Exposure of marine mussels to diclofenac: modulation of prostaglandin biosynthesis

Abstract

Human pharmaceuticals, such as nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs), are an emerging threat to marine organisms. NSAIDs act through inhibition of cyclooxygenase (COX) conversion of arachidonic acid into prostaglandins. One experiment was carried out whereby marine mussels were exposed for 72 h to 1 and 100 μg/L diclofenac (DCF). A specific and sensitive method using liquid chromatography high-resolution tandem mass spectrometry was developed to quantify DCF in mussel tissues. The developed method could also clearly identify and quantify COX products, i.e., prostaglandin levels, and be used to assess their modulation following DCF exposure. Prostaglandin-D (PGD) was always found below the detection limit (20 μg/kg dry weight (dw)). Basal prostaglandin-E (PGE) concentrations ranged from below the detection limit to 202 μg/kg dw. Exposure of 100 μg/L resulted in a significant reduction in PGE levels, whereas a downward trend was observed at 1 μg/L exposure. No difference was observed for prostaglandin-Fα (PGF) levels between controls and exposed organisms.

Environmental Metabolomics Promises and Achievements in the Field of Aquatic Ecotoxicology: Viewed through the Pharmaceutical Lens

“…Significant changes in metabolite abundance-more pronounced with increasing diclofenac concentrations-were measured, e.g., prostaglandin E1 (down-modulation), arachidonic acid (up-modulation), and three other prostaglandin metabolites. The authors therefore argued that diclofenac inhibits the activity of cyclooxygenases, which convert arachidonic acid to prostaglandin, in line with the known MeOA of diclofenac in humans and other aquatic organisms [37,38]. They also revealed a further pathway altered by diclofenac, i.e., the carnitine shuttle pathway, which could be investigated as another MeOA of diclofenac in H. azteca.…”

Uptake of Three Pharmaceuticals by Beans (Phaseolus vulgaris L.) from Contaminated Soils

“…Some studies have reported that dicloclofenac that belong to the group of nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) can inhibit the synthesis of prostaglandin E2 in M. galloprovincialis at 100μg/L (10). Additional studies have reported that the exposure to a concentration ranged from ng to μg/L causes an oxidative stress in fish and mussels (11)(12).…”

Avaliação dos efeitos tóxicos do tratamento de efluente doméstico por reator de leito fluidificado enriquecido com o anti-inflamatório diclofenaco em invertebrados aquáticos

“…O aumento no comprimento das larvas de C. sancticaroli pode estar relacionado a alguma via de ação específica do Diclofenaco. O diclofenaco foi desenvolvido para inibir a enzima cicloxigenase (COX), que é responsável pelo processo de síntese de prostaglandina (GAN, 2010), e esse mesmo modo de ação já foi identificado em organismos aquáticos (COURANT et al, 2018;LÓPEZ-DOVAL et al, 2020). A prostaglandina além de ser uma mediadora de processos inflamatórios, atua nas funções reprodutivas dos animais (LÓPEZ-DOVAL et al, 2020) e também está presente em insetos (STANLEY, 2006).…”

“…Conhecido os valores quantitativos da ocorrência do DCF nos corpos hídricos, é importante conhecer os efeitos dessas proporções para os organismos aquáticos expostos a essa contaminação, e só assim determinar limites aceitáveis da presença dele no meio ambiente.3.3.3 Toxicidade do DiclofenacoMuitos estudos confirmam o efeito tóxico do Diclofenaco em organismos aquáticos. Dentre os efeitos observados, destaca-se o crescimento na atividade cicloxigenase (COX), estresse oxidativo e queda no nível de lipídios no mexilhão Perna perna(FONTES et al, 2018), a detecção de prostaglandina (indicando a inibição das atividades de COX) no mexilhão Mytilus galloprovincialis(COURANT et al, 2018) e queda no nível de peroxidação lipídica em embriões do Danio rerio, sugerindo indução do biomarcador de proteotoxicidade Hsp70 (FEITO; VALCÁRCEL; CATALÁ, 2012). Todos esses efeitos indicam que o mesmo modo de ação do fármaco em humanos é observado em organismos de estrutura morfológica divergente.Os limiares da concentração de DCF que leva à letalidade de 50% dos organismos expostos a ele (CL 50 ou CE 50 ) foram pesquisados nos últimos anos, e alguns dados foram compilados na Tabela 4 em ordem decrescente de toxicidade.…”