Histo-morphological alteration of lethal and sub-lethal effect of glyphosate-based herbicide on catfish hybrid (heteroclarias sp.)

Abstract

Herbicides are actively used in terrestrial and aquatic ecosystems to control unwanted weeds and their use has generated serious concerns and potential adverse effects on environment and human health. Toxicity of catfish hybrid (Heteroclarias sp.) juvenile exposed to glyphosate-based herbicide as it contributes to environmental degradation when reaches water bodies through direct applications, erosion, agricultural runoff and leaching, thereby endangers aquatic life such as fish was investigated. Ten pieces each of Heteroclarias sp juveniles with mean body weight of 8.45±2.82g and mean body length of 14.81±0.67cm were subjected to 0.00, 1.00, 1.25, 2.50, 3.75 and 5.00mg/l concentrations of glyphosate-based herbicide in a 50litres experimental water tank each for 96hours. The fish behavioural changes were noted and the lethal concentrations LC were calculated using probit analysis. 50 Sub-lethal studies had 0.0, 1.0, 1.2, 1.5 and 2.0mg/L of the herbicide in a static renewal bioassay for 28 days. The body weight and length of Heteroclarias sp were measured and histological studies of gill, liver and muscle were processed. Fish in 1.0mg/L and 1.25mg/L concentrations showed normal swimming pattern, normal breathing and rapid response to external stimulus. While fish in the other concentrations (2.5mg/L, 3.75mg/L and 5.0mg/L) showed lateral swimming pattern, gasping breathing and sluggish responses. Highest mortality (70%) was observed in 5.0mg/L and 96h lethal concentration (LC ) was 4.12mg/L. 50 Mean body weight and length of the exposed fish were weekly insignificant (P>0.05). Fish in 2.0mg/L recorded 33.3% mortality, while 16.8% mortality was recorded in 1.2 and 1.5mg/L concentrations. Histology revealed degeneration and lifting of the epithelial cells, partial complete fusion and dilation of marginal channel of the secondary lamella, severe vasodilation with blood congestion and neutrophil infiltration of the Heteroclarias gills. Liver showed necrosis, vacuolization, lesion and damage of central vein, degeneration of hepatic connective tissue and presence of melanomacrophages. Meanwhile, muscle showed separation of muscle fibers, shortening of the muscle bundle, cellular infiltration and presence of rounded nuclei and severe derangement of myo-histology of the muscle. The herbicide is highly toxic to Heteroclarias sp juvenile when exposed to both lethal and sublethal concentrations.

 Les herbicides sont activement utilisés dans les écosystèmes terrestres et aquatiques pourcontrôler les mauvaises herbes indésirables et leur utilisation a suscité de graves préoccupations et des effets néfastes potentiels sur l'environnement et la santé humaine. La toxicité des juvéniles hybrides de poisson-chat (Heteroclarias sp.) exposés à un herbicide à base de glyphosate, car il contribue à la dégradation de l'environnement lorsqu'il atteint les plans d'eau par des applications directes, l'érosion, le ruissellement agricole et le lessivage, met ainsi en danger la vie aquatique comme les poissons a été étudiée. Dix morceaux de juvéniles d'Heteroclariassp avec un poids corporel moyen de 8,45 ± 2,82 g et une longueur corporelle moyenne de 14,81 ± 0,67 cm ont été soumis à des concentrations de 0,00, 1,00, 1,25, 2,50, 3,75 et 5,00 mg/l d'herbicide à base de glyphosate dans un Réservoir d'eau expérimental de 50 litres chacun pendant 96 heures. Les changements de comportement des poissons ont été notés et les concentrations létales CL50 ont été calculées à l'aide d'une analyse probit. Les études sublétales avaient 0,0, 1,0, 1,2, 1,5 et 2,0 mg/L de l'herbicide dans un essai biologique de renouvellement statique pendant 28 jours. Le poids corporel et la longueur des Heteroclarias sp ont été mesurés et des études histologiques des branchies, du foie et des muscles ont été réalisées. Les poissons à des concentrations de 1,0 mg/L et 1,25 mg/L ont montré un schéma de nage normal, une respiration normale et une réponse rapide aux stimuli externes. Alors que les poissons aux autres concentrations (2,5 mg/L, 3,75 mg/L et 5,0 mg/L) ont montré une nage latérale, une respiration haletante et des réponses lentes. La mortalité la plus élevée (70 %) a été observée à 5,0 mg/L et la concentration létale à 96 h (LC50) était de 4,12 mg/L. Le poids corporel moyen et la longueur des poissons exposés étaient hebdomadairement insignifiants (P > 0,05). Les poissons à 2,0 mg/L ont enregistré une mortalité de 33,3 %, tandis qu'une mortalité de 16,8 % a été enregistrée à des concentrations de 1,2 et 1,5 mg/L. L'histologie a révélé une dégénérescence et un soulèvement des cellules épithéliales, une fusion complète partielle et une dilatation du canal marginal de la lamelle secondaire, une vasodilatation sévère avec congestion sanguine et infiltration de neutrophiles dans les branchies de l'hétéroclarie. Le foie présentait une nécrose, une vacuolisation, des lésions et des lésions de la veine centrale, une dégénérescence du tissu conjonctif hépatique et la présence de mélanomacrophages. Pendant ce temps, le muscle a montré une séparation des fibres musculaires, un raccourcissement du faisceau musculaire, une infiltration cellulaire et la présence de noyaux arrondis et un grave dérangement de la myo-histologie du muscle. L'herbicide est hautement toxique pour les juvéniles d'Heteroclarias sp lorsqu'il est exposé à des concentrations létales et sublétales.