Metalotioneínas en peces y gasterópodos: su aplicación en la evaluación de la contaminación.

Abstract

La regulación y control del uso del agua y la mejora de la calidad merece especial<br/>atención debido a la contaminación provocada por los vertidos de origen agrícola,<br/>industrial y urbano. Para ello es necesario una correcta valoración de los efectos de los<br/>contaminantes sobre el medio acuático. Existen indicadores basados en cambios<br/>fisiológicos y bioquímicos (biomarcadores) de los organismos acuáticos, cuyas ventajas<br/>son la rapidez de respuesta ante un episodio de contaminación y la especificidad<br/>respecto al contaminante. La metalotioneína (MT) es considerada un biomarcador<br/>específico de contaminación por metales. El presente trabajo se centra en diferentes<br/>aspectos relacionados con la viabilidad de la utilización de la MT como biomarcador en<br/>el seguimiento de los efectos de la contaminación por metales en aguas epicontinentales<br/>contrastando diferentes métodos de determinación. Se realizó un estudio de campo en<br/>diferentes tramos del río Ebro utilizando carpas, Cyprinus carpio, y barbos, Barbus<br/>graellsii, como animales centinela. Esta zona recibe el impacto de vertidos tanto<br/>urbanos como industriales. Se encontró una elevada concentración de cadmio y<br/>mercurio en el hígado de las carpas y barbos capturados en Flix y Monzón, indicando la<br/>existencia de contaminación por metales en las estaciones mencionadas. Las<br/>concentraciones de metalotioneína determinadas en el hígado de ambas especies no<br/>reflejan la contaminación por metales, lo que limita el potencial de la MT como<br/>biomarcador en este tejido.<br/>El parque Natural de la Albufera es una zona sometida a diversos impactos<br/>ambientales. La anguila europea, Anguilla anguilla, es una de las especies más<br/>representativas del lago de la Albufera y su población está en declive. El aumento de la<br/>acuicultura intensiva de esta especie y la elevada demanda local de la misma, ocasiona<br/>que se comercialicen ejemplares salvajes y cultivados. Se encontraron diferencias tanto<br/>en el patrón de distribución como en la concentración de metales en los distintos<br/>órganos de las anguilas de ambas procedencias. Las anguilas cultivadas presentaron<br/>niveles de cadmio superiores a los encontrados en las anguilas salvajes en todos los<br/>tejidos, sin que las concentraciones de este metal en el músculo superaran los niveles<br/>máximos permitidos por la legislación actual. Las concentraciones de MT fueron<br/>superiores en el riñón de anguilas cultivadas que en el de las salvajes, existiendo una<br/>alta correlación entre la concentración de MT y la de cadmio. La exposición crónica a<br/>plomo produce variaciones en las concentraciones de metalotioneína y de metales<br/>esenciales, así como en la actividad ácido &#948;-aminolevulínico deshidratasa (ALAD) de<br/>los tejidos de anguila, siendo estos efectos especialmente evidentes en el riñón. El riñón<br/>de A. anguilla se propone como órgano de elección en los estudios de bioseguimiento<br/>de contaminación en que se considere la MT o la actividad ALAD como biomarcador.<br/>En todas las especies de peces estudiadas existe una alta correlación entre los niveles de<br/>cobre y metalotioneína hepática, mostrando la importancia de esta proteína en el<br/>metabolismo del cobre en el hígado.<br/>La determinación de metalotioneína mediante polarografía de pulso diferencial<br/>(PPD) en los tejidos del gasterópodo Melanopsis dufouri presenta como inconveniente<br/>la presencia de compuestos termoestables de alto peso molecular que interfieren con la<br/>determinación. La introducción de la ultrafiltración como un paso adicional en el<br/>procedimiento resultó apropiada para la eliminación de dichos compuestos. La<br/>acumulación lineal de cadmio con el tiempo en M. dufouri, expuesto de forma crónica a<br/>concentraciones realísticas del metal, indica el potencial de esta especie en el<br/>bioseguimiento de la contaminación por cadmio. Las propiedades fisicoquímicas de la proteína aislada y purificada en el complejo visceral de M. dufouri confirman que se<br/>trata de metalotioneína.<br/>Los resultados obtenidos en los diferentes estudios ponen de manifiesto que la<br/>viabilidad de la utilización de la metalotioneína como biomarcador de contaminación<br/>depende en gran medida de la especie y del órgano seleccionado, así como de una<br/>metodología adecuada para su determinación.

Biological indicators are frequently used to assess water quality. Metallothioneins<br/>(MTs) were considered specific indicators of metal pollution. The present study focus<br/>on the MT use in fish and gastropods. Carps (Cyprinus carpio) and barbels (Barbus<br/>graellsii) were collected from the Ebro river that receives a series of discharges of<br/>different origin. The highest mercury and cadmium levels were measured in liver of<br/>carps collected at Flix. A positive correlation was found between MT and copper<br/>concentrations, but no significant differences among sampling points were found for<br/>values corresponding to these two parameters. Metallothionein and metal content were<br/>determined in various organs of commercially available eels (Anguilla anguilla) of<br/>similar size obtained from a local farm and from Albufera of Valencia lake (Spain).<br/>Farmed fish showed statistically significant higher Cd concentrations in liver and<br/>kidney whereas wild individuals had higher levels of Pb in blood. Significant positive<br/>correlations were found between metallothionein and Cd in kidney of farmed eel. No<br/>statistically significant differences were found between the two populations in the<br/>concentration of any of the metals analyzed in muscle and, in all instances, these levels<br/>were lower than the limits established by the Spanish legislation for fish destined to<br/>human consumption. The ALAD activity, levels of MT and metal concentration were<br/>measured in several tissues of eels exposed to lead. The ALAD activity (liver and<br/>kidney) decreased with time of exposure, and hepatic and renal MT levels increased<br/>slightly with lead exposure. Kidney is the most relevant organ for metal pollution<br/>monitoring in eels when MT or ALAD were used as biomarkers.<br/>Previous studies demonstrated that the use of differential pulse polarography for MT<br/>determination in gastropod tissues requires to take into account the presence of heat<br/>stable high molecular weight compounds that exhibits polarographic signal. We have<br/>found that ultrafiltration is an effective way of removing the high molecular weight<br/>compounds after the heating treatment. Accumulation of cadmium was linear with time<br/>in the visceral complex. Metallothionein measured in the ultrafiltrated heat-treated<br/>cytosolic fractions from snails exposed to 6 and 100 &#956;g of cadmium for eight weeks<br/>were found to be correlated to cadmium accumulation whereas such correlation was not<br/>significant when the total polarographic response was considered. A fully validated<br/>procedure for MT determination in Melanopsis dufouri is described.