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Tipo: Tese
Título : Hepatotoxicidade induzida pelo herbicida 2,4-D e seu metabólito 2,4-DCP: uma investigação mecanística integrando toxicologia de redes e análises em peixe-zebra
Título en inglés: Hepatotoxicity Induced by the Herbicide 2,4-D and Its Metabolite 2,4-DCP: a mechanistic investigation integrating network toxicology and zebrafish analyses
Autor : Martins, Rafael Xavier
Tutor: Farias, Davi Felipe
Palabras clave en portugués brasileño: Contaminantes orgânicos;Organoclorados;Toxicologia preditiva
Palabras clave en inglés: Organic contaminants;Organochlorines;Predictive toxicology
Áreas de Conocimiento - CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA
Fecha de publicación : 2025
Citación : MARTINS, Rafael Xavier. Hepatotoxicidade induzida pelo herbicida 2,4-D e seu metabólito 2,4-DCP: uma investigação mecanística integrando toxicologia de redes e análises em peixe-zebra. 2026. 252 f. Tese (Doutorado em Bioquímica) - Programa de Pós-Graduação em Bioquímica, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025.
Resumen en portugués brasileño: O herbicida ácido 2,4-Diclorofenoxiacético (2,4-D) e seu principal metabólito ambiental, o 2,4-Diclorofenol (2,4-DCP), são contaminantes emergentes frequentemente detectados em ecossistemas aquáticos. Embora sua hepatotoxicidade em vertebrados já tenha sido reportada, os mecanismos moleculares subjacentes permanecem pouco conhecidos. Além disso, a maior parte dos estudos utiliza concentrações elevadas e exposições agudas, o que limita a compreensão dos efeitos sob condições ambientalmente realistas, caracterizadas por exposições prolongadas a baixas concentrações. Neste estudo, adotamos uma abordagem integrada combinando toxicologia computacional e experimentos in vivo com peixe-zebra (Danio rerio) para investigar os mecanismos de toxicidade hepática induzidos por 2,4-D e 2,4-DCP, bem como seus efeitos agudos e crônicos em concentrações ambientalmente relevantes. As análises de toxicologia de rede e docking molecular revelaram interação potencial de ambos os compostos com proteínas-chave associadas à hepatotoxicidade, como SRC, AKT1, RXRA, HSP90AA1 e MDM2. O enriquecimento funcional (Gene Ontology e Reactome) indicou a participação de vias de sinalização críticas, incluindo receptores nucleares e PI3K/AKT, além de processos biológicos associados à toxicidade hepática, como estresse oxidativo, acúmulo lipídico, disfunção mitocondrial e morte celular. Ensaios in vivo demonstraram que concentrações ambientalmente relevantes (3, 30 e 300 μg/L) induzem hepatotoxicidade aguda em larvas de peixe-zebra, corroborando os mecanismos preditos in silico. Em adultos, a exposição crônica resultou em alterações histopatológicas, incluindo acúmulo lipídico, morte celular e desorganização tecidual, inclusive na concentração de 30 μg/L de 2,4-D, equivalente ao valor máximo permitido (VMP) em água potável no Brasil. Este estudo descreve pela primeira vez alvos biológicos e vias moleculares associados à hepatotoxicidade induzida por 2,4-D e 2,4-DCP e demonstra que concentrações ambientalmente relevantes são capazes de perturbar processos celulares essenciais, que culminam em dano hepático. Esses achados questionam a segurança do VMP de 2,4-D adotado pela legislação brasileira para organismos não alvo e destacam a necessidade urgente de inclusão do 2,4-DCP em programas de monitoramento ambiental, além da reavaliação de limites seguros de exposição a esses contaminantes. Palavras-chave: contaminantes orgânicos; organoclorados; toxicologia preditiva.
Abstract: The herbicide 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) and its main environmental metabolite, 2,4-dichlorophenol (2,4-DCP), are emerging contaminants frequently detected in aquatic ecosystems. Although their hepatotoxicity in vertebrates is already recognized, the underlying molecular mechanisms remain poorly understood. Moreover, most studies employ high concentrations and acute exposures, limiting the understanding of effects under environmentally relevant conditions characterized by prolonged exposure to low concentrations. In this study, we adopted an integrated approach combining computational toxicology and in vivo experiments using zebrafish (Danio rerio) to investigate the mechanisms of liver toxicity induced by 2,4-D and 2,4-DCP, as well as their acute and chronic effects at environmentally relevant concentrations. Network toxicology and molecular docking analyses revealed potential interactions of both compounds with key proteins associated with liver toxicity, including SRC, AKT1, RXRA, HSP90AA1, and MDM2. Functional enrichment analyses (Gene Ontology and Reactome) indicated the involvement of critical signaling pathways, including nuclear receptors and PI3K/AKT, as well as biological processes associated with liver toxicity, such as oxidative stress, lipid accumulation, mitochondrial dysfunction, and cell death. In vivo assays demonstrated that environmentally relevant concentrations (3, 30, and 300 μg/L) induced acute liver toxicity in zebrafish larvae, corroborating the in silico predicted mechanismse. In adult fish, chronic exposure resulted in histopathological alterations, including lipid accumulation, cell death, and tissue disorganization, even at 30 μg/L of 2,4-D, corresponding to the maximum allowed value (MAV) for drinking water in Brazil. This study describes, for the first time, biological targets and molecular pathways associated with 2,4-D and 2,4-DCP-induced hepatotoxicity and demonstrates that environmentally relevant concentrations can disrupt essential cellular processes, leading to liver damage. These findings question the safety of the MAV of 2,4-D established by Brazilian legislation for non-target organisms and highlight the urgent need to include 2,4-DCP in environmental monitoring programs, as well as to reassess safe exposure limits for these contaminants.
URI : http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/85031
ORCID del autor: https://orcid.org/0000-0001-9819-0778
Lattes del autor: https://lattes.cnpq.br/9384443276036199
ORCID del tutor: https://orcid.org/0000-0001-5438-1919
Lattes del tutor: https://lattes.cnpq.br/7568220396626488
Derechos de acceso: Acesso Aberto
Aparece en las colecciones: DBBM - Teses defendidas na UFC

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