Spectral profile index changes as biomarker of toxicity in Catla catla (Hamilton, 1822) edible fish studied using FTIR and principle component analysis

Abstract

The study was carried out to evaluate the toxicity in gill tissue of edible fish Catla catla using FTIR spectra. Fourier selfdeconvolution obtained by curve fitting was applied in the lipid (3000-2800 cm −1 ), carbohydrates (1000-1100 cm −1 ) and in the amide region (1700-1600 cm −1 ). These spectral changes were used as biochemical parameters to assess the degree of toxicity. A disorder in lipid changes was measured by frequency shift and intensity changes in the CH 2 asymmetric stretching band. This change in the fatty acid composition in fish could be used as biomarkers of toxic effect. Decreases in lactic acid (6-16%) clarify the lipid peroxidation which is the primary mechanism of toxicity. The deconvolution in the amide region shows peaks at 1621 cm −1 , 1637 cm −1 due to β sheet; 1652 cm −1 and 1667 cm −1 due to α helix and 1683 cm −1 due to antiparallel β sheet. The results show a decrease by (3-7%) in α helix and increase by (13-40%) in β sheet structure. This shows β sheet formation of protein secondary structure due to toxicity. PCA plots indicate protein and lipids have strong positive loadings. The study shows the spectral variation is considered as an ideal biomarker with a high degree of accuracy of test organism to examine the toxicity of pollutants.

Análise das alterações de biomoléculas causadas pela exposição ao fármaco diclofenaco sódico em peixes da espécie Brycon Opalinus utilizando a espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR)

“…Assim, considerando as alterações moleculares evidenciadas por contaminantes hídricos em diversos estudos envolvendo espécies da ictiofauna (Abdel-Gawad et al, 2018;Lunardelli et al, 2018;Kumar et al, 2020), bem como o nível de degradação ambiental da qualidade das águas do Rio Paraíba do Sul e a alta sensibilidade a contaminates ambientais da espécie B. opalinus, o presente trabalho teve como objetivo identificar as alterações causadas pela exposição do fármaco diclofenaco nos constituintes biomoleculares dos tecidos de brânquias de B. opalinus, utilizando-se da técnica espectroscópica no infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) associada aos métodos quimiométricos. FTIR é uma técnica rápida e simples para analisar as alterações moleculares em amostras biológicas.…”

“…FTIR é uma técnica rápida e simples para analisar as alterações moleculares em amostras biológicas. Fatores bioquímicos tais como proteinas, lipídios e carboidratos são muito sensíveis e são usados para detecção de condições de estresse (Kumar et al, 2020) . O órgão escolhido neste trabalho foram as brânquias, pois elas são consideradas como biomarcadoras que indicam as condições ambientais aquáticas por estarem em contato direto e permanente com contaminantes da água.…”

“…Os picos visualmente identificados são numerados para realização das atribuições de bandas mostradas na Tabela 1, sendo que, as atribuições das bandas nos espectros infravermelhos foram realizadas a partir dos compostos semelhantes que existem na literatura (Kumar et al, 2020;Velmurugan et al, 2018;Barbosa, 2007;Moyasaghi, 2008). Research, Society and Development,v.…”

“…Muitas pesquisas que têm como base o estudo de lesões e necroses em tecidos, têm sido utilizadas como o fundamento teórico de muitas pesquisas (Meletti et al, 2003;Simonato et al, 2016;Vieira et al, 2016;Abdel-Gawad et al, 2018;Lunardelli et al, 2018;Kumar et al, 2020).…”

“…Nos testes de toxicidade podem ser observados efeitos agudos e efeitos crônicos, sendo os primeiros àqueles que ocorrem rapidamente como um resultado da exposição ao agente tóxico por um curto período de tempo (para peixes, esse período pode ser horas, dias ou até mesmo semanas) (Meletti et al, 2003;Kumar et al, 2020).…”