Bioaccumulation of Pyrethroid in Parasite Wenyonia acuminata (Cestoda: Caryophyllaeidae) and Host fish Synodontis clarias (Linnaeus, 1758) from Lekki Lagoon, Lagos Nigeria

Akinsanya, B; Isibor, P O; Olaleru, F; Abayomi, A; Akeredolu, E; Ohazulike, M I; Saliu, J K

Abstract This study was aimed at determining the concentration of pyrethroid in the surface water, sediment, Weyonia acuminata and Synodontis clarias fish in Lekki lagoon, Lagos, Nigeria. In-situ physicochemical analysis of the surface water was conducted using a calibrated handheld multi-parameter probe (Horiba Checker Model U-10). Intestinal samples from infected and uninfected fish were analyzed for pyrethroid concentrations, microbial colonization, proteins (PRO), superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), reduced glutathione (GSH), malonaldehyde (MDA) and glutathione peroxidase (GPx). The histopathology of infected and uninfected intestinal tissues were analyzed using Haematoxylin and Eosin (H&E) stains and examined under a binocular light microscope (Model 230485). A total of 39 out of 98 S. clarias fish were infected with cestode parasite, Wenyonia acuminate, amounting to 39% parasite prevalence. Among the tested pyrethroids, Cyfluthrin and Alpha -cypermethrin had significant sorption of 1.62 and 3.27 respectively from the aqueous phase to the bottom sediment of the lagoon. Pyrethroid concentration was in the order of sediment > parasite> water > intestine> liver. The cholesterol, triglycerides, and LDL (low density lipids) in the parasite were higher than in the host fish (p<0.05). On the other hand, the fish hepatic protein, high density lipids (HDL) and glucose were higher than the levels in the parasites (p<0.05). There was a high prevalence of gut microbes (30 - 40%), which include Salmonella sp, Escherichia coli, Pseudomonas sp and Bacillus sp among individuals infected with gut Cestodes, Wenyonia sp compared with uninfected individual which had higher gut Staphylococcus sp., Klebsiella sp., and Proteus sp. (10- 40%). among the congeners of pyrethroids analyzed, Cyfluthrin > Alpha-Cyermethrin had significant sorption on the sediment, however unlike a benthopelagic fish, no pyrethroid was accumulated in the S. clarias from the sediment. The fish however accumulated Alpha-Cypermethrin from the aqueous phase. The parasite on the other hand accumulated Bathroid significantly from the surface water and bottom sediment which may be linked to the higher stress levels observed in the parasite than the host fish. The parasite in turn inflicted histological alterations on the host intestine, marked by moderate inflammation of mucosa, alteration of the villi microstructure, moderate stunting of the villous structure and moderate fibrosis of villous structure. The study demonstrated the efficiency of histopathological and microbial analysis in biomonitoring studies enteric parasites and early detection of pyrethroid toxicity respectively compared to bioaccumulation analysis.

Resumo Este estudo teve como objetivo determinar a concentração de piretroide nos peixes de águas superficiais, sedimentos, Wenyonia acuminata e Synodontis clarias na lagoa de Lekki, Lagos, Nigéria. A análise físico-química in situ da água de superfície foi realizada usando uma sonda multiparâmetro manual calibrada (Horiba Checker Modelo U-10). Amostras intestinais de peixes infectados e não infectados foram analisadas quanto a concentrações de piretroides, colonização microbiana, proteínas (PRO), superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT), glutationa reduzida (GSH), malonaldeído (MDA) e glutationa peroxidase (GPx). A histopatologia dos tecidos intestinais infectados e não infectados foi analisada usando manchas de Hematoxilina e Eosina (H&E) e examinada sob um microscópio de luz binocular (Modelo 230485). Um total de 39 dos 98 peixes de S. clarias foi infectado com o parasita cestoide Wenyonia acuminata, totalizando 39% de prevalência do parasita. Entre os piretroides testados, ciflutrina e alfa-cipermetrina tiveram sorção significativa de 1,62 e 3,27, respectivamente, da fase aquosa ao sedimento de fundo da lagoa. A concentração de piretroides estava na ordem de sedimentos > parasita > água > intestino > fígado. O colesterol, os triglicerídeos e o LDL (lipídios de baixa densidade) no parasita foram maiores que no peixe hospedeiro (p < 0,05). Por outro lado, a proteína hepática dos peixes, os lipídios de alta densidade (HDL) e a glicose foram superiores aos níveis nos parasitas (p < 0,05). Houve uma alta prevalência de micróbios intestinais (30-40%), incluindo Salmonella sp., Escherichia coli, Pseudomonas sp. e Bacillus sp. entre indivíduos infectados no intestino com o parasita cestoide Wenyonia sp. em comparação com indivíduos não infectados com Staphylococcus sp., Klebsiella intestinal sp. e Proteus sp. (10-40%). Entre os congêneres dos piretroides analisados, ciflutrina > alfa-cipermetrina teve sorção significativa no sedimento, porém, diferentemente de um peixe bentopelágico, nenhum piretroide foi acumulado no S. clarias do sedimento. No entanto, os peixes acumularam alfa-cipermetrina a partir da fase aquosa. O parasita, por outro lado, acumulou Bathroid significativamente da água superficial e do sedimento do fundo, o que pode estar relacionado aos níveis mais altos de estresse observados no parasita do que no peixe hospedeiro. O parasita, por sua vez, causou alterações histológicas no intestino hospedeiro, marcadas por inflamação moderada da mucosa, alteração da microestrutura das vilosidades, atrofia moderada da estrutura das vilosidades e fibrose moderada da estrutura das vilosidades. O estudo demonstrou a eficiência da análise histopatológica e microbiana nos estudos de biomonitoramento de parasitas entéricos e detecção precoce da toxicidade dos piretroides, respectivamente, em comparação à análise de bioacumulação.