Cyanobacterial blooms affect freshwater ecosystems across the globe, and one major concern relates to their structurally diverse and bioactive metabolites not limited to known toxins such as microcystins (MC). Yet, the ecotoxicological risks associated with these co-produced metabolites remain mostly unknown. In this study, we assessed metabolites from two Brazilian Microcystis strains, the microcystinproducer MIRS-04 and the non-producer NPCD-01, by LC-HRMS/MS using CyanoMetDB (a comprehensive database of cyanobacterial secondary metabolites) for the suspect screening. Ecotoxicological studies were conducted with the freshwater organisms Thamnocephalus platyurus (fairy shrimp) and Danio rerio (zebrafish) in embryo-larval stage. The survival and locomotor (swimming) behaviour of the two species were monitored after exposure to HPLC-semi-purified fractions of the cyanobacterial extracts. For the zebrafish embryos, morphological alterations and cardiovascular functions of 5-day-old larvae were also analysed. The whole cyanobacterial extract (pooled HPLC fractions) from the MC-producer and nonproducer pointed to acute dose-dependent toxicity in both model species tested. For the fairy shrimp, acute effect on survival was also observed for the HPLC-fraction of the MC-producer containing the cyanopeptolin micropeptin K139, and the apolar fractions revealed to be the main contributors to the acute toxicity of the microcystinfree extract. Additionally, sublethal effects (represented as reduced mobility) was also observed on the microcrustaceans exposed to the pooled, micropeptindominated (MIRS-04) and apolar fractions (NPCD-01). In the zebrafish embryos, likewise, mortality was recorded after 120h of exposure to the pooled fractions of both strains, the micropeptin-dominated fraction of the MIRS-04 strain, and apolar fractions of the NPCD-01. In addition, oedemas of the pericardial region were observed in larvae exposed to the HPLC-fractions dominated by the microginin nostoginin BN741 (non-producer) and micropeptin K139 (MC-producer). Our results further add to the growing evidence of toxicity of cyanobacterial metabolites other than microcystins.

A proliferação de cianobactérias afeta os ecossistemas de água doce em todo o mundo, e uma das principais preocupações está relacionada aos seus metabólitos secundários estruturalmente diversos e bioativos, não limitados às já conhecidas toxinas, tais como as microcistinas (MC). No entanto, os riscos ecotoxicológicos associados a esses metabólitos coproduzidos permanecem, em sua maioria, desconhecidos. Neste estudo, avaliamos os metabólitos de duas cepas brasileiras do gênero Microcystis, a produtora de microcistina MIRS-04 e a não produtora NPCD-01, por LC-HRMS/MS. Estudos ecotoxicológicos foram conduzidos com os organismos de água doce Thamnocephalus platyurus (microcrustáceo) e Danio rerio (peixe-zebra) no estágio embrio-larval. A sobrevivência e o comportamento locomotor (natação) das duas espécies foram monitorados após a exposição a frações semipurificadas por HPLC dos extratos de cianobactérias. Para os embriões de peixe-zebra, também foram analisadas as alterações morfológicas e as funções cardiovasculares das larvas. Os extratos integrais da biomassa cianobactérias (frações combinadas) da cepa produtora de MCs e da cepa não produtora apresentaram toxicidade aguda dose-dependente para ambas as espécies modelo testadas. Para o microcrustáceo, o efeito agudo sobre a sobrevivência também foi observado para a fração de HPLC contendo a cianopeptolina micropeptina K139 (principal composto produzido pela cepa MIRS-04), e as frações apolares revelaram serem os principais contribuintes para a toxicidade aguda do extrato da NPCD-01. Além disso, efeitos subletais (representados como mobilidade reduzida) também foram observados nos microcrustáceos expostos às frações combinadas (extrato integral), a fração contendo majoritariamente micropeptina (MIRS-04) e às frações apolares (NPCD-01). Nos embriões de peixe-zebra, de modo similar, mortalidade foi registrada após 120 horas de exposição às frações combinadas de ambas as cepas, à fração dominada por micropeptina da cepa MIRS-04 e às frações apolares da NPCD-01. Além disso, foram observados edemas da região pericárdica em larvas expostas às frações de HPLC dominadas pela microginina nostoginina BN741 (não produtora) e micropeptina K139 (produtora de MC). Nossos resultados contribuem ainda mais para a crescente evidência de toxicidade de metabólitos de cianobactérias além das já conhecidas cianotoxinas.