“Patagonotothen cornucola como bioindicador de

la contaminación por efluentes urbanos en la

zona costera del Golfo San Jorge”

Contaminación de Sistemas Acuáticos: Evaluación y Manejo 2015

Gonzalez Patricia; Guglielminetti Gastón; López Aca Viviana; Verga Romina.

IntroducciIntroduccióónn

LA COSTA PATAGONICA

Zona central del Golfo San Jorge

AREA DE ESTUDIO

Zona central del golfo San Jorge (Mazón, 2010)

Hospitales locales

PROBLEMÁTICA AMBIENTAL DEL GOLFO SAN JORGE

PROBLEMÁTICA AMBIENTAL DEL GOLFO SAN JORGE

Caracterización sanitaria y ambiental

-Valores bacteriológicos (coliformes totales) por encima de los valores

permitidos por leyes provinciales (Mazón, 2010).

-En relevamiento de parámetros fisicoquímicos, DBO dio por encima e los

valores esperados. (Mazón, 2010)

Emisario cloacal, zona del Puerto

- No existen estudios de la

calidad ambiental mediante

pruebas de toxicidad en

peces.

- En Mitilidos: Niveles de

metales pesados elevados,

aunque solo el Cadmio pera

los valores máximos para

consumo humano (Gil, et al.

2006).

Familia: Nototheniidae (Perciformes)

Especie Endémica de América del Sur

Hábitat : Bentónico , Intermareal de la Costa Patagónica entre 0 y 15 m de profundidad. Asociado a restingas del tipo rocoso.

Alimentación : Poliquetos Nereidos (Polynoidae).

Características Biológicas Particulares : Poseen baja viscosidad sanguínea , carece de vejiga natatoria , poseen flotabilidad neutral, posee acumulación de grasa y de tejido gelatinoso, rico en agua, bajo la piel.

Especie dioica (Brickle, P. et al., 2006)

Pececito de Piedra (Patagonotothen cornucola)

Qué importancia ecológica tiene ??CORMORÁN GRIS

(Phalacrocorax gaimardi)

Especie considerada como amenazada (Bird Life International 2000)

Biomagnificación

Pececito de Piedra (Patagonotothen cornucola)

Patagonotothen cornucola como ORGANISMO DE ENSAYO

� Especie autóctona y ubicua en los ecosistemas marinos de la

Patagonia.

�Tolerantes a la contaminación.

�Por su hábito alimenticio es un bioturbador de los sedimentos.

�Se adaptan fácilmente a las condiciones de cautiverio propias de los bioensayos de laboratorio.

Ventajas

HipHipóótesis y tesis y ObjetivosObjetivos

HIPÓTESIS DE TRABAJO

“Las mezclas de contaminantes frecuentemente halladas en la región costera del Golfo San Jorge inducen respuestas biológicas que pueden ser utilizadas como biomarcadores específicos de

exposición y/o efecto”

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1- Estudiar en ejemplares de Patagonotothen cornucola, los efectos de la exposición subcrónica, bajo condiciones controladas de laboratorio, a sedimentos que contienen diferentes mezclas de contaminantes sobre respuestas metabólicas globales y sobre una batería de biomarcadores tradicionales.

2- Validación de las respuestas biológicas estudiadas en ensayos a campo.

Estudiar los efectos de la contaminación por efluentes urbanos en la zona costera del Golfo San Jorge utilizando peces como organismos bioindicadores.

MetodologMetodologííaa

BIOENSAYOS DE TOXICIDAD

� Los bioensayos permiten evaluar la biodisponibilidad de los contaminantes y su capacidad de inducir efectos adversos sobre los organismos (Anderson et al., 2001; Adams

et al., 2003; Riba et al., 2004).

BIOMARCADORES

Cambio bioquímico, celular, fisiológico o del comportamiento que puede ser medido en un tejido, fluido biológico, organismo o población y que proporciona evidencia de exposición a, y/o efectos de uno o más contaminantes. (McCarthy and Shugart, 1990; Van Gestel and Van Brummelen, 1996)

Predice el daño antes que sea demasiado tarde “Señales de alerta temprana”

(Galloway et al., 2004)

LAS TECNOLOGIAS “OMICAS”

� Permiten estudiar respuestas biológicas con una visión holística ya sea a nivel

transcriptoma, proteoma, metaboloma (Martyniuk et al., 2011).

� En particular la metabolómica permite evaluar simultáneamente cambios en el

metaboloma, conjunto total de los metabolitos presentes en una célula, tejido,

organismo o biofluido (Miller, 2007).

� Los perfiles metabólicos pueden ser utilizados como “huellas dactilares” para

identificar exposición y/o efectos inducidos por contaminantes (Miller, 2007).

� Esto permite el desarrollo de biomarcadores sensibles y específicos sobre el

estado de salud de los organismos (Beger and Colatsky., 2012).

BIOENSAYOS DE LABORATORIO

I

II

III

C1 C2 C3Ctrl

Diseño experimental: 6 bioensayos3 compuestos puros: B(a)P - Cd – Fluoxetina / 3 mezclas binariasTiempo de exposición: 30 días

Aireación suave, alimentación diaria, 10°C, 16:8 L/OSe medirán los parámetros fisicoquímicos (diariamente) y los niveles de amonio (semanalmente).

Ensayo preliminar Curva de Decaimiento (B(a)P - Cd – Fluoxetina ): permite establecer cada cuánto tiempo será necesario renovar la concentración del tóxico deseada en la unidad de ensayo (tanque).

1º)

2º) Ensayo definitivo

Hígado Gónadas Sangre

Control Expuestos

ÍndicesFC- IHS- IGS

� EROD� GST� GPx� CAT� SOD� MT’s� Contenido de proteínas

�Histología de rutina con H/E

�Vitelogenina plasmática

�Micronúcleos

�Huella metabolómica

Bilis

�Huella metabolómica

Las diferencias se analizarán con ANOVA (p<0,05) y comparaciones múltiples de Tukey.

Etapas en los estudios metabolómicos: Aproximación no-dirigida

Preparación de la muestra

Técnicas Analíticas

HPLC-MS

Procesamiento de datos

Supervisión visual de integridad de los datos

MZmine

Detección de picos e integración de áreas

XCMS- metaXCMS

Análisis estadístico

Identificación de metabolitos

ANOVA -PCA

ResultadosResultados

RESULTADOS : Impacto en la Reproducción

Ctrl B(a)PFlu+

B(a)P

Cd+

B(a)PCd

Cd +

Flu

FluEjemplares expuestos a Fluoxetina con desarrollo de

ovario y testículos (diferenciados macroscópicamente).

Ovo- testis en ejemplares expuestos a Fluox + B(a)P (diferenciados microscópicamente).

RESULTADOS ESPERADOSRESULTADOS : Biotransformación

Fuente: Sandvik, M. et al., 1997

B(a)P

Fluox

Cd

Ctrl

RESULTADOS ESPERADOSRESULTADOS : Sistema antioxidante

Jifa, W. et al. 2006

� El sedimento sobreagregado promoverá daño oxidativo en el pez de las piedras

RESULTADOS ESPERADOSRESULTADOS : Metalotioneínas

Fuente: Sandvik, M. et al., 1997

RESULTADOS ESPERADOSRESULTADOS : Genotoxicidad

CtrlB(a)P

Flu+

B(a)P

Cd+

B(a)P

CdCd +

FluFlu

RESULTADOS ESPERADOSRESULTADOS : Huella Metabolómica

ENSAYOS DE CAMPO: Sitios de Estudio

H: Los sedimentos marinos del Golfo San Jorge provocan efectos subletales en peces expuestos a ellos, debido a la descarga de compuestos químicos producto de las actividades antrópicas desarrolladas en sus costas.

GónadasCuerpo

Hígado

� Se colectarán 10 individuos por cada sitio.� Se registrarán las variables fisicoquímicas in situ.� Se determinarán las concentraciones de los compuestos (agua, sedimento).

ENSAYOS DE CAMPOrecolección in situ de ejemplares de Patagonotothen cornucola

FC IGShistología

ERODGSTGPxCATSODMT’sContenido de

proteínas

SangreHuella metabolómica

ANOVA (p<0,05)- Tukey - Multivariado

RESULTADOS ESPERADOS

� Esperamos que los sitios contaminados tengan mayores concentraciones de los 3 compuestos ( Cd - B(a)P - fluoxetina) que el sitio de referencia.

� Parámetros generales como el FC mostrarán un patrón coincidente con los niveles de degradación de la calidad ambiental de los sedimentos .

� En el caso de los biomarcadores se observará un patrón de respuesta específica de acuerdo a cada sitio. (sitios impactados por metales; sitios impactados por fármacos; sitios impactados con HC).

� La estrategia experimental empleada mostraría un desempeño satisfactorio para evaluar toxicidad subletal en sedimentos.

� Los estudios de laboratorio demostrarán su utilidad para detectar efectos por exposición a PAH, metales y fármacos y para anticipar efectos adversos promovidos en condiciones de campo.

� Patagonotothen cornucola resultaría ser un buen organismo de estudio. Su tolerancia le permitiría sobrevivir a las condiciones de ensayo durante los 30 días de exposición.

Muchas

Gracias!!

BIBLIOGRAFIA CONSULTADA

• Domingos, Fabiola & Silva de Assis, Helena Cristina. 2006. Biomarcadores de contaminação ambiental em peixes e ostras de tres estuários brasileiros e cinética de derivados soluveis do petroleo em peixes.Tesis de Doctorado. Repositorio Digital Institucional. UFPR.

• Elías, R., Rivero, M. S. & Vallarino, E. A. 2003. Sewage impact on the composition and distribution of polychaeta associated to intertidal mussel beds of the Mar del Plata rocky shore, Argentina. Iheringia, Ser. Zool., Porto Alegre 93: 309-318.

• FPN (Fundación Patagonia Natural). 1999. Proyecto: Prevención de la contaminación costera y gestión de la diversidad biológica marina. Documento: Análisis técnico de los problemas de contaminación en la zona costera patagónica. Argentina, 32 pp.

• Gil, Mónica N, Torres, Américo, Harvey, Miguel, & Esteves, José Luis. (2006). Metales pesados en organismos marinos de la zona costera de la Patagonia argentina continental. Revista de biología marina y oceanografía, 41(2), 167-176

• Gil, M. N., Torres, A. I, Amín, O. & Esteves, J. L. 2011. Assessment of recent sediment influence in an urban polluted subantarctic coastal ecosystem. Beagle Channel (Southern Argentina). Marine Pollution Bulletin 62: 201-207.

• Hüne, Mathias, & Rivera, Gladys. (2010). Contribution of polychaetes (Annelida: polychaeta) in the diet of three notothenioids species (perciformes: notothenioidei) from the magellan región. Anales del Instituto de la Patagonia, 38(2), 39-46.

• Mazón, H. 2010. Cambios en las comunidades intermareales y su relación con la contaminación. Aportes para la gestión de efluentes urbanos en la ciudad de Comodoro Rivadavia. Tesis de Licenciatura en Gestión Ambiental, UNPSJB, 262 pp.

• Morten Sandvik, Jonny Beyer, Anders Goksù yr, Ketil Hylland, Eliann Egaas and Janneche Utne Skaare. 1996. Interaction of benzo[a]pyrene, 2,3,3Â ,4,4Â ,5-hexachlorobiphenyl(PCB-156) and cadmium on biomarker responses in flounder (Platichthys flesus L.). BIOMARKERS. 1997, 2, 153- 60

• Pequeño, G., Olivera, F., 2006. Litoral fishes of the aysen channels, captured during the two cruises of the cimar 9 fiords project, in the year 2003. Consultado en: http://www.cona.cl/ctmol2/vol30-1/articulos/pequenno/pequenno.htm

• Saunders, J. E., Al Zahed, K. M. & Paterson, D. M. 2007. The impact of organic pollution on the macrobenthic fauna of Dubai Creek (UAE). Marine Pollution Bulletin 54: 1715–1723.

• Torres, A. I, Gil, M. N., Amín, O. & Esteves J. L. 2009. Environmental characterization of a eutrophicated semi-enclosed system: nutrient budget (Encerrada bay, Tierra del Fuego Island, Patagonia, Argentina). Water Air and Soil Pollution 204: 259-270.

• Vallarino, E. A., Rivero, M. S., Gravina, M. C. & Elías, R. 2002. The community level respomnse to sewage impact in intertidal mytilid beds of the Southwestern Atlantic, and the use of Shannon index to assess pollution. Revista de Biología Marina y Oceanografía 37: 25-33