Titanium dioxide nanoparticles alters routine metabolism and causes histopathological alterations in Oreochromis niloticus

Abstract

Titanium Dioxide Nanoparticles (TiO₂ NPs) could cause alterations in exposed aquatic species, in terms of oxygen consumption, ammonia excretion and tissues functionality therefore, the aim of the present study is to evaluate the effects of acute exposure to different concentrations of TiO₂ NPs (0.1, 0.5, 1.0 and 2.5 mgL^-1) on routine metabolism (oxygen consumption and ammonia excretion) and histological parameters (branchial and hepatic) in Oreochromis niloticus. After 24 hours, we observed an increase in oxygen consumption of 2.36 and 3.23 times in groups exposed to 1.0 and 2.5 mgL^-1 of TiO₂ NPs respectively, as well as an increase in ammonia excretion of 3.54, 4.0 and 4.82 times higher in groups exposed to 0.5, 1.0 and 2.5 mgL^-1 of TiO₂ NPs respectively, compared to the control group. Histological analysis showed, after 72 hours, moderate to severe alterations in both gills and liver of TiO₂  exposed fish at concentrations 1.0 and 2.5 mgL^-1, the severity and occurrence of the alteration observed was grade 3 (severe and extensive pathological alterations). We concluded that waterborne exposure of Nile tilapia to TiO₂ NPs caused alteration in routine metabolism and histological parameters in a dose-dependent manner.

Nanoparticulas de Dióxido de Tití­¢nio (TiO₂NPs) podem causar alterações nas espécies aquáticas expostas, em termos de consumo de oxigênio, excreção de amônia e funcionalidade de tecidos, portanto, o objetivo do presente estudo é avaliar os efeitos da exposição aguda a diferentes concentrações de TiO₂NPs (0,1, 0,5, 1,0 e 2,5 mgL^-1) sobre o metabolismo de rotina (consumo de oxigênio e excreção de amônia) e parí­¢metros histológicos (branquiais e hepáticos) em Oreochromis niloticus. Após 24 horas, observamos um aumento no consumo de oxigênio de 2,36 e 3,23 vezes em grupos expostos a 1,0 e 2,5 mgL^-1 de TiO₂NPs respectivamente, bem como um aumento na excreção de amônia de 3,54, 4,0 e 4,82 vezes maior nos grupos expostos a 0,5, 1,0 e 2,5 mgL^-1 de TiO₂NPs respectivamente, em comparação com o grupo controle. A análise histológica mostrou, após 72 horas, alterações moderadas a severas tanto nas brí­¢nquias quanto no fí­­gado de peixes expostos a TiO₂NPs em concentrações de 1,0 e 2,5 mgL^-1, a gravidade e a ocorrência da alteração observada foram de grau 3 (alterações patológicas graves e extensas). Concluí­­mos que a exposição í­Â  TiO₂NPs da tilápia do Nilo causaram alteração no metabolismo de rotina e nos parí­¢metros histológicos de uma maneira dose-dependente.