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

RESUMEN La regulación y control del uso del agua y la mejora de la calidad merece especial atención debido a la contaminación provocada por los vertidos de origen agrícola, industrial y urbano. Para ello es necesario una correcta valoración de los efectos de los contaminantes sobre el medio acuático. Existen indicadores basados en cambios fisiológicos y bioquímicos (biomarcadores) de los organismos acuáticos, cuyas ventajas son la rapidez de respuesta ante un episodio de contaminación y la especificidad respecto al contaminante. La metalotioneína (MT) es considerada un biomarcador específico de contaminación por metales. El presente trabajo se centra en diferentes aspectos relacionados con la viabilidad de la utilización de la MT como biomarcador en el seguimiento de los efectos de la contaminación por metales en aguas epicontinentales contrastando diferentes métodos de determinación. Se realizó un estudio de campo en diferentes tramos del río Ebro utilizando carpas, Cyprinus carpio, y barbos, Barbus graellsii, como animales centinela. Esta zona recibe el impacto de vertidos tanto urbanos como industriales. Se encontró una elevada concentración de cadmio y mercurio en el hígado de las carpas y barbos capturados en Flix y Monzón, indicando la existencia de contaminación por metales en las estaciones mencionadas. Las concentraciones de metalotioneína determinadas en el hígado de ambas especies no reflejan la contaminación por metales, lo que limita el potencial de la MT como biomarcador en este tejido. El parque Natural de la Albufera es una zona sometida a diversos impactos ambientales. La anguila europea, Anguilla anguilla, es una de las especies más representativas del lago de la Albufera y su población está en declive. El aumento de la acuicultura intensiva de esta especie y la elevada demanda local de la misma, ocasiona que se comercialicen ejemplares salvajes y cultivados. Se encontraron diferencias tanto en el patrón de distribución como en la concentración de metales en los distintos órganos de las anguilas de ambas procedencias. Las anguilas cultivadas presentaron niveles de cadmio superiores a los encontrados en las anguilas salvajes en todos los tejidos, sin que las concentraciones de este metal en el músculo superaran los niveles máximos permitidos por la legislación actual. Las concentraciones de MT fueron superiores en el riñón de anguilas cultivadas que en el de las salvajes, existiendo una alta correlación entre la concentración de MT y la de cadmio. La exposición crónica a plomo produce variaciones en las concentraciones de metalotioneína y de metales esenciales, así como en la actividad ácido δ-aminolevulínico deshidratasa (ALAD) de los tejidos de anguila, siendo estos efectos especialmente evidentes en el riñón. El riñón de A. anguilla se propone como órgano de elección en los estudios de bioseguimiento de contaminación en que se considere la MT o la actividad ALAD como biomarcador. En todas las especies de peces estudiadas existe una alta correlación entre los niveles de cobre y metalotioneína hepática, mostrando la importancia de esta proteína en el metabolismo del cobre en el hígado. La determinación de metalotioneína mediante polarografía de pulso diferencial (PPD) en los tejidos del gasterópodo Melanopsis dufouri presenta como inconveniente la presencia de compuestos termoestables de alto peso molecular que interfieren con la determinación. La introducción de la ultrafiltración como un paso adicional en el procedimiento resultó apropiada para la eliminación de dichos compuestos. La acumulación lineal de cadmio con el tiempo en M. dufouri, expuesto de forma crónica a concentraciones realísticas del metal, indica el potencial de esta especie en el 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 trata de metalotioneína. Los resultados obtenidos en los diferentes estudios ponen de manifiesto que la viabilidad de la utilización de la metalotioneína como biomarcador de contaminación depende en gran medida de la especie y del órgano seleccionado, así como de una metodología adecuada para su determinación. __________________________________________________________________________________________________Biological indicators are frequently used to assess water quality. Metallothioneins (MTs) were considered specific indicators of metal pollution. The present study focus on the MT use in fish and gastropods. Carps (Cyprinus carpio) and barbels (Barbus graellsii) were collected from the Ebro river that receives a series of discharges of different origin. The highest mercury and cadmium levels were measured in liver of carps collected at Flix. A positive correlation was found between MT and copper concentrations, but no significant differences among sampling points were found for values corresponding to these two parameters. Metallothionein and metal content were determined in various organs of commercially available eels (Anguilla anguilla) of similar size obtained from a local farm and from Albufera of Valencia lake (Spain). Farmed fish showed statistically significant higher Cd concentrations in liver and kidney whereas wild individuals had higher levels of Pb in blood. Significant positive correlations were found between metallothionein and Cd in kidney of farmed eel. No statistically significant differences were found between the two populations in the concentration of any of the metals analyzed in muscle and, in all instances, these levels were lower than the limits established by the Spanish legislation for fish destined to human consumption. The ALAD activity, levels of MT and metal concentration were measured in several tissues of eels exposed to lead. The ALAD activity (liver and kidney) decreased with time of exposure, and hepatic and renal MT levels increased slightly with lead exposure. Kidney is the most relevant organ for metal pollution monitoring in eels when MT or ALAD were used as biomarkers. Previous studies demonstrated that the use of differential pulse polarography for MT determination in gastropod tissues requires to take into account the presence of heat stable high molecular weight compounds that exhibits polarographic signal. We have found that ultrafiltration is an effective way of removing the high molecular weight compounds after the heating treatment. Accumulation of cadmium was linear with time in the visceral complex. Metallothionein measured in the ultrafiltrated heat-treated cytosolic fractions from snails exposed to 6 and 100 μg of cadmium for eight weeks were found to be correlated to cadmium accumulation whereas such correlation was not significant when the total polarographic response was considered. A fully validated procedure for MT determination in Melanopsis dufouri is described