Florações de cianobactérias produtoras de saxitoxinas (STXs), como a Cylindrospermopsis raciborskii, tem se tornado um grave problema ambiental no Brasil, pois a espécie já é dominante em alguns reservatórios de abastecimento público. As STXs são neurotoxinas que atuam bloqueando os canais de sódio (Na+) dos neurônios, o que pode levar à morte por parada respiratória. Entretanto, a bioacumulação deste tipo de substância na cadeia trófica e seus efeitos ecotoxicológicos, principalmente na água doce, ainda não estão totalmente esclarecidos. Neste trabalho objetivou-se elucidar os efeitos tóxicos e a bioacumulação de STXs no peixe dulcícola Hoplias malabaricus através de bioensaio com exposição trófica (0,08 µg/100 g de equivalentes de STX – STXeq obtido através da lise celular de C. raciborskii) utilizando exemplares de Astyanax sp. como veículo por 20 dias, com alimentação a cada 5 dias. Os cérebros dos animais foram avaliados através dos biomarcadores de contaminação ambiental: atividade específica da acetilcolinesterase (AChE), superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT), glutationa S-transferase (GST) e glutationa peroxidase (GPx). A concentração da glutationa (GSH), lipoperoxidação (LPO), carbonilação de proteína (PCO) e danos genotóxicos (ensaio cometa) também foram analisados. O músculo foi coletado para análise química de STXs. Estabeleceu-se ainda um protocolo de cultivo primário de neurônios de H. malabaricus para possibilitar a avaliação das neurotoxinas diretamente na célula alvo. Em seguida, as células cultivadas foram expostas em meio de cultivo contendo extrato de STXs a 3 µg/L (valor tolerável no Brasil de equivalentes de STXeq na água de abastecimento público) e 0,3 µg/L por 24h. O bioensaio in vivo sugeriu a geração de espécies reativas de oxigênio, com aumento da atividade específica da SOD e das concentrações de LPO e PCO, enquanto as atividades específicas da CAT, GST e GPx diminuíram, o que pode ter levado ao estresse oxidativo e aos danos genotóxicos obtidos pelo ensaio cometa. Entretanto, não foi observada presença de STXs nos músculos analisados. Depois de os neurônios serem expostos às STXs, o que correspondeu a aproximadamente 87% das células isoladas no ensaio in vitro, observou-se citotoxicidade através do ensaio de sal de tetrazólio (MTT), aumento da atividade específica da GPx, dos níveis de LPO e genotoxicidade. No entanto, não foi observado apoptose nos grupos testados. Os resultados obtidos sugerem que as STXs liberadas no meio aquático pode comprometer a qualidade ambiental do ecossistema, enquanto o bioensaio pode servir de ferramenta para gestão de recursos hídricos uma vez que, embora os efeitos da STX devido ao bloqueio do canal de Na+ sejam reportados como reversíveis, o tempo de exposição e a concentração das STXs sugerem injúrias celulares, o que pode causar neuropatologias. Além disso, o estabelecimento do protocolo de cultivo primário de neurônios de peixes possibilita novas aplicações em ecotoxicologia na avaliação de substâncias neurotóxicas em células alvo, o que pode levar a um melhor gerenciamento dos recursos hídricos visando à proteção da saúde pública e dos ecossistemas aquáticos.