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Odor-evoked field potentials as indicators of sublethal neurotoxicity in juvenile coho salmon (Oncorhynchus kisutch) exposed to copper, chlorpyrifos, or esfenvalerate

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Abstract:

The sublethal effects of three different pesticides (a metal, organophosphate, and pyrethroid) on juvenile coho salmon (Oncorhynchus kisutch) were evaluated using paired electrophysiological recordings from the olfactory epithelium and the olfactory bulb. Animals were exposed to copper (5–20 µg·L–1), chlorpyrifos (0.625–2.5 µg·L–1), or esfenvalerate (0.05–0.20 µg·L–1) for 7 days. Sublethal neurotoxicity was examined by recording odor-evoked field potentials from the sensory epithelium and olfactory forebrain using two natural odorants (taurocholic acid or L-serine). Copper and chlorpyrifos decreased the amplitudes of the epithelial and bulbar responses to both odorants in a concentration-dependent manner. Benchmark concentrations for a 20% loss of sensory function were 4.4 µg·L–1 for copper and 0.72 µg·L–1 for chlorpyrifos. Esfenvalerate did not affect the amplitude of odor-evoked field potentials. However, in the olfactory bulbs of coho exposed to 0.2 µg esfenvalerate·L–1, L-serine evoked distinct and irregular bursts of postsynaptic activity in the olfactory bulb, possibly indicating sublethal excitotoxicity to central networks. Collectively, these data indicate that periodic, non-point source contamination of salmon habitats with current-use pesticides could interfere with olfactory function and, by extension, olfactory-mediated behaviors that are important for the survival and migration of salmonids.

Des enregistrements électrophysiologiques appariés de l'épithélium olfactif et du bulbe olfactif nous ont permis d'évaluer les effets sublétaux de trois pesticides distincts, soit un métal, un organophosphate et un pyréthroïde, chez de jeunes saumons coho (Oncorhynchus kisutch). Les animaux ont été exposés pendant 7 jours à du cuivre (5–20 µg·L–1), du chlorpyrofos (0,625–2,5 µg·L–1) ou à de l'esfenvalérate (0,05–0,20 µg·L–1). L'enregistrement des potentiels de champ de l'épithélium sensoriel et du cerveau antérieur olfactif en réaction à deux substances odorantes naturelles (l'acide taurocholique ou la L-sérine) a servi à examiner la neurotoxicité sublétale. Le cuivre et le chlorpyrifos causent une baisse d'amplitude des réactions épithéliales et bulbaires aux deux substances odorantes en proportion des concentrations administrées. Les concentrations repères pour une perte de 20 % de la fonction sensorielle sont de 4,4 µg·L–1 pour le cuivre et de 0,72 µg·L–1 pour le chlorpyrifos. L'esfenvalérate n'affecte pas l'amplitude des potentiels de champ provoqués par les odeurs. Cependant, dans les bulbes olfactifs de saumons coho exposés à 0,2 µg·L–1 d'esfenvalérate, la L-sérine cause des explosions distinctes et irrégulières d'activité post-synaptique qui signalent peut-être une excitotoxicité aux réseaux centraux. Dans leur ensemble, ces données indiquent que la contamination diffuse non-périodique des habitats du saumon par les pesticides courants peut perturber la fonction olfactive et, par conséquent, les comportements reliés à l'olfaction qui sont d'importance pour la survie et la migration des salmonidés.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: 2004-03-01

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  • Published continuously since 1901 (under various titles), this monthly journal is the primary publishing vehicle for the multidisciplinary field of aquatic sciences. It publishes perspectives (syntheses, critiques, and re-evaluations), discussions (comments and replies), articles, and rapid communications, relating to current research on cells, organisms, populations, ecosystems, or processes that affect aquatic systems. The journal seeks to amplify, modify, question, or redirect accumulated knowledge in the field of fisheries and aquatic science. Occasional supplements are dedicated to single topics or to proceedings of international symposia.
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