentrações de ácidos gordos poli-insaturados (PUFA), enquanto que nas fêmeas dominaram os ácidos gordos saturados (SFA) e monoinsaturados (MUFA), sugerindo um maior armazenamento de ácidos gordos energéticos por parte das fêmeas enquanto que os machos acumulam mais ácidos gordos estruturais. Estas diferenças poderão estar relacionadas com diferentes estratégias reprodutivas adoptadas por machos e fêmeas no que diz respeito ao armazenamento de lípidos a partir da dieta. De forma a estudar a dieta desta espécie foram utilizados marcadores tróficos específicos. Esta espécie apresentou um rácio 22:6 (n-3) / 20:5 (n-3) inferior a 1, 18:1 (n-7) / 18:1 (n-9) superior a 1, e um alto teor do ácido gordo 20:5 (n-3), sugerindo uma dieta herbívora generalista, rica em diatomáceas, bactérias e algas (especialmente algas vermelhas). Estudos em invertebrados indicaram que a dieta é a principal via de acumulação de metais nestes organismos. Deste modo as diferenças obtidas neste estudo ao nível dos marcadores bioquímicos analisados podem estar relacionadas com a acumulação selectiva de ácidos gordos e consequentemente de diferentes metais provenientes da dieta ingerida pelas lapas. A análise multivariada dos perfis em ácidos gordos das gónadas das lapas revelou diferenças significativas entre habitats, no entanto, estas diferenças só foram detectadas nas gónadas dos machos. Os machos provenientes das marinas apresentaram maiores concentrações de 20:5 (n-3) comparativamente aos machos das praias rochosas, podendo este facto estar associado a uma dieta mais rica em algas vermelhas e diatomáceas. Este resultado sugere deste modo uma possível adaptação do comportamento alimentar das lapas ao alimento disponível em cada um dos habitats. No que diz respeito aos biomarcadores de exposição, apesar da influência de factores abióticos e bióticos nos níveis de AChE e de MT obtidos, foi possível observar diferenças entre marinas e praias. A actividade da AChE variou significativamente ao longo da costa Portuguesa, observando-se um aumento de actividade da enzima do centro para o sul da costa portuguesa e das marinas para às praias. Diferenças na temperatura da água e/ou a presença de contaminantes poderão ser os factores responsáveis por estes gradientes. No entanto, as concentrações de MT foram mais RESUMO vi elevadas em substratos naturais comparativamente aos substratos artificiais (marinas). Estas diferenças poderão estar relacionadas com o comprimento da concha, com o peso corporal da lapa ou ainda associadas a mecanismos específicos de desintoxicação de metais. Ambos os resultados demonstram a importância da medição de AChE e MT em P. depressa se factores como o sexo, o estado de maturação das gónadas, o tamanho e comprimento dos organismos e a temperatura da água do mar forem levados em consideração aquando da aplicação destes biomarcadores. Analisando todos os resultados obtidos pode-se concluir que a diferença entre sexos é um factor muito importante a ter em conta no estudo das respostas bioquímicas das lapas. A utilização da lapa P. depressa como espécie sentinela para a biomonitorização de potenciais efeitos tóxicos in situ é viável, se forem analisadas as inter-relações entre biomarcadores, contaminantes e indicadores do estado fisiológico das lapas. A utilização de um conjunto de marcadores específicos associados à dieta e de uma abordagem multivariada na análise dos perfis de ácidos gordos provaram ser instrumentos úteis na exploração e demonstração das diferenças existentes entre sexos e habitats. Permitiu igualmente determinar quais os ácidos gordos responsáveis por essas diferenças e consequentemente extrapolar possíveis dietas.

Tese dout., Ciências e Tecnologias do Ambiente, Universidade do Algarve, 2009 O crescimento da actividade industrial verificada durante o século passado resultou num rápido aumento da entrada de uma grande variedade de contaminantes orgânicos potencialmente tóxicos no ambiente estuarino e zonas costeiras, tais como os hidrocarbonetos do petróleo. A costa Portuguesa é atravessada por alguns dos principais e mais movimentados Esquemas de Separação de Tráfego (ESTs) de navios de/para o Mediterrâneo, Norte da Europa, África e América, apresentando um risco considerável de poluição marinha. Nesta dissertação, o impacto de hidrocarbonetos do petróleo (fracção alifática e aromática) foi avaliada pelo uso integrado de análises químicas e de respostas bioquímicas específicas, como o citocromo P450 (componente principal do sistema MFO) em mexilhões Mytilus galloprovincialis recolhidos em 8 locais da costa Sul de Portugal. A concentração dos hidrocarbonetos alifáticos (HAs) e aromáticos policíclicos (PAHs) avaliada nos mexilhões permite discriminar entre locais com contaminação ambiental elevada a muito elevada (Vilamoura-VM e Olhão-OL) e locais onde a contaminação ambiental apresenta valores considerados de base (Faro-FR e Tavira-TV). A variação sazonal revela concentrações mais elevadas no Outono e Inverno, relativamente à Primavera e ao Verão. Os n-alcanos, isoprenoides e PAHs individuais indicam contaminações petrogénicas e pirolíticas, com origem em petróleo/óleo não queimado, combustão incompleta de combustíveis fósseis e combustão de biomassa. A acumulação de hidrocarbonetos nos tecidos dos mexilhões decresce ao longo do tempo, indicando uma redução da influência antropogénica e uma melhoria geral das condições ambientais. A variação sazonal e espacial da concentração de citocromo P450 (CYP450) apresenta o mesmo padrão que o dos hidrocarbonetos, existindo uma relação significativa entre si. Os mexilhões foram transplantados de um local limpo (TV) para um local contaminado (VM), e vice-versa. Nos ensaios de vi transplante os organismos acumulam hidrocarbonetos de modo diferente, adquirindo os mexilhões características do local para onde foram transplantados. A acumulação de hidrocarbonetos está directamente relacionada com a concentração de CYP450, enfatizando o metabolismo deste tipo de compostos pelo mexilhão M. galloprovincialis. Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT)

Tese dout., Ciências e Tecnologias do Ambiente, Universidade do Algarve, 2007 Aquatic environments offer and sustain important habitats for many fish species, but also attract an ever-increasing level of human activities. These environments are the ultimate sink for many of the chemical contaminants released from anthropogenic activities, which can represent a great threat to organisms living in these ecosystems, as to human health. In recent years, there has been a growing awareness of the need to detect and assess the adverse effects of contaminants in organisms exposed to different levels of pollutants. Among the available techniques, the integrated use of chemical analysis and biochemical responses to pollutants is a sound procedure for detecting impact of anthropogenic contaminants in aquatic systems. Besides wild fish consumption, the aquaculture industry is an expanding activity, due to the world population demand of fish however, the intensive production and the extensive use of chemicals in current practises, has raised concerns over the quality of cultured fish in comparison to wild fish. Although, both wild and cultured fish are important components of the Atlantic and Mediterranean diet, there is little information regarding pollutant levels in farmed fish and the risks associated to consumption. In the present thesis the impact of pollutants were investigated in both wild and cultured fish from different aquatic ecosystems, by the combined analysis of chemical residues in fish tissues together with biochemical responses. Specific biological responses (MT, phase I and II enzymes, CAT, AChE, Vtg) to a range of environmental stressors (metals, OCs, PAHs, APEs) were assessed in wild sea bass (Dicentrarchus labrax L.) from the Arade Estuary (S Portugal) and in cultured sea bass from different aquaculture facilities located in Southern Europe. Furthermore, the impact of pollution along the Northern Iberian coast was assessed using two commercial fish species, the four-spotted-megrim (Lepidorhombus boscii) and the pouting (Trisopterus luscus) as sentinel organisms. Finally, since the interference of xenobiotics with steroid synthesis and steroid metabolism in fish may alter the bioavailable amounts of active hormones within the organism, the metabolism of 17α-hydroxyprogesterone (17P4) in male sea bass gonads was investigated, as a potential tool for the detection of endocrine alterations in male fish, by evaluating the in vitro effect of model endocrine disrupters (NP, BaA, TBT, p,p’-DDE, KCZ) Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT)

Dissertação mest., Biologia Marinha, Universidade do Algarve, 2007 Made available in DSpace on 2011-09-07T16:04:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007

Tese de Doutoramento, Filosofia em Ciências e Tecnologias do Ambiente, Faculdade das Ciências do Mar e do Ambiente, Universidade do Algarve, 2005 A descoberta das fontes hidrotermais em 1977 foi um dos eventos oceanográficos mais importantes do século 20. Estes sistemas marinhos localizados nas cordilheiras médio-oceânicas, são caracterizados pela presença de compostos considerados tóxicos noutros ambientes, como o sulfureto de hidrogénio, metano, dióxido de carbono e em particular metais que provém dos fluidos hidrotermais e por isso são geralmente considerados um dos ambientes mais tóxicos do planeta. La découverte des sources hydrothermales en 1977 constitua Tun des événements en océanographie les plus importants du 20éme siècle. Ces systèmes marins localisés sur les dorsales médio-océaniques sont caractérisés par la présence de composés considérés toxiques dans d'autres environnements, tel que Thydrogène sulfuré, le méthane, le dioxyde de carbone et en particulier des métaux provenant des fluides hydrothermaux et sont, par conséquence, généralement considérés comme Tun des environnement les plus toxiques de la planète.

Tese de doutoramento, Ciências e Tecnologias do Ambiente, Faculdade de Ciências do Mar e do Ambiente, Universidade do Algarve, 2004 Submitted by Célia Cataludo (ccatalud@ualg.pt) on 2016-03-15T10:59:49Z No. of bitstreams: 1 S14_SERAFIM--Metalotionina_como_bio_marcador.pdf: 10023584 bytes, checksum: 73d43e77fdb0350b55477ac43a7e4c4e (MD5) Made available in DSpace on 2016-03-15T10:59:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 S14_SERAFIM--Metalotionina_como_bio_marcador.pdf: 10023584 bytes, checksum: 73d43e77fdb0350b55477ac43a7e4c4e (MD5) Previous issue date: 2004

Dissertação de Mestrado, Esudos Marinhos e Costeiros, Unidade de Ciências e Tecnologias dos Recursos Aquáticos, Universidade do Algarve, 1999 O presente estudo teve por objectivo a determinação da concentração de mercúrio total no músculo, fígado e gónadas de peixe-espada-preto (Aphanopus carbo Lowe, 1839), espécie de profundidade (700 - 1300 metros) com elevada importância económica no sector das pescas do Arquipélago da Madeira. The aim of this work is the determination of total mercury concentration in muscle, liver and gonads of a deep-water species (700 - 1300 meters) with high economic importance in the Madeira Archipelago fisheries, the black scabbard fish (Aphanopus carbo Lowe, 1839). Junta Nacional de Investigação Científica e Tecnológica (BM N0 FMRH/4233)

A Ria Formosa é uma laguna costeira de características mesotidais, situada na costa Sul de Portugal, que apresenta pronunciadas variações sazonais de temperatura e radiação luminosa. As extensas zonas intertidais desta laguna são inundadas pela maré duas vezes por dia ficando, por isso, também sujeitas a flutuações semidiurnas de temperatura, pressão e radiação luminosa. Estas condições podem afectar os equilíbrios físico-químicos existentes no sedimento. Foi elaborado um esquema de amostragem de sedimentos em suspensão e de fundo em diversos locais da zona intertidal da Ria Formosa em duas escalas de tempo distintas: (a) uma escala sazonal, com o objectivo de estudar a influência das variações anuais de temperatura e os mecanismos por si desenvolvidos na composição elementar dos sedimentos; (b) ao longo de alguns minutos durante a inundação dos sedimentos pela água da maré, com objectivo de estudar o efeito da maré nos equilíbrios físico-químicos existentes no interior do sedimento. Nos sedimentos recolhidos sazonalmente foi medida a temperatura, o pH e o potencial redox, determinado o conteúdo em matéria orgânica e os teores de Al, Si, Mn, Fe, Cu e Cd na fracção sólida. Na água intersticial foram determinadas as concentrações de Mn(II), Fe, Cu e Cd totais dissolvidos. Nas amostras de água intersticial colhidas durante a inundação dos sedimentos foram determinadas as concentrações de Cl-, Mn(II), Fe(II), Fe(III), Cu e Cd totais dissolvidos. A variação do teor de cloretos na água intersticial indicou que a inundação dos sedimentos intertidais pela maré causa infiltração da água através da superfície do sedimento e movimentos de água intersticial no seu interior. Estes movimentos de fluídos ocorreram preferencialmente nas camadas de maior permeabilidade. As alterações ao equilíbrio dinâmico da água intersticial foram mais intensas nos primeiros 28 minutos de inundação, diminuindo ao longo do tempo. Os processos físicos acima referidos provocaram a exportação de Mn(II), Fe(III), Cu e Cd totais dissolvidos da água intersticial para a coluna de água e simultaneamente induziram a oxidação das espécies reduzidas de manganês e de ferro. O Mn(II) foi oxidado a Mn(IV) na camada superficial dos sedimentos e, também, exportado para a coluna de água. A oxidação do Fe(II) a Fe(III) ocorreu, por sua vez, no interior do sedimento numa curta escala de tempo (