Estrés producido por sedimentos contaminados con níquel en una granja de trucha arcoiris, Oncorhynchus mykiss (Pisces: Salmonidae)

Estudios previos indicaron la presencia de elevadas concentraciones de níquel (Ni) en los estanques de la granja “El Truchón”, por tal motivo fue necesario establecer correlaciones entre las propiedades fisicoquímicas de los sedimentos de este embalse y el daño que puede producirse sobre la trucha arcoiris cuyo cultivo se lleva a cabo en un reservorio denominado rústico. El estudio se inició con la determinación de las propiedades fisicoquímicas de los sedimentos de la granja, las cuales incluyeron: composición granular, porcentaje de nitrógeno total, contenido de materia orgánica, pH, potencial redox, capacidad de intercambio catiónico y la concentración de Ni. Se determinó la CL50 del Ni-96 H sobre Oncorhynchus mykiss en el siste - ma agua-sedimentos de la granja-metal al equilibrio. En este mismo sistema se evaluó la toxicidad subletal del Ni, mediante la determinación de niveles de metalotioneina (MT), la actividad de la o-desmetilasa (OD) y la concentración de proteínas. Los resultados muestran un incremento significativo en los tres parámetros bioquímicos, observándose una relación linear entre efecto y concentración del Ni, por lo que estos biomarcadores de daño se recomiendan para evaluar la toxicidad del Ni. Probablemente estos efectos se deban a las propiedades fisicoquímicas del sedimento que le confiere alta capacidad de absorber el metal. De acuerdo a los resultados obtenidos en este estudio se sugiere al truticultor no emplear estanques rústicos, sino aquellos revestidos de concreto, para evitar la acumulación de sustancias tóxicas o bien realizar remociones periódicas de su sedimento.Previous studies indicated the presence of high concentrations of nickel in the “El truchón” ponds (in México), so it was necessary to find a possible correlation between sediment physicochemical properties of this water body and the damage that could be produced on the rainbow trout which culture is done in a rustic reservoir. The study was initiated with the determination of the physicochemical properties of the trout farm sediments, which are; granular composition, total nitrogen percentage, organic matter content, pH, redox potential, cationic interchange capacity, and Ni concentration. LC50 of Ni at 96 h was determined on Onchorynchus mykiss in the sytem water-sediment from the trout farm at equilibrium time. In the same system the sublethal toxicity of Ni was evaluated by the determination of metallotioneine (MT) levels, o-demethylase activity (OD) and protein concentration. The results showed a significant increment in the three-biochemical parameters. Alinear relation was observed between Ni concentration and MT, OD and protein concentration, so these damage biomarkers are recommended in order to evaluate Ni toxicity. Probably these effects were due to the physicochemical characteristics of the sediments, which may give a high capacity to store metal in it. According to the obtained results it was suggested not to use rustic ponds in the fish culture, and use concrete ponds to avoid the accumulation of toxic compounds or make periodic sediments remotion

Efecto tóxico del DDT, clordano y agua de la presa Ignacio Ramírez (México), sobre Daphnia magna (Crustacea: Daphnidae)

Actualmente en México son empleados los plaguicidas diclorodifeniltricloroetano (DDT) y clordano (CLO) para combatir la malaria y termitas. De 1990 a 1996 un total de 27 ton de DDT y 508 de CLO, en forma de productos técnicos, fueron importados. El objetivo de este estudio fue establecer una metodología para determinar el impacto ambiental que pueden producir estos compuestos sobre un embalse. El efecto tóxico del DDT y CLO fue evaluado sobre la actividad de la o-demetilasa (OD) y del acetilcolinesterasa (AchA) del cladócero Daphnia magna al exponerla a diferentes concentraciones de los insecticidas disueltos en el agua de tres sitios de la presa Ignacio Ramírez (PIR). El efecto del agua contaminada con los insecticidas sobre la actividad de la AChA y OD, así como la CL50, fueron utilizadas como indicadores de exposición para determinar los lugares más contaminadas de la PIR. Las características fisicoquímicas del agua así como la biodiversidad de los sitios en estudio de la presa fueron considerados. Los resultados obtenidos demuestran que la estación cercana a la compuerta exhibe un potencial de toxicidad, ya que las actividades enzimáticas fueron modificadas. Se sugiere utilizar las actividades de AchA y OD del cladócero para evaluar la toxicidad de un cuerpo de agua contaminado por insecticidas organoclorados.Chlorodiphenylnitrichloroethane (DDT) and chlordane (CLO) are currently used in Mexico to control malaria and termites. From 1990 to 1996 a total of 27 ton of DDT and 508 of CLO were imported. We establish a methodology to determine their environmental impact in a Mexican dam (Ignacio Ramírez). The toxic effect of DDT and CLO were evaluated on the o-demethylase (OD) and acethycholinesterase activities (AchA) of the cladoceran Daphnia magna exposed to different concentrations of the insecticides solved in water from three sites. Their effect on the AchA and OD activities, and so the CL50 were used as exposure bioindicators to determine the more polluted sites. The physicochemical characteristics of water and the biodiversity of the dam test sites were considered. The station near the floodgate has toxicity potential because enzimatic activities were modified. We suggest the use of AchA and OD activities measure in the cladoceran to evaluate the toxicity of a water body polluted by organochlorate insecticides

Efecto de sedimentos naturales enriquecidos con zinc, en modelos aislados y en microcosmos, sobre tres especies de invertebrados bentónicos

En los cuerpos acuáticos la disponibilidad de los tóxicos es limitada por las características fisicoquímicas de los sedimentos y agua, así como por las interacciones entre los diversos xenobióticos y entre las especies que los habitan. Por lo anterior, el objetivo del presente trabajo fue relacionar el efecto producido por el zinc (Zn) sembrado en sedimentos del embalse Ignacio Ramírez (PIR), en modelos aislados y en microcosmos, sobre el ATP de tres organismos bentónicos con la biodisponibilidad del metal. Las especies seleccionadas fueron: Hyalella azteca, Limnodrilus hoffmeisteri y Stagnicola attenuata, dado que se encuentran en altas proporciones en el embalse y ocupan espacios diferentes en el bentos. Las muestras de sedimentos y organismos se colectaron en la estación de sequía (febrero de 1999). A los primeros se les determinó el pH, textura, tamaño de partícula, nitrógeno total, materia orgánica y concentración de metales (Zn, Fe, Cu y Ni). Posteriormente se realizó un estudio de toxicidad subletal utilizando dos tipos de sistemas estáticos (organismos aislados y en microcosmos). Ambos modelos contenían sedimentos de la PIR enriquecidos con Zn (concentración nominal de 0.8129 mg/kg) y agua sintética en una proporción de 1:4. Los organismos de prueba fueron adicionados una vez alcanzado el equilibrio (2 hr) considerando la cantidad de biomasa con respecto al volumen (1.0 g de organismo por cada 100 ml de agua:sedimento). Después de 0, 12, 24, 36, 48 y 72 hr de exposición se tomaron muestras del sedimento y de los hidrobiontes, a los cuales se les cuantificó el contenido de Zn por absorción atómica. A los organismos también se les determinó la concentración de ATP. Los resultados obtenidos muestran que el efecto producido por los sedimentos naturales enriquecidos se ve potenciado por la presencia de más de una especie en el sistema (microcosmos). Con respecto a los niveles de Zn, dos de los organismos (L. hoffmeisteri y S. attenuata) tienden a perder este metal tanto en sistemas aislados como en microcosmos, probablemente como estrategia de regulación en la acumulación del mismo, así como debido a la presencia de Fe en los sedimentos del embalse. Sin embargo, H. azteca mantiene sus niveles de Zn constantes durante todo el experimento, ya que es posible que la tasa de captación sea tan baja que no requiera otro tipo de mecanismo de regulación. Por otra parte se observó una disminución de ATP tanto en gusanos como en anfípodos expuestos a ambos sistemas a todos los tiempos de exposición; posiblemente los metales que se encuentran en los sedimentos interfieren con las enzimas encargadas de la producción energética por unión a grupos SH. Esta biomolécula se incrementó en el caracol en microcosmos a todos los tiempos de exposición y en sistemas aislados al final del experimento, probablemente debido a mecanismos compensatorios y al consumo reducido de energía que muestran los moluscos frente al estrés generado por la presencia de metales pesados.<br>Effect of zinc-enriched sediments, in open and isolated systems, on three species of benthonic invertebrates. Availability of toxics in aquatic bodies is limited by the physicochemical characteristics of sediments and water, as well as by the interactions between the different xenobiotics and inhabits species. The aim of this work was to relate the effect produced by zinc (Zn) spiked in sediments of the Ignacio Ramírez dam (PIR), in isolated and microcosms models, on ATP concentration of three benthic organisms with the metal biodisponibility. The selected species were a crustacean, an annelid and a mollusk: Hyalella azteca (Amphipoda: Hyalellidae), Limnodrilus hoffmeisteri (Oligochaeta: Tubificidae) and Stagnicola attenuata (Basommatophora: Lymnaeidae), species that are found at high proportions in the reservoir and use different spaces in the benthos. Samples of sediments and organisms were collected from the PIR during the dry season (February of 1999). Metal concentration (Zn, Fe, Cu and Ni), pH, texture, particle size, total nitrogen and organic matter were determined in sediments. Sublethal studies were carried out using two types of static systems (organisms isolated and in microcosms). Both models contained PIR sediments enriched with Zn (nominal concentration of 0.8129 mg/kg) and synthetic water in a proportion of 1:4. The test organisms were added to the systems once the equilibrium was reached (2 hr) considering the biomass quantity with respect to volume (1.0 g of organism by each 100 ml of water:sediment). After 0, 12, 24, 36, 48 and 72 hr of exposure, samples of sediment and hydrobionts were taken, and Zn content was quantified by atomic absorption. ATP concentration was also determined in organisms. The effect produced by natural sediments spiked with Zn is increased by the presence of more than one specie in the system (microcosm). With respect to Zn levels, two of the organisms tend to lose this metal in isolated and microcosm models, probably as a regulation strategy in its accumulation, as well as Fe presence in the reservoir sediments. Therefore, H. azteca maintained a constant Zn levels during the whole experiment. It is possible that the caption rate is so low in this organism that it does not need another regulatory mechanism. A decrement in ATP in worms and amphipods was observed in both systems at all exposure times. Possibly Zn and other metals present in the sediments interfere with the energy production enzymes by binding to SH groups. Nevertheless this biomolecule increased in snails in microcosms at all exposure times and in isolated systems at the end of the experiment, probably due to compensatory mechanisms and reduction in energy consumption present in mollusks during heavy metals exposure. Rev. Biol. Trop. 54(2): 451-460. Epub 2006 Jun 01

Efecto de sedimentos naturales enriquecidos con zinc, en modelos aislados y en microcosmos, sobre tres especies de invertebrados bentónicos

En los cuerpos acuáticos la disponibilidad de los tóxicos es limitada por las características fisicoquímicas de los sedimentos y agua, así como por las interacciones entre los diversos xenobióticos y entre las especies que los habitan. Por lo anterior, el objetivo del presente trabajo fue relacionar el efecto producido por el zinc (Zn) sembrado en sedimentos del embalse Ignacio Ramírez (PIR), en modelos aislados y en microcosmos, sobre el ATP de tres organismos bentónicos con la biodisponibilidad del metal. Las especies seleccionadas fueron: Hyalella azteca, Limnodrilus hoffmeisteri y Stagnicola attenuata, dado que se encuentran en altas proporciones en el embalse y ocupan espacios diferentes en el bentos. Las muestras de sedimentos y organismos se colectaron en la estación de sequía (febrero de 1999). A los primeros se les determinó el pH, textura, tamaño de partícula, nitrógeno total, materia orgánica y concentración de metales (Zn, Fe, Cu y Ni). Posteriormente se realizó un estudio de toxicidad subletal utilizando dos tipos de sistemas estáticos (organismos aislados y en microcosmos). Ambos modelos contenían sedimentos de la PIR enriquecidos con Zn (concentración nominal de 0.8129 mg/kg) y agua sintética en una proporción de 1:4. Los organismos de prueba fueron adicionados una vez alcanzado el equilibrio (2 hr) considerando la cantidad de biomasa con respecto al volumen (1.0 g de organismo por cada 100 ml de agua:sedimento). Después de 0, 12, 24, 36, 48 y 72 hr de exposición se tomaron muestras del sedimento y de los hidrobiontes, a los cuales se les cuantificó el contenido de Zn por absorción atómica. A los organismos también se les determinó la concentración de ATP. Los resultados obtenidos muestran que el efecto producido por los sedimentos naturales enriquecidos se ve potenciado por la presencia de más de una especie en el sistema (microcosmos). Con respecto a los niveles de Zn, dos de los organismos (L. hoffmeisteri y S. attenuata) tienden a perder este metal tanto en sistemas aislados como en microcosmos, probablemente como estrategia de regulación en la acumulación del mismo, así como debido a la presencia de Fe en los sedimentos del embalse. Sin embargo, H. azteca mantiene sus niveles de Zn constantes durante todo el experimento, ya que es posible que la tasa de captación sea tan baja que no requiera otro tipo de mecanismo de regulación. Por otra parte se observó una disminución de ATP tanto en gusanos como en anfípodos expuestos a ambos sistemas a todos los tiempos de exposición; posiblemente los metales que se encuentran en los sedimentos interfieren con las enzimas encargadas de la producción energética por unión a grupos SH. Esta biomolécula se incrementó en el caracol en microcosmos a todos los tiempos de exposición y en sistemas aislados al final del experimento, probablemente debido a mecanismos compensatorios y al consumo reducido de energía que muestran los moluscos frente al estrés generado por la presencia de metales pesados

Efecto tóxico del DDT, dordano yagua de la presa Ignacio Ramírez (México), sobre Daphnia magna (Crustacea: Daphnidae)

Chlorodiphenylnitrichloroethane (DDT) and chlordane (CLO) are currently used in Mexico to control malaria and tennites. From 1990 lo 1996 a total of 27 ton of DDT and 508 of CLO were imported. We, establish a methodology to detennine their environmental impaet in a Mexican dam (Ignacio Ramírez). The toxie effeel of DDT and CLO were evaluated on the o-demethylase (OD) and acethycholinesterase activities (AchA) of ¡he c\adoceran Daphnia magna exposed to different concentrations of the insecticides solved in water from three sÍles. Their effeet on the AchA and OD aetivities, and so the CL50 were used as exposure bioindicalors lO determine the more polluted sites. The physicochemical characteristics of water and the biodiversity of the dam test siteswere considered. The station near the floodgate has toxicity potential because enzimatic activities were moditied. We suggest the use of AchAand OD activities measure in Ihecladoceran to evaluate the toxicity of a water body polluted by organochlorate insecticides.Actualmente en México son empleados los plaguicidas diclorodifeniltric\oroetano (DDT) y cJordano (CLO) para combatir la malaria y termitas. De 1 990 a 1 996 ur: total de 27 ton de DDT y 508 de CLO, en forma de productos técnicos, fueron importados. El objetivo de este estudio fue establecer una metodología para determinar el impacto ambiental que pueden producir estos compuestos sobre un embalse. El efecto tóxico del DDT y CLO fue evaluado sobre la actividad de la o-demetilasa (OD) y del acetilcolinesterasa (AchA) del cladócero Daphnia magna al exponerla a diferentes concentraciones de los insecticidas disueltos en el agua de tres sitios de la presa Ignacio Ramírez (PIR). El efecto del agua contaminada con los insecticidas sobre la actividad de la AChA y OD, así como la CL50. fueron utilizadas como indicadores de exposición para determinar los lugares más contaminadas de la PIR. Las características fisicoquímicas del agua así como la biodiversidad de los sitios en estudio de la presa fueron considerados. Los resultados obtenidos demuestran que la estación cercana a la compuerta exhibe un potencial de toxicidad, ya que las actividades enzimáticas fueron modificadas. Se sugiere utilizar las actividades de AchA y OD del cladócero para evaluar la toxicidad de un cuerpo de agua contaminado por insecticidas organoclorados

Toxicity induced by dieldrin and chlorpyrifos in the freshwater crayfish Cambarellus montezumae (Cambaridae)

The toxicity induced by insecticides in aquatic organisms is of utmost relevance because it may give a clue about the degree of health or damage of the involved ecosystem. In the present report, we determined the effect of dieldrin (DD) and chlorpyrifos (CP) on the freshwater crayfish, Cambarellus montezumae. The organisms (4-6cm in diameter) were collected in the Ignacio Ramírez Reservoir, situated at 50km Northeast of Mexico City, in the Rio Lerma Basin. Initially, we determined the LC50 value with the Probit method, then the DNA damage with single cell gel electrophoresis (comet assay applied at 24, 48, and 72h of exposure) to the brain and hepatopancreas of animals exposed (in reconstituted water) to 0.05 and 0.5µg/L of each insecticide. In the hepatopancreas of the same organisms, we determined the lipid peroxidation by applying the TBARS test. DNA damage and lipid peroxidation were also evaluated with the same methods to organisms exposed in water from the reservoir. In regard to the LC50 at 72h of exposure, we found a value of 5.1µg/L and a value of 5.62µg/L for DD and CP, respectively. The comet assay applied at different exposure times showed significant DNA damage to both organs, with respect to the control level. In the case of DD, statistical significance was observed for the two doses in the whole evaluated schedule. CP was genotoxic in the brain with the high dose at 72h, and in the hepatopancreas with the two tested doses at all evaluated exposure times. Also, a significant lipid peroxidation increase was detected with the two doses of insecticides. In the study with water from the reservoir, a more pronounced DNA damage was detected. Our results showed strong DNA damage induced by both insecticides in the crayfish, as well as a correlation with the lipid peroxidation effect, suggesting that oxidative stress is involved in the genotoxic alteration. Our results also showed the usefulness of the studied organism as well as the applied tests for the evaluation of toxicological effects, and suggested the pertinence of applying the comet assay to other freshwater organisms to evaluate the bioaccumulation of insecticides. Rev. Biol. Trop. 63 (1): 83-96. Epub 2015 March 01