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ACUICULTURA: innovación y competitividadMadrid, 23 de enero de 2014

LA ACUICULTURA COMO TESTIGO PERMANENTE DE LA CALIDAD DEL MEDIO

ACUÁTICO

Dr. José María NavasDepartamento de Medio AmbienteINIACtra. de la Coruña Km 728040 [email protected]


ACTIVIDADES RELACIONADAS CON LA ACUICULTURA

DEPARTAMENTO DE MEDIO AMBIENTE

GRUPO DE DISRUPCIÓN ENDOCRINA Y TOXICIDAD DE CONTAMINANTES

1. Estudio de la calidad del agua2. Estudios sobre la calidad de los piensos3. Estudios sobre la calidad del producto

Detección de sustancias nocivas (no deseables)

Métodos biológicos con el apoyo de métodos de análisis químico

4. Aplicaciones de nanotecnología en acuicultura

Recién iniciada, intención de avanzar en ella

Planteamiento general:

Excelente calidad del agua


Necesidad de la actividad acuícola

LA ACUICULTURA COMO TESTIGO PERMANENTE DE LA CALIDAD DEL MEDIO ACUÁTICO

Situación real: agua transporta un buen número de sustancias no deseables

• Concentraciones bajas (indetectables) de esas sustancias

• Mezclas de sustancias nocivas con interacciones:

• efectos sinérgicos• antagónicos• aditivos

• En periodos de tiempo concretos


Control de la calidad del agua:Esencial en acuicultura

• Garantiza el bienestar de los animales y una producción adecuada

Sirve como herramienta de control de la calidad del agua en el medio natural

• VALOR AÑADIDO: necesario controlar la calidad del agua de entrada, del agua de salida, en definitiva, del agua del entorno en el que se encuentra la explotación

Control de la calidad del agua en el medio natural:

Regulado en Europa por la Directiva Marco de Agua (entre otras legislaciones)

•Difícil de cumplir por el alto número de análisis que necesita

Análisis químico

• Costoso

• Compuestos en concentraciones por debajo de los límites de detección (muy numerosos)

• No tiene en cuenta interacciones entre compuestos: efectos aditivos, sinérgicos, antagónicos

Método complementario

Análisis biológico

Biomarcadores

• Barato

• Detecta concentraciones traza (bajo límite de detección del método químico)

• Detecta efectos globales causados por interacciones entre compuestos

Modificaciones medibles del funcionamiento fisiológico, bioquímico de los organismos causadas por sustancias exógenas

Por ejemplo modificaciones en los niveles de citocromo P4501A (CYP1A)

Función:

Oxidar sustratos: detoxificación de productos exógenos a los organismos

RH + O2 + 2H+ + 2e– → ROH + H2O


Control de la calidad del agua en el medio natural: Desarrollo de herramientas adecuadas

Análisis biológico: Biomarcadores

Actividad enzimáticaEtoxirresorrufina-O-deetilasa(EROD)

Modificaciones de los niveles

Exposición a sustancias exógenas

Muy variados:

• Alteraciones en los niveles de proteínas u hormonas en plasma: Vtg, E2, T, etc.

• Alteraciones en el crecimiento, desarrollo, reproducción

• Etc.

Piscifactorías reciben aguas de ríos, lagosMedidas en los peces cultivados

Cualquier sustancia en concentraciones traza alcanzará a los peces: respuestas a nivel bioquímico, celular, fisiológico, etc.


Control de la calidad del agua en el medio natural: Desarrollo de herramientas adecuadas.Análisis biológico: Biomarcadores

No alteran la calidad del producto final(no es problema de seguridad alimentaria)

Producto perfectamente comercializable y totalmente seguro para el consumidor (esas sustancias se metabolizan por los peces y no se acumulan)

Producto ha de cumplir normas estrictas de calidad marcadas en la UE. Calidad se contrasta periódicamente.

ESTUDIO DE LA CALIDAD DE LAS AGUAS DE ACUICULTURA

APROXIMACIÓN MULTIDISCIPLINAR

Muestreos regulares. En varias piscifactorías

Biomarcadores en pez completo

Carga de sustancias nocivas en sedimentos

Análisis químicos


Nivel basal

Elevación abrupta de los niveles de actividad EROD piscifactoría A

Muestreos y Medidas de Biomarcadores (EROD)

Posible presencia de sustancias no deseables en el agua



Posible presencia de productos químicos en el agua

Para corroborarlo: se expusieron células en cultivo a sedimentos de la piscifactoría

EROD Conclusión

Hay sustancias que están llegando hasta los peces de la piscifactoría e induciendo EROD



Extracto de sedimentos del canal de entrada

Octubre Noviembre Febrero Septiembre

Concentracion (ng/g sedimento) canal de entrada

Phenanthrene 0,255 0,435 0,39 0,24

Naphthalene 6,975 2,925 1,635 1,32

Fluoranthene 0,015 0,36 4,02 0,3375

Pyrene 0,18 0,405 38,4 0,135

Triclosan 0 0,225 0 0,3

Galaxolide 1,17 2,16 2,685 2,64



Análisis químico

• Se analizaron cientos de sustancias pero la mayor parte de ellas por debajo de límites de detección o cuantificación

• Niveles altos de PAHs (Pireno) coincidiendo con la elevación de EROD

• No son suficientes para explicar la elevación observada

• Probablemente acompañados de otras sustancias que contribuyen al efecto y que no se detectan por los análisis químicos

CONCLUSIÓN

1. Métodos biológicos son apropiados para evidenciar la presencia de concentraciones traza de sustancias (naturales o artificiales) presentes en aguas o en sedimentos que puedan llegar a los peces en cultivo (importante para la gestión de la explotación).

2. Las piscifactorías son unos excelentes centinelas para controlar la calidad del agua del entorno.



DETECCIÓN DE SUSTANCIAS NO DESEABLES EN PIENSOS

Aproximación similar a la anterior:Métodos biológicos y químicos

Extracción

Células transfectadas: producen luminiscencia ante la presencia de sustancias de interés

TRluciferasaTRE

A

Luz


• Barato• Rápido• Detecta efecto global

Carga total de:

• Sustancias similares a dioxinas

• Sustancias con actividad hormonal(estrogénica, androgénica, tiroidea)

Análisis químico

• Detecta y determina concentraciones de sustancias concretas

Concentración de sustancias individuales:

• Micotoxinas

• Algunas sustancias estrogénicas, androgénicas, con actividad tiroidea

LC-MS


DETECCIÓN DE SUSTANCIAS NO DESEABLES EN PRODUCTO FINAL

Aproximación similar a la anterior:Métodos biológicos y químicos

Extracción

Células transfectadas: producen luminiscencia ante la presencia de sustancias de interés

TRluciferasaTRE

A

Luz


• Barato• Rápido• Detecta efecto global

Carga total de:

• ¡Sustancias similares a dioxinas! (MUCHO MÁS BARATO QUE ANÁLISIS QUÍMICO)

• Sustancias con actividad hormonal u otras sustancias

Análisis químico

• Detecta y determina concentraciones de sustancias concretas

Concentración de sustancias individuales:

• Micotoxinas• Otras sustancias: aditivos,

productos veterinarios, promotores de crecimiento, etc.

LC-MS


NANOTECNOLOGÍA Y ACUICULTURA

Posibles usos de nanopartículas:

• Aditivos en pienso, facilitar asimilación de sustancias, elementos esenciales

• Administración de productos veterinarios o de vacunas

• Otras aplicaciones aparecerán en el futuro inmediato

Estudios iniciados:

• In vitro (células y líneas celulares de peces)

• In vivo

• Penetración y estabilidad de nanomateriales en células de peces (posible uso como transportadores)

• Bioacumulación en peces

• Efectos subletales en peces

Muchas gracias


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