Toxicokinetics and Effects of PCBs in Arctic Fish: A Review of Studies on Arctic Charr

Abstract

In a series of environmentally realistic laboratory experiments, toxicokinetics and effects of polychlorinated biphenyls (PCBs) were studied in the Arctic charr (Salvelinus alpinus). Winter fasting and emaciation, which are common among Arctic charr living in high latitudes, resulted in a redistribution of the lipophilic PCBs from lipid-storing tissue such as the muscle, to vital organs that must be considered sensitive toward PCB (liver and brain). This redistribution was accompanied by a significant potentiation of the hepatic cytochrome P-450 (CYP) 1A biomarker response, from low activities in October (within those measured in uncontaminated charr) to a high, probably maximum, induction in May. Performance studies demonstrated a clear effect of environmentally realistic PCB levels on endocrine mechanisms, immune function, and seawater preadaptation (smoltification) in charr that had been feed deprived for several months after contamination with Aroclor 1254, whereas a high PCB dose exerted only minor, if any, effects in charr that had been fed after contamination. These results demonstrate that emaciation results in decreased dose-response relationships in fish, and indicate that arctic animals undergoing seasonal cycles of "fattening" and emaciation may be extra sensitive toward persistent, lipophilic organochlorines. Pilot studies on Arctic charr from Bjørnøya Island revealed marked CYP1A biomarker responses and an upregulation of genes involved in cellular homeostatic mechanisms in charr from Lake Ellasjøen (high PCB levels).

Current status, between-year comparisons and maternal transfer of organohalogenated compounds (OHCs) in Arctic char (Salvelinus alpinus) from Bjørnøya, Svalbard (Norway)

“…A. Evenset). Although previous in vivo studies indicate that Arctic char is susceptible to the toxic actions of OHCs (i.e., endocrine effects, immune system effects, alterations in the expression of genes involved in cellular homeostatic mechanisms) (Jørgensen et al, 2002;Maule et al, 2005;Jørgensen et al, 2006), very little is known about the potential effects contaminants may have on wild char (Wiseman et al, 2011).…”

Local Sources of Polychlorinated Biphenyls (PCB) in Russian and Norwegian Settlements on Spitsbergen Island, Norway

“…LRAT is described as a temperaturedriven air-surface exchange controlled by a global fractionation process (Wania & Mackay, 1995, 1996Ockenden et al, 2003). Subsequent condensation and possible accumulation in Arctic areas is by far the most accepted explanation for the high levels of PCB found in samples of biota such as liver, blood, and brain of wildlife animals on Svalbard, including polar bears (Lie et al, 2003;Braathen et al, 2004;Dietz et al, 2004;Verreault et al, 2005;Ropstad et al, 2006;Sonne et al, 2007), seals (Wolkers et al, 2004), fish (Jorgensen et al, 2006), and birds (Henriksen et al, 1998;Krokje et al, 2006;Knudsen et al, 2007;Murvoll et al, 2007;Verreault et al, 2007). Hop et al (2001) used macrobenthos near urban settlements in Svalbard to study the contribution of local input of PCB to the marine environments.…”

Utilisation des poissons pour évaluer les effets biologiques des contaminants dans l’estuaire du Saint-Laurent et le fjord du Saguenay

“…Ce phénomène pourrait de plus être amplifié lors de conditions environnementales défavorables augmentant la durée ou la sévérité du jeûne saisonnier. Chez d'autres espèces vivant à de hautes latitudes et subissant des fluctuations saisonnières importantes des réserves lipidiques, une redistribution des PBT liée à un amaigrissement a été associée à des dysfonctions endocriniennes et immunitaires pouvant altérer la survie (JORGENSEN et al, 2006). Des ulcères buccaux et des malformations vertébrales ont été observés chez les poulamons de l'ESL mais les causes de ces lésions n'ont pas encore été identifiées (COUILLARD et al, 2000;LAIR et al, 1997).…”

“…Des expériences avec des espèces nordiques dans des conditions environnementales réalistes mesurant des réponses toxiques critiques pour les populations doivent être réalisées. La relation entre l'augmentation des concentrations des PBT dans des tissus cibles et la susceptibilité aux maladies infectieuses doit être examinée de même que les effets sur la reproduction, l'osmorégulation, la résistance au stress et le comportement (JORGENSEN et al, 2006). Sur le terrain, les effets biologiques et les concentrations de PBT dans les tissus cibles doivent être déterminés au moment où les risques d'impacts sont les plus grands, soit à la fin de la période de jeûne ou de migration.…”