Índice ÍNDICE

Índice
ÍNDICE ......................................................................................................................... I
ABREVIATURAS....................................................................................................... VI
RESUMEN ............................................................................................................... VIII
INTRODUCCIÓN ........................................................................................................ 1
AMBIENTE ACUÁTICO. ................................................................................................. 1
CONTAMINACIÓN ACUÁTICA......................................................................................... 1
EL COBRE COMO CONTAMINANTE DEL AGUA.................................................................. 2
BIOENSAYOS.............................................................................................................. 4
BALANCE HÍDRICO ...................................................................................................... 5
ORGANISMOS EMPLEADOS EN LOS BIOENSAYOS............................................................ 6
RESPIRACIÓN EN LOS PECES ....................................................................................... 8
ANTECEDENTES ..................................................................................................... 12
JUSTIFICACIÓN....................................................................................................... 15
OBJETIVO GENERAL.............................................................................................. 16
OBJETIVOS PARTICULARES................................................................................. 16
MATERIALES Y MÉTODOS..................................................................................... 17
PRUEBAS DE TOXICIDAD AGUDA................................................................................. 19
Concentración letal media (CL50) ....................................................................... 19
Balance hídrico .................................................................................................. 20
PRUEBA SUBLETAL. .................................................................................................. 22
Excreción nitrogenada........................................................................................ 23
Respuesta respiratoria ....................................................................................... 26
Elaboración de los extractos de los tejidos ........................................................ 27
Succinato deshidrogenasa ................................................................................. 29
NADH deshidrogenasa....................................................................................... 29
Proteína.............................................................................................................. 29
RESULTADOS.......................................................................................................... 31
PRUEBAS DE TOXICIDAD AGUDA................................................................................. 31
Concentración letal media a 96 horas (CL50 - 96 hr
).............................................. 31
Balance hídrico .................................................................................................. 33
PRUEBA SUB-LETAL .................................................................................................. 34
Excreción nitrogenada........................................................................................ 34
Consumo de oxígeno ......................................................................................... 35
Eficiencia de extracción de oxígeno................................................................... 36
Obtención de extractos de tejidos ...................................................................... 37
Succinato deshidrogenasa ................................................................................. 38
NADH deshidrogenasa....................................................................................... 39
IVDISCUSIÓN .............................................................................................................. 42
CONCLUSIONES ..................................................................................................... 47
REFERENCIAS CONSULTADAS ............................................................................ 48
VAbreviaturas
Ae Actividad específica
CL50-96 hr Concentración Letal Media a 96 horas
Cu Cobre
DCPIP Dicloro-fenol-indofenol
DORES Dosis – Respuesta
Resumen
La actividad humana provoca desechos contaminantes en el agua, dentro de
estos se encuentran los metales pesados como el cobre, elemento que en
cantidades traza resulta esencial para los procesos fisiológicos de los peces, pero
cuando rebasa esas cantidades resulta tóxico para el organismo. En peces se ha
observado su efecto sobre algunas respuestas fisiológicas, ya sea a nivel de
organismo completo o a nivel de tejido, etc (Navarro y Sabater, 2004; MartínezJerónimo, 1991).
Los objetivos de este trabajo fueron: determinar la concentración letal media
del cobre a 96 hr (CL50- 96 hr) para los juveniles del poecilido Poecilia sphenops;
evaluar la modificación en el balance hídrico por efecto del metal; evaluar el efecto
de una concentración subletal de cobre sobre la excreción nitrogenada, el consumo y
la eficiencia de extracción de oxígeno, así como la actividad de la enzimas: succinato
deshidrogenasa y la NADH deshidrogenasa en hembras adultas de Poecilia
sphenops.
Para los experimentos de CL50-96 hr se colocaron 10 juveniles de Poecilia, por
duplicado, en acuarios de 20 L de capacidad. Las concentraciones de cobre
utilizadas fueron 0.135, 0.150, 0.160 y 0.170 mg L
-1
para los poecilidos. Se consideró
un grupo control libre de contaminante. Para determinar el porcentaje de agua de los
organismos se utilizó el peso húmedo y el peso seco de los poecilidos utilizados para
el experimento de la CL50-96 hr (UNEP/FAO/IADEA, 1987 y Weber, 1993).
Para el experimento en que se evaluó la concentración subletal de cobre (0.15
mg/L) se utilizaron hembras adultas (12.34 ± 0.78 g) control y experimental; el tiempo
de exposición fue de 72 hr (Weber, 1993).
La CL50 96 h fue de 0.163 ± 0.003, para los juveniles de P. sphenops, con
respecto al porcentaje corporal de agua se observó que éste se incrementó al
aumentar la concentración externa del contaminante (p<0.05); el valor promedio del
grupo control fue de 70 % y de 76 % para el grupo expuesto a la concentración más
elevada de cobre. En cuanto a las hembras sometidas a la concentración subletal se
obtuvo que el promedio del consumo de oxígeno fue de 0.134 y de 0.091 mg O2 h
-1
VIIIg
-1
de peso húmedo (PH), respectivamente para el grupo control y el expuesto a
cobre; el valor del grupo control fue 32 % mayor al observado en el grupo expuesto
al cobre (p<0.05). En la eficiencia de extracción de oxígeno el grupo control presenta
un promedio de 14.77 %, mientras que el grupo experimental presenta un promedio
de 8.63 % (p<0.05). Por su parte, en la excreción nitrogenada se obtuvo en el grupo
control un promedio de 0.0057 mg N-amonio h
-1
g
-1
PH, mientras que el grupo
expuesto al metal presentó un promedio de 0.005 mg N-amonio h
-1
g
-1
PH; no se
modificó por efecto del cobre (p>0.05).
Con respecto a la enzima succinato deshidrogenasa, en el grupo control se
obtuvieron las actividades específicas de 0.044, 0.022, 0.037 y 0.024 μmol de DCPIP
reducido/min/mg proteína en hígado, branquia, músculo e intestino respectivamente;
no se observaron cambios significativos con el grupo expuesto al cobre (p>0.05).
Para la enzima NADH deshidrogenasa del grupo control se observaron actividades
específicas de 0.123, 0.037, 0.020 y 0.057 μmol de DCPIP reducido/min/mg proteína
en hígado, branquia, músculo e intestino respectivamente, sin cambios significativos
con respecto al grupo expuesto al cobre (p>0.05).
IXIntroducción
Ambiente acuático.
El agua es el recurso natural más importante para la vida en el planeta, como
suele decirse: el agua es vida. Se sabe que de la superficie total de la Tierra, tres
cuartas partes están cubiertas de agua. Del total del agua en la Tierra el 97 % se
encuentra en los océanos y otros cuerpos de agua salina, cerca del 3% se encuentra
en forma de témpanos de hielo y glaciares, en la atmósfera o mezclada con el suelo;
un 0.62 % del total del agua en la tierra es agua dulce, ésta se encuentra en ríos,
lagos y mantos freáticos (Arellano, 2002).
Contaminación acuática.
A pesar de que el agua es un recurso importante para la vida se está
presentando un tema que es alarmante y que no se le había dado la importancia
necesaria: la contaminación de las aguas superficiales y subterráneas. La
contaminación de los ecosistemas acuáticos afecta no sólo a las comunidades de
hidrobiontes, sino que también altera la calidad del agua para su consumo directo y
produce un impacto negativo muy importante en las actividades productivas como
son la pesca, la acuacultura, etc. Los ecosistemas acuáticos tradicionalmente han
sido el transporte y la ruta final de contaminantes que ingresan por diferentes vías,
una de ellas es cuando son vertidos directamente ya sea a través de descargas del
drenaje de casas o de industrias de cualquier índole (Figura 1), otra vía es a través
de arrastres del agua de lluvia o por derrames accidentales como el de plataformas
petroleras (Navarro y Sabater, 2004).
Los diversos contaminantes que ingresan a los cuerpos de agua son de
naturaleza física y química muy variables; estos van a interactuar física, química y
biológicamente con los ecosistemas que se encuentren presentes en ese momento,
ya sea de una forma benéfica o nociva. Esto es, que algunos contaminantes en
cantidades reducidas pueden tener efectos bioestimuladores y que puedan promover
la productividad primaria o que puedan ser o tener efectos tóxicos sobre los seres
vivos (bacterias, algas, plantas, invertebrados, peces, anfibios, mamíferos, etc.), que
1habiten en ese lugar y por lo tanto que los perjudiquen. Se dice que un compuesto es
tóxico cuando se presenta en ciertas concentraciones y en cierto tiempo de
exposición que llega a afectar o modificar algún proceso bioquímico o fisiológico, y
que incluso pudiera conducir a la muerte de los organismos expuestos a estos
compuestos (Martínez-Jerónimo, 1991).
Dentro del los contaminantes presentes en los ambientes acuáticos
encontramos, pesticidas, hidrocarburos, metales pesados, etc. Dentro de los metales
pesados (de densidad relativamente alta) encontramos al cobre, zinc, plomo, etc.
(Moreno, 2003).
Figura 1. Vertidos de contaminantes provenientes de drenaje de casas e industrias en
cuerpos de agua.
El cobre como contaminante del agua
El cobre es un elemento ampliamente distribuido en la naturaleza. Este
elemento se encuentra tanto en ambientes terrestres y en ambientes acuáticos,
como ríos, lagos, represas, mantos acuíferos, etc., su nombre deriva del latín Chipre
(Cuprum), isla de donde los romanos extrajeron grandes cantidades de este metal.
Este elemento se usa principalmente para la fabricación de equipamiento eléctrico,
material de construcción (techumbre y tuberías), maquinaria industrial y aleaciones.
El cobre (Cu) es un metal de transición, su densidad es de 8.96 g/ml, es muy
utilizado en la industria por su maleabilidad, por sus propiedades eléctricas y su
2abundancia. La mayor parte del cobre se obtiene de los sulfuros minerales como la
calcocita y la calcopirita, malaquita, entre otros (Figura 2). En todos los usos
mencionados el cobre se encuentra en forma metálica, éste puede formar
compuestos inestables y su estado de oxidación más frecuente es el sulfato de
cobre; que fue uno de los primeros compuestos empleados como pesticidas, las
sales de cobre tiene efectos fungicidas y alguicidas (Moreno, 2003).
Figura 2. Veta de malaquita, una de las formas en que se encuentra el cobre.
Pero no sólo es un elemento que está presente en el medio ambiente, también
es un metal esencial en los seres vivos, como son las plantas, animales e incluso en
el ser humano. El cobre actúa como un cofactor para un gran número de proteínas;
forma parte de aproximadamente 30 enzimas y glucoproteínas (por ejemplo: amino
oxidasas, catalasa ceruloplasmina, citocromo oxidasa, dopamina beta hidroxilasa,
feroxidasas, peroxidasas, superóxido dismutasa, tirosinasa y la uricasa) (Sorensen,
1991). El cobre promueve la absorción de Fe en el sistema gastrointestinal, está
involucrado en el transporte de hierro (Fe) desde los tejidos hasta el plasma, ayuda a
mantener la mielina en el sistema nervioso, es importante en la formación de huesos
y tejido del cerebro, es necesario en la síntesis de hemoglobina (debido a que el Cu
es un constituyente de la eritrocupreina en los eritrocitos), y en otras funciones
importantes. El cobre se une a la α-globulina (ceruloplasmina) en la sangre y es
3transportado al hígado, riñón, corazón, sistema nervioso central, huesos y músculos
para su almacenamiento. Debido a que el cobre es esencial para muchas funciones
en el cuerpo de los vertebrados, en la regulación de sus niveles internos están
involucrados complicados mecanismos homeostáticos y es considerado como un
micronutriente esencial para los seres vivos (Bury y col, 2003; Lewis, 2005).
Bioensayos
Para evaluar el impacto biológico de los contaminantes que ingresan al agua y
así poder hacer sugerencias sobre el establecimiento de medidas de protección al
ambiente y a los organismos que viven en él, se hacen estudios llamados
bioensayos. El principio de los bioensayos se basa en las respuestas de los
organismos para reaccionar a las condiciones ambientales, siempre y cuando se
determine cuáles son las respuestas que quedan fuera de los límites de la
normalidad. Estas respuestas o reacciones se pueden clasificar en 4 niveles de
organización biológica: 1) bioquímica y celular; 2) individual (incluye la integración de
respuestas bioquímicas, fisiológicas y conductuales); 3) poblacional (alteraciones en
la dinámica de poblaciones) y 4) comunidades, cambios en su estructura y
funcionamiento (Capuzzo y col., 1988).
Los bioensayos acuáticos nos permiten determinar la toxicidad relativa de los
contaminantes, así como la sensibilidad y los estados de desarrollo más sensibles de
las especies; el sitio y la forma de acción específica de los tóxicos, además del
metabolismo de los organismos expuestos a estos contaminantes. Es por ello que
varios países han elaborado legislaciones para controlar a las industrias que vierten
desechos industriales con metales y otras sustancias que podrían alterar las
concentraciones de metales presentes en lagos, ríos, etc. La concentración máxima
permitida de cobre en el agua para Estados Unidos es de 1.7 mg/L, mientras que en
la Norma Oficial Mexicana NOM-127-SSA1-1994, "salud ambiental, agua para uso y
consumo humano” y la Organización Mundial de la Salud se establece que sea de 2
mg/L de cobre.
Sin embargo las concentraciones permitidas del contaminante, pueden ser
tóxicas para especies que son endémicas, más no para especies introducidas o ya
4establecidas para este tipo de ensayos. Por lo cual se recomienda realizar
bioensayos con especies endémicas o de amplia distribución geográfica (Weber, C.
1993).
El cálculo de la concentración letal cincuenta (CL50); nos ayuda a definir cuán
tóxica es una sustancia (Van der Oost y col., 2003). En este tipo de experimentos se
calcula estadísticamente la concentración del tóxico en la cual se muere el 50 % de
los individuos; se expresa en mg de la sustancia probada por litro y el tiempo de
exposición en horas (Weber 1993).
Cuando se hacen este tipo de experimentos se utilizan un gran número de
dosis con un gran número de animales por dosis; los organismos de la población no
responden de igual manera, aunque sean sometidos a la misma exposición de
contaminantes y bajo las mismas condiciones; a esta forma de responder se le llama
variación biológica. Al aumentar la concentración del contaminante aumenta la
mortalidad de los individuos; sin embargo, en las dosis mínimas sólo un porcentaje
de los organismos es susceptible, mientras que otros organismos son tolerantes a
esas concentraciones, otros individuos son tolerantes a concentraciones que la
mayoría no soporta y solo por un determinado tiempo, mientras el resto de los
individuos responden de manera intermedia (Klaassen, 2001).