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Long-term exposure of Atlantic cod (Gadus morhua) to components of produced water: condition, gonad maturation, and gene expression

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Abstract:

Effects related to offshore contamination have been observed in gadoid species in the North Sea, but uncertainties regarding exposure conditions have led to the need for environmentally relevant exposure studies. In the current study, Atlantic cod (Gadus morhua) were sampled at regular intervals during an 11-month continuous or pulsed water-borne exposure to a mixture of produced water components. There was variation in time to female maturation between and within treatment groups; although differences were not significant, there was a tendency towards delayed maturation in intermittently exposed females not seen in continuously exposed females. Physiological parameters such as condition factor, liver somatic index, gonadosomatic index, or hematocrit did not appear to be affected by the treatments. A range of toxicologically relevant genes were differentially expressed in the exposed fish, including AhR-responsive genes (CYP1A, UDP-GT) and genes relevant to immune function (complement C3, MHC 1, CYP27B), apoptosis (PERP), and oxidative stress (hepcidin, serotransferrin, glutathione peroxidase). Although powerful in their depiction of the complexity of cellular responses to environmental stressors, the use of molecular tools should be accompanied by biochemical and physiological endpoints, and results should be holistically interpreted in terms of individual health and function.

Des effets reliés à la contamination au large ont pu être observés chez des espèces de gadoïdés dans la mer du Nord, mais les incertitudes associées aux conditions d’exposition rendent nécessaires des études sur l’exposition qui soient pertinentes au niveau de l’environnement. Dans notre étude, nous avons prélevé des morues franches (Gadus morhua) à intervalles réguliers durant une exposition continue ou intermittente en milieu aqueux à un mélange de composantes de l’eau produite (par les forages pétroliers). Au sein des groupes expérimentaux et d’un groupe à un autre, il y avait des variations dans le temps requis pour atteindre la maturation chez les femelles; bien que les différences ne fussent pas significatives, il y avait une tendance vers une maturation retardée chez les femelles exposées par intermittence, mais pas chez les femelles exposées de manière continue. Les variables physiologiques, telles que le coefficient de condition, l’indice hépatosomatique, l’indice gonadosomatique et l’hématocrite, ne semblent pas avoir été affectées par les traitements. Une variété de gènes d’importance toxicologique étaient exprimés de diverses manières chez les poissons exposés, tels que les gènes réagissant à AhR (CYP1A, UDP-GT) et les gènes pertinents pour la fonction immunitaire (complément C3, MHC 1, CYP27B), l’apoptose (PERP) et le stress oxydatif (hepcidine, sérotransferrine, glutathion-peroxydase). Bien que puissants dans leur dépiction de la complexité des réponses cellulaires aux facteurs de stress de l’environnement, les outils moléculaires ne devraient être utilisés que conjointement avec des données d’analyse biochimique et physiologique et les résultats devraient être interprétés de manière holistique dans le contexte de la santé et du fonctionnement des individus.

Document Type: Research Article

Publication date: October 1, 2010

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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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nrc/cjfas/2010/00000067/00000010/art00011
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