Peces feminizados por vertidos de depuradoras

2015/09/01 Valencia López, Ainara - ZBIT ikerketa taldea, Plentziako Itsas Estazioa (PIE-UPV/EHU) eta Zoologia eta Animalia Zelulen Biologia Saila (UPV/EHU) Iturria: Elhuyar aldizkaria

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Algunos contaminantes afectan al funcionamiento del sistema endocrino animal, ya que afectan a los senderos hormonales. Estos contaminantes se denominan compuestos disruptores endocrinos (EDC, en inglés). Dentro del grupo de EDC se han clasificado gran cantidad de sustancias químicas que podemos encontrar en nuestra vida cotidiana, como hidrocarburos, alquilfenoles de detergentes, ftalatos de plásticos, pesticidas, etc.

El grupo de compuestos de xenoestrógenos es el más preocupante EDC, ya que son capaces de imitar la hormona, el estrógeno, más importante para la reproducción en las hembras vertebradas. Este es el caso de las hormonas sintéticas, como las que se utilizan en las pastillas anticonceptivas, y otros compuestos químicos, como el bisfenol y el ftalato, utilizados en la síntesis de plásticos, o el nonilfenol presente en algunos detergentes e insecticidas. Todos ellos se encuentran en el medio y son capaces de interactuar con los organismos allí presentes, incluso en concentraciones bajas.

Debido a diversas actividades humanas, todos estos compuestos llegan a medios acuáticos. La recogida, tratamiento y limpieza de las aguas residuales industriales y domésticas se realiza en las plantas depuradoras, pero los xenoestrógenos no pueden ser eliminados totalmente del agua, existiendo una actividad estrogénica en las aguas que se liberan de las depuradoras a los ríos.

Los peces pueden estar en contacto permanente con estas sustancias. Los xenoestrógenos se asocian a los receptores de estrógenos presentes en las células, afectando a los procesos que deberían estar sometidos a control hormonal y provocando cambios en las funciones que desempeñan los animales debido al estrógeno (desarrollo y reproducción). Pueden tener efectos a largo plazo. Los xenoestrógenos afectan a los mecanismos de fijación y diferenciación del sexo de los peces, lo que puede provocar un desequilibrio entre el ciclo reproductivo y un cambio de sexo radical en los casos más graves.

Ovario de una hembra de corcón pescada en febrero en Gernika. Todos los ovocitos que se ven son perinucleolares, precursores de la vitelogenis. Ed. Ainara Valencia

Microfoto de un testículo de un corcón macho maduro pescado en febrero en Gernika. En los folículos espermáticos se ven células espermáticas de diferentes fases de desarrollo. Ed. Ainara Valencia

Un testículo de un pez intersex macho pescado en febrero en Gernika, en el que se ve un ovocito perinuclear (marcado por la flecha) rodeado de células espermáticas: espermatocitos secundarios (A) y espermatidas (B). Ed. Ainara Valencia

Biomarcadores

Analizando las respuestas de organización biológica de bajo nivel (génica, celular o textil), se pueden obtener avisos precoces sobre los efectos que se pueden producir en niveles más altos (fisiología animal, organismo o población). Estas respuestas analizadas se denominan biomarcadores y son indicadores precoces de los efectos potenciales sobre la salud a largo plazo.

Para describir las transformaciones de los peces afectados por xenoestrógenos se pueden utilizar biomarcadores. La vitelogenina (vtg), producida por la proteína estrógena en el hígado de las peces hembras, es transportada a los ovocitos, precursor de las proteínas de reserva, el vitelo del huevo. Los compuestos xenoestrogénicos provocan una expresión vtg no habitual en peces machos e inmaduros, por lo que se utiliza como biomarcador de compuestos estrogénicos.

Otro biomarcador apropiado de xenoestrógenos son las aromatasas (Cyp19). Estas enzimas actúan en la síntesis de hormonas esteroideas, como los estrógenos. Responsables de regular el nivel de estrógenos de los vertebrados, son muy importantes para la determinación y diferenciación del sexo de los peces. La exposición a xenoestrógenos provoca el desequilibrio de los niveles de transcripción de los genes aromatasa y favorece el cambio sexual de los peces.

Primero se producen cambios a nivel molecular y luego a nivel de tejido. Por ejemplo, se han detectado ovocitos en los testículos de algunos peces machos. Son los llamados “intersex”. Este fenómeno se ha detectado en las poblaciones de peces de todo el mundo en las que existe contaminación de xenoestrógenos, que se utiliza como biomarcador a nivel de tejidos.

En los últimos años se ha descrito un indicador molecular de presencia y calidad de ovocitos: 5S rRNA. Esta molécula es el ARN ribosómico necesario para formar la subunidad más grande de los ribosomas, presente en todas las células eucariotas de dos formas: en las células somáticas por un lado y en los ovocitos por otro. Se ha observado que el nivel de transcripción de 5S rRNA es muy alto en los ovocitos de peces que se están desarrollando, en comparación con otros RNA ribosómicos (18S rRNA…). Se considera necesario apoyar el desarrollo inicial del embrión tras una fecundación exitosa, ya que gracias a su acumulación el embrión dispondrá de los ribosomas necesarios para la síntesis de proteínas. Por lo tanto, la alta transcripción del rARN 5S de los ovocitos permite su uso como marcador de cambio sexual, como indicador de hembras. En los peces que dependen de xenoestrógenos, por el contrario, se ha convertido en un marcador molecular del estado de intersex.

Xenoestrógenos en Euskal Herria

En el País Vasco, en 2007 se detectaron los primeros efectos xenoestrogénicos en la población de Chelón labrosus korrokoi que habita alrededor de la depuradora de Gernika. El 30% de los machos estudiados eran intersexos y a pesar de que en el plasma sanguíneo se detectó vitelogenina, es específicamente más femenina. En la bilis de los korrokois se encontraron restos de EDC, principalmente alquilfenoles derivados de detergentes y pinturas.

Biomarcadores moleculares utilizados para analizar el efecto de los xenoestrógenos sobre los peces. La expresión de estos biomarcadores aumenta frente a los xenoestrógenos, al igual que el estrógeno endógeno en las hembras en condiciones fisiológicas. Ed. En dominio público adaptado por el autor

Posteriormente se han detectado peces feminizados en más zonas de la costa vasca: Abran, Ondarroa, Deba y Pasaia, entre otros. En estas poblaciones de peces se detectaron mezclas complejas de contaminantes como lindane, ftalatos, alquilfenoles, bisfenol A y fármacos estrogénicos. Los caudales de las EDAR son las principales fuentes de emisión de estos compuestos.

Para estudiar el origen y la evolución de los efectos de los EDCs que aparecen en la costa vasca, se han analizado recientemente las poblaciones de korrocoas que viven por debajo de los vertidos de las depuradoras de Gernika y Galindo. Durante los meses de junio de 2013 y febrero de 2014 se procedió a la captura de los peces en ambos emplazamientos y se realizaron estudios histológicos y moleculares para detectar posibles indicios de procesos de intersexo y feminización.

En estas dos poblaciones se localizaron los peces intersex, y los niveles de Gernika fueron mucho más altos: a pesar de ello, el 90% de las intersexos eran en el muestreo de febrero. Por el contrario, el 9% de los peces de Galindo eran intersexos. Sin embargo, el grado de feminización de los peces galindos era más grave, ya que los ovocitos eran abundantes en los testículos. En Gernika aparecieron unos pocos ovocitos.

Al margen de estas prevalencias, la presencia de peces intersexos confirma que el agua de estas depuradoras escapa probablemente a compuestos xenoestrogénicos. El estudio de los biomarcadores moleculares permitió detectar altos ratios de moléculas marcadoras de obocitos en peces intersexos. Los niveles de transcripción de los genes 5S rRNA y cyp19a1 aromatasa fueron similares a los de las peces intersex hembras, reflejo del proceso de feminización de los testículos. El estudio de la vitelogenina confirmó los resultados y confirmó la exposición a xenoestrógenos en el hígado de los peces intersexos y de los machos, donde se produce la expresión del gen de esta proteína.

Conclusiones

En este punto de Gernika se tomaron muestras. Ed. Ainara Valencia

Se detectaron los machos intersexos en las poblaciones de mucosos que habitan alrededor de las depuradoras de Gernika y Galindo. En Gernika se encontraron más intersex, pero el grado de gravedad de los intersexos en Galindo era mayor, ya que el número de ovocitos en los testículos era mayor. Por tanto, los peces machos se están convirtiendo en hembras en poblaciones de peces en contacto con los contaminantes emitidos por las depuradoras.

Futuro

Aunque son conocidos los peces intersexos, no está claro cuáles son los mecanismos moleculares del fenómeno, en qué momento del ciclo de vida se convierten los peces intersex, qué es lo que ha provocado este cambio... Para comprender bien este proceso celular, lo primero que hay que hacer es conocer qué genes influyen en el desarrollo del aparato reproductor de peces machos y hembras y medir en qué fase del desarrollo testicular/ovario se expresan. Además, conviene analizar la evolución de los gametos. La información así obtenida permite diseñar biomarcadores precoces para peces intersexos y gestionar más eficazmente el riesgo de presencia de xenoestrógenos.

Referencias

Nota

Este trabajo de investigación fue galardonado en el Congreso IkerGazte el área de Ciencias y Ciencias Naturales. Este artículo es una adaptación para la revista Elhuyar.