Bioacumulación, efectos histopatológicos y apoptóticos del cadmio transmitido por el agua en el intestino de la carpa cruciana Carassius auratus gibelio

Bioacumulación, efectos histopatológicos y apoptóticos del cadmio transmitido por el agua en el intestino de la carpa cruciana Carassius auratus gibelio

Resumen

 El cadmio (Cd) es un metal pesado altamente tóxico y no esencial que se ha asociado con una variedad de efectos toxicológicos tanto en humanos como en animales. El objetivo principal de esta investigación fue investigar la bioacumulación, la apoptosis intestinal y los efectos de la disfunción digestiva del cadmio transmitido por el agua en el intestino de la carpa cruciana Carassius auratus gibelio. Los peces fueron expuestos a 0, 100 y 500 μg / L cd transmitido por el agua durante 4 semanas, y los resultados mostraron que la acumulación de Cd en el intestino aumentó significativamente a medida que aumentaba la concentración de Cd. La estructura intestinal se dañó severamente, incluida la longitud del pliegue de la mucosa disminuyó, el retículo endoplásmico rugoso sufrió una marcada hinchazón e indistinción, y las microvellosidades intestinales se transformaron o casi desaparecieron. Las actividades de las enzimas de apoptosis intestinal (Caspasas 3, Caspasas 8 y Caspasas 9) y la tasa de apoptosis de las células de enterocitos se elevaron significativamente en el grupo de Cd de 500 μg / L transmitido por el agua, actividades de las enzimas digestivas (amilasa y proteasa) disminuyeron significativamente en 500 μg/L de Cd transmitido por el agua. En general, nuestros resultados demostraron que la exposición al Cd transmitido por el agua podría aumentar la bioacumulación de Cd en el intestino y destruir la digestibilidad intestinal de la carpa cruciana, lo que a su vez condujo a la aparición de apoptosis celular.

Introducción

Debido al rápido desarrollo industrial y al crecimiento de la población, la contaminación ambiental del cadmio (Cd) ha recibido cada vez más atención en los últimos años (El-Demerdash y Elagamy, 1999; Mansour y Sidky, 2002; Shazili et al., 2006; Rahman y Singh, 2019). A través de procesos naturales y antropogénicos, como fuentes urbanas y mineras, escorrentía agrícola y efluentes industriales, el Cd puede ser liberado en el ecosistema acuático (Mutia et al., 2012; Zhao et al., 2018). La entrada de Cd puede inducir los cambios histológicos de los organismos acuáticos expuestos, especialmente los peces, a través de la barrera cutánea, así como de los sistemas digestivo y respiratorio (Hartl, 2013; Kumar y Singh, 2010). La exposición al CD en animales acuáticos puede conducir a la bioacumulación de metales en varios tejidos y órganos, incluidas las branquias, los riñones y el hígado, ejerciendo así continuamente efectos tóxicos peligrosos (Guardiola et al., 2013). Estudios previos han demostrado que el Cd causa efectos adversos para la salud en los animales acuáticos, en particular. Estudios previos han demostrado que el Cd causa efectos adversos para la salud en animales acuáticos, particularmente en peces (Javed et al., 2016; Lacave et al., 2020). Como una importante fuente de proteínas para el consumo humano, el pescado contaminado con Cd puede representar una amenaza para la salud humana. Por lo tanto, la contaminación por Cd en el ecosistema hídrico se ha convertido en una de las áreas clave de enfoque en la seguridad alimentaria y la salud pública. Los posibles efectos tóxicos de la Cd en los órganos de los peces, como las lesiones histológicas del intestino y el hígado, han sido bien descritos (Chowdhury et al., 2004; Liao et al., 2011; Liu et al., 2019; Xie et al., 2019), similar con otros contaminantes (Mansouri et al., 2016, 2017). Sin embargo, los impactos de Cd en las células epiteliales intestinales de la carpa cruciana (Carassius auratus gibelio) han recibido poca atención. Las células epiteliales intestinales mantienen la homeostasis intestinal mediante la creación de una barrera física entre las células inmunes del huésped y los comensales bacterianos (Peterson y Artis, 2014). Para investigar más a fondo la posible toxicidad intestinal causada por la exposición al Cd transmitida por el agua, se necesita urgentemente más investigación para determinar el efecto de la exposición al Cd en el intestino de los animales acuáticos. C.a.gibelio es uno de los peces de agua dulce más comunes en todo el mundo, que pertenece a la familia Cyprinidae. La consecuencia de la contaminación por metales pesados puede ser peligrosa para la salud de los peces. Por lo tanto, los objetivos de este estudio fueron investigar la acumulación de Cd y la disfunción digestiva en el intestino de C.a.gibelio, y determinar los daños histopatológicos del intestino, así como investigar la apoptosis intestinal de C.a.gibelio en relación con diferentes concentraciones de Cd transmitidas por agua. Los resultados podrían explorar en profundidad la toxicidad intestinal causada por la exposición al Cd en el agua y proporcionar una referencia teórica y una base experimental para los efectos de la contaminación por Cd en la salud de los peces.

Materiales y métodos

Cría de peces y exposición al Cd

C.a.gibelio se obtuvo de Bairong aquatic products Co., Ltd. (Qingyuan, China). cloruro de cadmio fue suministrado por Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd. (Shanghai, China). Todos los demás productos químicos eran de grado analítico o superior. Las instalaciones de peces de agua dulce circulantes se limpiaron con detergente y agua, y se sumergieron en metanol al 10 % durante 24 h, luego se lavaron con agua desionizada antes de secarse al aire para su uso posterior. La cría de C.a.gibelio se llevó a cabo mediante el método de exposición semiestática. Después de la aclimatación durante 2 semanas, un total de 270 peces (15,5 ± 1,25 g de peso corporal) se asignaron al azar a 9 tanques de fibra de vidrio (100 L) con 30 peces, cada tratamiento se asignó aleatoriamente a tres tanques. El tratamiento se logró mediante la adición de solución de CdCl2 a la concentración de 0, 100 y 500 μg /L de Cd a base de agua, por separado. Los peces fueron alimentados a mano dos veces al día para la saciedad visual a las 9:00 y 17:00 durante 4 semanas. El alimento era un alimento comercial para carpa cruciana (2 mm, Tongwei Co., Ltd., Guangdong, China) a una tasa del 3% de peso corporal por día. A lo largo del período experimental, la temperatura del agua, el pH, el O2 disuelto y el amoníaco se mantuvieron en aproximadamente 28,2 ± 2,1 ◦C, 7,73 ± 0,25, 8,45 ± 0,32 y 0,19 ± 0,08 mg L-1, respectivamente.

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