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Exposicion aguda a fention en juveniles de cachama blanca (Piaractus brachypomus): efectos toxicos, cambios en actividad colinesterasa y uso potencial en monitoreo ambiental.

Acute exposure to fenthion in juveniles of white cachama {Piaractus brachypomus): toxic effects, changes in cholinesterase activity and potential use in environmental monitoring

Exposicao aguda a fentiao em juvenis de pirapitinga (Piaractus brachypomus): efeitos toxicos, mudancas na atividade de colinesterase e uso potencial no controle ambiental.

Introduccion

La contaminacion de las aguas con plaguicidas es un fenomeno de alto riesgo dado su constante uso y la naturaleza hidrosoluble de muchos de estos compuestos. Colombia es uno de los mayores usuarios de estos productos en America Latina ocupando los primeros lugares en ventas y comercializacion (1). Sin embargo, el uso masivo de plaguicidas no siempre va acompanado de medidas de proteccion ambiental para evitar la contaminacion de fuentes hidricas. La presencia de plaguicidas en las aguas de abastecimiento para asentamientos humanos y poblaciones animales puede conducir a eventos de intoxicaciones masivas y otros efectos adversos por exposiciones subletales. Dentro de los efectos toxicos de los insecticidas organofosforados reportados en humanos y animales se tienen: inhibicion de la actividad colinesterasa (7), polineuropatia diferida (15, 17), estres oxidativo (16) y disrupcion endocrina con alteraciones de la funcion reproductiva (18) , entre otros.

El fention [O,O-dimetil-0-(4-metilmer capto)-3-metilfeniltiofosfato] es un insecticida y acaricida tio-eter organofosforado, desarrollado hacia 1960 y utilizado en el mundo entero (19) . Su proceso de biotransformacion ocurre principalmente en el higado (sulfo-oxidacion), reaccion de fase I que disminuye su capacidad para inhibir la actividad colinesterasa. Junto con otros organofosforados ha sido senalado como uno de los principales contaminantes tipo plaguicida de cuerpos de agua. Debido a esto, en las ultimas decadas se ha considerado de mucha importancia el uso de especies bioindicadoras de esta contaminacion, como los peces (2-3).

Entre las especies piscicolas de importancia comercial de Colombia y paises vecinos se encuentra la cachama blanca (Piaractus brachypomus), especie nativa comercializada en el pais. Esta especie es de facil adaptacion a las condiciones de laboratorio y por ello de gran importancia y futuro promisorio como biomodelo en estudios de toxicologia.

El presente estudio tuvo como objetivo principal utilizar la especie piscicola cachama blanca en exposicion controlada al insecticida fention, con el proposito de estudiar sus efectos toxicos, la medicion de actividad colinesterasa plasmatica como biomarcador de exposicion y efecto, asi como evaluar el uso potencial de la especie como bioindicadora de contaminacion de aguas con este tipo de plaguicidas.

Materiales y metodos

Manejo de animales, fase experimental y analisis de colinesterasa: treinta y cuatro juveniles de cachama blanca (10,0 [+ o -] 0,3 g; 8,8 [+ o -] 0,1 cm) fueron trasladados desde la estacion piscicola La Terraza (Villavicencio, Colombia) y adaptados por un periodo de tres semanas a la condiciones del laboratorio de Toxicologia Acuatica, de la Facultad de Medicina Veterinaria y de Zootecnia, en la Universidad Nacional de Colombia, sede Bogota. Durante este tiempo los peces fueron mantenidos en tanques de 120 L, suministrando alimento ad libitum y manteniendo condiciones fisico-quimicas apropiadas para el agua. Luego, los ejemplares fueron distribuidos al azar en tres tratamientos: control = 0 ppm fention (n=11), 0,13 ppm fention (n=12) y 2 ppm fention (n=11). La exposicion a fention (Tiguvon[R], 20% C.E.) se hizo durante 96 horas utilizando tres tanques de diez galones cada uno por cada tratamiento experimental. Durante la fase experimental los acuarios se mantuvieron a una temperatura promedio de 25,5[grados]C, pH entre 6,9 y 7,2 y dureza de 34,2 mg/L. Al cabo de las 96 horas de exposicion o en caso de presentarse signos clinicos severos durante la misma, los peces fueron anestesiados con metasulfonato de tricaina (1:5.000) (MS-222[R]), registrando peso, longitud corporal y tomando muestras de sangre de la vena caudal con jeringas previamente heparinizadas. Las muestras de sangre fueron centrifugadas (5000 rpm / 10 min) utilizando el plasma obtenido para determinar la actividad butirilcolinesterasa (BChE) mediante la tecnica modificada de Ellman y otros autores (4). Esta tecnica se fundamenta en la cuantificacion del acido 5-tio-2-nitrobenzoico como producto de la reaccion a partir del sustrato yoduro de butiriltiocolina. La absorbancia del producto de la reaccion se cuantifico a 405 nm de longitud de onda usando el espectrofotometro Stat Fax 3300[R]. La actividad butirilcolinesterasa total se calculo con un coeficiente de extincion de 13.400 para el acido nitrobenzoico, ajustando a 1 ml de plasma y a 1 minuto la duracion de la reaccion enzimatica. Luego los individuos fueron sacrificados por medio de corte cefalico para practicar la necropsia y registrar cambios macroscopicos de sus organos. Las visceras de cada ejemplar fueron pesadas (balanza analitica, OHAUS Adventurer[TM]) para calculo del indice viscerosomatico (IVS) = ([peso visceras / peso corporal] x 100) (5).

Analisis de resultados y estadistica: las medias de las variables actividad BChE e IVS fueron comparadas con un analisis de varianza mediante contrastes ortogonales ([alfa] = 0,05). Se utilizo el programa estadistico SAS V8.

Protocolos de manejo de animales: los animales experimentales fueron manejados siguiendo la normatividad proferida por la Sociedad Mundial de Toxicologia, SOT, en lo referente a numero y muestreo de ejemplares experimentales, acciones frente a presentacion de sintomatologia extrema y otras consideraciones eticas en experimentacion toxicologica (6). Los protocolos experimentales fueron estudiados y aprobados por el Comite de Bioetica de la Facultad de Medicina Veterinaria y de Zootecnia de la Universidad Nacional de Colombia, segun la normatividad aplicable a la experimentacion con animales.

Resultados

Signos clinicos, hallazgos post-mortem e indice viscerosomatico (IVS): durante la fase experimental se presentaron signos clinicos severos en tres individuos del grupo 2 ppm fention. Estos casos se presentaron a las 11, a las 28 y a las 34 horas posteriores al inicio de la exposicion. Los ejemplares mostraron nado erratico, cambio a postura ventro-dorsal del eje de nado y nado en torneo (giros alrededor de su eje). En la necropsia fue notoria la acumulacion de liquidos y gases en las asas intestinales y la congestion leve a moderada de los lobulos olfatorios y opticos del cerebro. En los ejemplares expuestos a 0,13 ppm se presentaron signos clinicos leves, como ligera inclinacion de eje de nado en dos ejemplares (a las 56 horas); movimientos laterales de aleta caudal y tremores musculares esqueleticos. Hacia las 72 horas se presentaron signos clinicos entre leves y moderados en los ejemplares de 0,13 ppm (eje de nado inclinado y disminucion en la actividad motora) y 2 ppm (sin respuesta a estimulos externos y minimo movimiento). No se evidenciaron cambios en comportamiento ni signos clinicos en los controles en ninguna fase del experimento.

Los valores encontrados para el IVS estuvieron entre 5,2 y 6,7 para el grupo control; 5,2 y 8,9 para 0,13 ppm y 4,8 y 11,7 para 2 ppm. Los promedios y errores estandar para cada tratamiento se observan en la Tabla 1. En estos se encontro una diferencia significativa entre los ejemplares expuestos a 0,13 y 2 ppm con respecto al grupo control (p < 0,05). Aunque se observo una tendencia de aumento en el IVS a mayor concentracion del insecticida, no se encontraron diferencias estadisticas significativas entre los expuestos a fention (p > 0,05).

Actividad butirilcolinesterasa (BChE) plasmatica: los valores de BChE expresados en nmoles de sustrato hidrolizado / ml plasma / minutos obtenidos para los tres tratamientos, tuvieron como rangos para el grupo control valores entre 92 y 282, con un promedio y error estandar de 185,0 [+ o -] 20,4; para el grupo 0,13 ppm, entre 6 y 26, con un promedio y error estandar de 12,5 [+ o -] 2,3 y para el grupo 2 ppm entre 0 y 18, con un promedio y error estandar de 9,8 [+ o -] 1,8 (ver Figura 1). En la actividad BChE se encontro una significativa disminucion en los ejemplares expuestos a 0,13 y 2 ppm de fention respecto a los controles (p < 0,05). Pese a que se observo una tendencia a la disminucion de actividad BChE conforme se aumento la concentracion del insecticida, no se encontraron diferencias estadisticas significativas entre estos dos tratamientos expuestos al fention (p > 0,05).

Discusion

Los signos clinicos presentados por los ejemplares expuestos al fention corresponden a la estimulacion muscarinica y nicotinica tipicas resultantes del mecanismo de accion de los insecticidas organofosforados. Estas corresponden a la persistencia del neurotransmisor acetilcolina sobre sus receptores al inhibirse la actividad catalitica de la acetilcolinesterasa. Dichos sintomas incluyen estimulo a la secrecion glandular (hipersecrecion), aumento en la motilidad de la musculatura lisa, tremores musculares esqueleticos y respuestas neuromotoras exacerbadas ante estimulos menores (7-9). En el caso de intoxicacion aguda en peces tambien se ha reportado una alteracion en el patron de nado con perdida del eje y movimientos abruptos dentro del acuario o estanque donde se encuentren ubicados (10). Los animales que murieron en la concentracion mas alta del insecticida (2 ppm) tambien mostraron esta conducta. La sintomatologia observada en los peces de 0,13 ppm fue menor, mostrando como aspecto mas relevante los tremores musculares esqueleticos. Todos los ejemplares de este tratamiento sobrevivieron durante el periodo experimental. Las diferencias en el cuadro clinico de intoxicacion entre las dos concentraciones del insecticida usadas en el presente experimento fueron marcadas.

[FIGURA 1 OMITIR]

El hallazgo post-mortem mas significativo en los peces expuestos al fention fue la acumulacion de secrecion liquida en el tracto gastrointestinal. Esto fue evidenciado macroscopicamente con distension marcada del estomago y de las asas intestinales, asi como con el calculo del IVS. El incremento en la secrecion se confirmo al encontrar IVS mayores en los expuestos a fention con respecto a los controles. Es importante senalar que, segun la fase de la intoxicacion en la que se evalue este parametro, el resultado puede variar, ya que parte del mecanismo de los insecticidas consiste en aumentar la motilidad gastrointestinal, lo cual se manifiesta en los mamiferos con episodios de diarrea (8-9), situacion que no es facil de evidenciar en los peces. Cuando se evacua la secrecion acumulada en el tracto intestinal por la hipermotilidad gastrointestinal, el IVS no tendra diferencias significativas entre controles y expuestos al organofosforado. En otros estudios con peces se ha reportado la presencia de gas y el aumento de secrecion liquida en estomago e intestino como hallazgos en la necropsia; tal es el caso de guppys (Poecilia reticulata) que fueron expuestos a concentraciones bajas de clorpirifos, otro insecticida organofosforado muy usado en Colombia y en el mundo (11).

La actividad BChE plasmatica de los controles fue 185,0 [+ o -] 20,4 nmoles / mL plasma / min. Estos resultados son ligeramente menores a los reportados por Parra y otros autores (12), quienes encontraron una actividad media de 249,1 [+ o -] 13,3 en la misma especie; sin embargo, difieren a los obtenidos por Suarez y Gonzalez (13), quienes encontraron una actividad media de 36,5 [+ o -] 7,0 nmoles / mL de plasma / min. Si bien en los tres estudios se utilizo la misma tecnica para actividad colinesterasa, las diferencias entre los resultados podrian atribuirse a factores dietarios, de manejo e inclusive de tipo genetico entre los grupos de animales seleccionados para cada estudio. La actividad BChE se inhibio de manera significativa tanto en los expuestos a 0,13 ppm como a 2,0 ppm de fention. Esta inhibicion fue casi de 95% con respecto a la actividad de los controles para los dos tratamientos expuestos al insecticida. A pesar de que los cuadros clinicos fueron muy diferentes en cuanto a intensidad entre las dos concentraciones de insecticida, la inhibicion de la actividad BChE si fue marcada en los dos casos, lo cual abre posibilidades importantes de aplicacion en el campo de biomarcadores y bioindicadores como se discutira a continuacion. Valores similares de inhibicion de colinesterasa han sido reportados en otras especies piscicolas como el bagre de canal (Ictalurus punctatus), en la que se registro inhibicion de actividad colinesterasa cerebral mayor a 90% luego de ser expuesta a varios tipos de organofosforados, siendo esta inhibicion compatible con la supervivencia de los animales (14).

El uso de peces como bioindicadores de contaminacion es cada dia mas frecuente. Esto permite un control de la calidad de las aguas de consumo y la utilizacion en otras especies animales y la especie humana. Varios municipios en el pais han establecido estos sistemas bioticos de vigilancia en acueductos, ademas del analisis fisico-quimico de las aguas. Dado el alto riesgo de contaminacion por plaguicidas de las aguas en Colombia y en el mundo la utilizacion de especies bioindicadoras es muy necesaria (20). La cachama blanca es de facil manejo en laboratorio y ademas puede ser pensada para monitoreo en cuerpos de agua naturales con temperaturas por encima de 23[grados]C, acogiendose a la normatividad sobre mantenimiento de especies piscicolas en las cuencas autorizadas. Este estudio mostro que la facilidad de manejo de la cachama blanca y la sensibilidad de la actividad colinesterasa tipo butiril frente a la exposicion a concentraciones letales o subletales de un organofosforado como el fention permiten su aplicacion en estudios de toxicologia y en programas ambientales.

Conclusiones

* El presente estudio demostro los efectos toxicos de la exposicion aguda a fention en juveniles de cachama blanca.

* La inhibicion de la actividad colinesterasa fue un buen marcador del efecto toxico del insecticida aun a concentraciones subletales de exposicion.

* Los resultados de la presente investigacion permiten sugerir a la cachama blanca como una especie bioindicadora de los efectos de la contaminacion de las aguas con insecticidas organofosforados como el fention.

Descargos de responsabilidad

Esta investigacion fue llevada a cabo a partir de un proyecto original planteado por Aquatica, grupo de Investigacion en Toxicologia Acuatica y Ambiental, sin conflicto de intereses por parte de los autores en el desarrollo del mismo.

Agradecimientos

Aquatica agradece a la Vicerrectoria de Investigacion de la Universidad Nacional de Colombia por su apoyo financiero para la realizacion de este proyecto. nes por su ayuda en la consecucion de los ejemplares Tambien agradece al profesor Miguel Angel Landi- experimentales.

Bibliografia

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Javier F. Borbon, MD Vet [1], Jaime Fernando Gonzalez Mantilla, MD Vet, MsC, PhD [1]

[1] Facultad de Medicina Veterinaria y de Zootecnia, Universidad Nacional de Colombia. Correspondencia: jaimefgonzalez@gmail.com

Recibido: julio 22 de 2011 * Aprobado: enero 25 de 2012
Tabla 1. Biometria, peso de visceras y valores de indice
viscerosomatico (IVS) en ejemplares experimentales de cachama
expuestos a fention (0; 0,13 y 2 ppm)

Tratamiento      Peso        Longitud        Peso           Indice
             corporal (g)    total (cm)   visceras (g)  viscerosomatico
                                                             (IVS)

Control      9,6 [+ o -]    8,5 [+ o -]   0,6 [+ o -]    5,7 [+ o -]
(n = 11)          0,6           0,2           0,0           0,5 (a)

0,13 ppm     10,9 [+ o -]   9,1 [+ o -]   0,8 [+ o -]    7,0 [+ o -]
(n = 12)          0,6           0,2           0,1           0,3 (b)

2,0 ppm      9,8 [+ o -]    8,8 [+ o -]   0,7 [+ o -]    7,3 [+ o -]
(n = 11)          0,4           0,1           0,1           0,6 (b)

Los valores representan promedios [+ or -] error estandar.
Letras diferentes en la columna IVS indican diferencias
estadisticamente significativas entre los tratamientos (p < 0,05).
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Title Annotation:Articulos originales
Author:Borbon, Javier F.; Gonzalez Mantilla, Jaime Fernando
Publication:Revista Ciencias de la Salud
Article Type:Report
Date:Sep 1, 2012
Words:3233
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