El medi marí està exposat a canvis físics i químics que principalment són antropogènics. Cal destacar alguns canvis com l'augment de la temperatura de l'aigua i la presència de metalls els quals poden afectar negativament l'estat de salut dels organismes residents. Les particulars característiques del Mar Mediterrani en quant a la elevada densitat de població costanera i reduïda circulació d’aigua, entre altres, fa d’aquesta mar un lloc molt vulnerable front als contaminants. La heterogeneïtat que per la presencia de contaminats en general, i metalls tòxics en particular, representa la proximitat a la costa o la profunditat fa necessari estudiar la contaminació i els seus efectes en cadascú dels nínxols marins . Els animals presenten mecanismes desintoxicants per als metalls, com la unió a metal·lotioneïna (MT) i al seleni (Se). Aleshores, és molt important saber fins a quin grau el peixos del Mar Mediterrani utilitzen aquests mecanismes per a evitar els efectes nocius dels metalls, a més també cal esbrinar quin òrgan contribueix en major mesura a la desintoxicació, o si cada espècie utilitza de forma preferencial un d’aquests mecanismes. L’objectiu de la present Tesi Doctoral és abordar l’estudi dels mecanismes implicats en el metabolisme i desintoxicació dels metalls en peixos teleostis marins presents en la Mar Mediterrània en distints contextos. Açò dóna lloc a plantejar tres objectius concrets: a) investigar els mecanismes que permeten als peixos abissals (Alepocephalus rostratus, Bathypterois mediterraneus, Coelorinchus mediterraneus, Lepidion lepidion, Mora moro, Nezumia aequalis, Trachyrhynchus scabrus) que habiten els canons submarins en la Mar Mediterrània, els quals pertanyen a eslavons elevats de la cadena tròfica, tolerar concentracions potencialment tòxiques de metalls en els seus teixits. b) determinar el contingut de metalls i els mecanismes de protecció presents en el ronyó, a més d’estudiar la possible afectació que presenten els exemplars del gènere Solea (S. solea i S. senegalensis) mostrejats en distintes àrees de la costa Catalana amb la mesura de biomarcadors y c) Determinar l’efecte de la temperatura d’aclimatació en condicions controlades de laboratori sobre l’acumulació i distribució de metalls en els teixits (fetge i ronyó) de S. senegalensis i sobre els mecanismes implicats en la desintoxicació dels metalls presents en els esmentats teixits. Aquestos objectius han sigut objecte de tres treballs que composen aquesta Tesi doctoral. Els teixits dels peixos dels estudis de camp varen ser proporcionats pels membres dels equips dels projectes respectius. Els llenguados del estudis de laboratori procedien de les instal·lacions d’aqüicultura de l’empresa Stolt Sea Farm en La Corunya i foren transportats i mantinguts en les Planta de Aquaris del SCSIE de la Universitat de València. Una vegada adaptats a les noves instal·lacions a quatre dels tancs seleccionats es baixà la temperatura (1ºC/dia) fins arribar a 15ºC i uns altres es mantingueren a 20ºC. Després d’un i 60 dies d’aclimatació es sacrificaren els animals. Els teixits (fetge i ronyó) foren immediatament disseccionats, congelats amb nitrogen líquid i conservats a -80ºC. Paràmetres biològics, com el pes total i la mida foren mesurats per a poder obtenir el factor de condició (CF), l’índex hepatosomàtic (HSI) i el coeficient Q10 per al creixement. Totes les manipulacions amb els animals han estat d’acord amb la regulació establerta pel Consell Espanyol d’investigacions Científiques (CSIC) i la Directiva 2010/63/EU. La determinació metàl·lica es realitzà a partir de 0,2 grams de cada tipus de mostra a analitzar (fetge, ronyó, pinso i aigua). Les mostres es digeriren amb àcid nítric al 65% i la determinació de la concentració dels metalls es realitzà mitjançant un equip d’espectrofotometria. Els nivells de metal·lotioneïna als teixits(MT) es determinaren mitjançant el mètode polarogràfic. Les activitats AChE i LDH, aixis com els nivells de peroxidació lipídica i la concentració de proteïnes, foren mesurades espectrofotomètricament. Per a l’anàlisi estadístic de les dades s’ha emprat el test ANOVA d’una o més vies i com anàlisi a posteriori el Test de Bonferroni. L’análisi de correlacions s’ha realitzat amb tècniques paramètriques com la correlació de Pearson, o per tècniques no paramètriques amb la correlació de Spearman. També s’han realitzat anàlisis de components principals (PCA) per esbrinar les regles que establien el agrupament de les dades. El resultats obtinguts permeten arribar a les següents conclusions: a) Existeix una elevada diversitat en el contingut metàl·lic total i en el contigunt de cadascun dels metalls analitzats en el fetge de les espècies de peixos abissals capturats al canó de Blanes. Aquestes diferències poden estar determinades pels hàbits alimenticis i per la fisiologia pròpia de cadascuna de les espècies, no haben-se trobat cap patró comú d’acumulació dels metalls entre les espècies que pertanyen a la mateixa familia. b) Les elevades concentracions de mercuri en el fetge del peixos abissals capturats al canó de Blanes en comparació amb peixos de les mateixes especies capturades a l’Oceà Atlàntic són indicatives d’una elevada contaminació per mercuri dels animals que habiten sistemes abissals en el Mediterrani. c) El fet que les concentracions de metal·lotioneïna i seleni siguen concomitants a l’abundància de metalls com el mercuri, el cadmi i l’argent en el fetge dels peixos abissals i en el ronyó i en el fetge de S. senegalensis i S. solea indica de un paper important d’aquestes substancies com mecanismes de desintoxicació. d) La metal·lotioneïna i el seleni es troben en el fetge dels peixos de les fondaries del canó de Blanes en quantitats relatives superiors a la concentració del metalls (ratios superiors a 1) la qual cosa representa una capacitat protectora de reserva front a la toxicitat del metalls. e) S. senegalensis presenta una intensa incorporació i emmagatzemament de seleni des de la dieta tant en el fetge com en el ronyó, que pot contribuir a la protecció front a la toxicitat de alguns metalls no essencials. f) La temperatura d’aclimatació modifica la concentració de metalls en el fetge i el ronyo de S. senegalensis. Una temperatura elevada promou l’acumulació de cobalt, crom, coure i ferro en el ronyó respecte del fetge, la qual cosa podia facilitar l’excreció per via urinària. g) L’aclimatació a la variació de temperatura té una influència moderada sobre les concentracions de metal·lotioneïna al fetge de S. senegalensis. h) La capacitat d’acumulació de metalls pel ronyó de S. solea i S. senegalensis, a partir de baixos nivells ambientals, donaria suport a la utilitat d’aquest teixit en estudis de contaminació per metalls, en zones on els nivells de contaminants són baixos o moderats. i) A pesar de les limitacions dels estudis de camp, l’anàlisi dels teixits permet obtenir informació molt valuosa respecte al metabolisme de metalls i els sistemes de desintoxicació.
الوصف (مترجم):
The marine environment is exposed to physical and chemical changes, these ones are mainly anthropogenic. Some changes such as increased water temperature and the presence of metals in water can affect negatively the health of organisms living there. The particular characteristics of the Mediterranean Sea in terms of the high population density and the limited coastal water circulation, among others, makes this sea very vulnerable to contaminants. The heterogeneity by the presence of pollutants, in general and toxic metals in particular, for the proximity to the coast and for the depth, it is necessary to study pollution and its effects on each of marine niches. Animals have mechanisms for detoxifying metals such as metal binding metallothionein (MT) and selenium (Se). Consequently, it is very important to know to what extent the Mediterranean Sea fishes use these mechanisms to prevent harmful effects of metals. In addition, it must also investigate what organ contributes more in body detoxification, or whether one of these mechanisms are used preferentially for each species. The aim of this Thesis is to approach the study of the mechanisms involved in the metabolism and detoxification of metals in marine teleost fish in the Mediterranean Sea in different contexts. This leads to consider three specific objectives: a) to investigate the mechanisms that allow abyssal fish (Alepocephalus rostratus, Bathypterois mediterraneus, Coelorinchus mediterraneus, Lepidion lepidion, Mora moro, Nezumia aequalis and Trachyrhynchus scabrus)that are inhabiting submarine canyons in the Mediterranean Sea, and which belong to elevated levels in the food chain, if they tolerate concentrations of potentially toxic metals in their tissues. b) determine the metal content and protection mechanisms present in kidney, and in addition to study the possible effect in organisms of the genus Solea (S. solea and S. senegalensis) sampled in different areas of the Catalan coast with the measurement of biomarkers and c) to determine temperature acclimation effect of in controlled laboratory conditions on the accumulation and distribution of metals in tissues (liver and kidney) of S. senegalensis and the mechanisms involved in detoxification of metals present in the mentioned tissues. These objectives have been the subject of three works that make up this Thesis. The tissues of fish from field studies were provided by members of the respective project teams. The soles of laboratory studies came from aquaculture facilities installed in Stolt Sea Farm company La Coruna and were transported and kept in the aquarium plant SCSIE in the University of Valencia. Once adapted to the new facilities, they were introduced in four tanks with decreasing temperature (1 ° C / day) up to 15ºC and four ones were maintained at 20 ° C. After one and 60-day acclimatization and animals were sacrificed. The tissues (liver and kidney) were immediately dissected, frozen with liquid nitrogen and stored at -80 ° C. Biological parameters such as total weight and size were measured in order to obtain the condition factor (CF) hepatosomatic index (HSI) and the coefficient Q10 for growth. All manipulations with animals were in accordance with the regulations established by the Spanish National Research Council (CSIC) and Directive 2010/63 / EU. Determining metal frame was made from 0.2 grams of each type of sample to be analyzed (liver, kidney, feed and water). The sample was digested with nitric acid at 65% and the determination of the concentration of metals was carried out by spectrophotometry. Metallothinein levels in tissues (MT) were determined by polarographic method. AChE activity and LDH, as well as levels of lipid peroxidation and protein concentration, were measured with spectrophotometric machanisms. For statistical analysis of the data has been used ANOVA test of one or more tracks and Bonferroni test as a posteriori analysis. The correlation analysis was performed with parametric techniques as Pearson correlation, and with nonparametric techniques by Spearman correlation. Principal components analysis (PCA)were used in order to find out the rules that established the pooling of data. The results can reach the following conclusions: a) In the liver of the fish species caught in the abyssal Blanes canyon there was a high diversity in metal content and the total content of each metal analyzed. These differences may be determined by the source of dietary habits and physiology characteristic of each specie, it was not found any common pattern of accumulation of metals between species belonging to the same family. b) High mercury concentrations in the liver of abyssal fish, who were caught in Blanes canyon, in comparison to the same species of fish caught in the Atlantic Ocean, are indicative of a high mercury contamination of animals that live in the Mediterranean abyssal systems. c) The fact that the concentrations of metallothionein and selenium were concomitant to the abundance of metals such as mercury, cadmium and silver in the abyssal fish liver and,kidney and liver and in S. senegalensis and S. solea were indicative about the important role of these substances as detoxification mechanisms. d) Metallothionein and selenium concentrations found in the liver of the fish in Blanes canyon in relative amounts exceeding the concentration of metals (ratios greater than 1) which represents a protective reserve capacity to deal toxicity of metals. e) S. senegalensis showed an intense incorporation and storage of selenium from the diet in the liver and the kidney, which can help them to protect them front toxicity of non- essential metals. f) The temperature acclimation modifies metal concentration in the liver and kidney of S. senegalensis. High temperature promoted the accumulation of cobalt, chromium, copper and iron in liver compared to kidney, which could facilitate the excretion via urine. g) Acclimation temperature variation had a moderate influence on the metal concentrations in liver metallothionein in S. senegalensis. h) The ability of metal accumulation by kidney in S. solea and S. senegalensis, from low environmental pollutants supports the usefulness of this tissue in studies of metal contamination in areas where pollution levels are low or moderate. i) Despite the limitations of field studies, analysis of tissue provides valuable information in relation to metal metabolism and detoxification systems.
