Interplay between stress and osmoregulatory physiology of the anuran Xenopus laevis experimentally exposed to saline and pesticide-contaminated environment

Abstract

Salinization and pollution (e.g., agrochemicals) are two main environmental stressors leading to degradation of aquatic ecosystems and consequently alteration in their biological communities. Amphibians are a highly sensitive group of vertebrates to environmental disturbance of aquatic ecosystems, however, studies on the combined effect of both stressors on the physiology of anurans are limited. In the present study, the energetic and biochemical response was evaluated in the invasive anurus Xenopus laevis acclimatized for 45 days to a high osmotic load (SW), the presence of chlorpyrifos (P) and the joint exposure to both stressors (SW/P). The results revealed a decrease in the standard metabolic rate (SMR) in both groups of animals exposed to pesticides. In addition, we found an increase in the activity of liver citrate synthase (CS) in response to salt stress. In parallel, the liver acetylcholinesterase (AChE) activity decreased by 50% in animals in the doubly stressed group, which explained the differences in the detoxification capacity of the xenobiotic. Along the same lines, we observed an increase in plasma AChE activity in the doubly stressed group, a result that we attributed to the physiological effects of salt in conjunction with the agrochemical. Finally, oxidative stress showed a synergistic effect exhibited by an increase in both lipid peroxidation and concentration of aqueous peroxides found in the experimental group simultaneously exposed to stressors.

La salinización y la contaminación (e.g., agroquímicos) son dos de los principales factores de estrés ambiental que conducen a la degradación de los ecosistemas acuáticos y, en consecuencia, a la alteración de sus comunidades biológicas. Los anfibios son un grupo de vertebrados muy sensible a la alteración ambiental de los ecosistemas acuáticos, sin embargo, los estudios sobre el efecto combinado de ambos factores de estrés en la fisiología de los anuros son limitados. En el presente estudio se evaluó la respuesta energética y bioquímica en el anuro invasor Xenopus laevis aclimatado durante 45 días a una alta carga osmótica (SW), la presencia de clorpirifós (P) y la exposición simultánea a ambos estresores (SW / P). Los resultados revelaron una disminución en la tasa metabólica estándar (SMR) en ambos grupos de animales expuestos a pesticidas. Además, encontramos un aumento en la actividad de la citrato sintasa (CS) hepática en respuesta al estrés salino. Paralelamente, la actividad de la acetilcolinesterasa hepática (AChE) disminuyó en un 50% en los animales del grupo doblemente estresado, lo que explicó las diferencias en la capacidad de desintoxicación del xenobiótico. En la misma línea, observamos un aumento de la actividad de la AChE plasmática en el grupo doblemente estresado, resultado que atribuimos a los efectos fisiológicos de la sal en conjunto con el agroquímico. Finalmente, el estrés oxidativo mostró un efecto sinérgico exhibido por un aumento tanto en la peroxidación lipídica como en la concentración de peróxidos acuosos encontrados en el grupo experimental simultáneamente expuestos a factores los dos factores estresantes.