ACUICULTURA: innovación y competitividad Madrid, 23 de enero de 2014 LA ACUICULTURA COMO TESTIGO PERMANENTE DE LA CALIDAD DEL MEDIO ACUÁTICO Dr. José María Navas Departamento de Medio Ambiente INIA Ctra. de la Coruña Km 7 28040 Madrid [email protected]
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LA ACUICULTURA COMO TESTIGO PERMANENTE DE LA CALIDAD DEL … · ACUICULTURA: innovación y competitividad Madrid, 23 de enero de 2014 Control de la calidad del agua: Esencial en acuicultura
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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]
ACUICULTURA: innovación y competitividadMadrid, 23 de enero de 2014
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
ACUICULTURA: innovación y competitividadMadrid, 23 de enero de 2014
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
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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
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Control de la calidad del agua en el medio natural: Desarrollo de herramientas adecuadas
• 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.
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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
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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
ESTUDIO DE LA CALIDAD DE LAS AGUAS DE ACUICULTURA
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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
ESTUDIO DE LA CALIDAD DE LAS AGUAS DE ACUICULTURA
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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
ESTUDIO DE LA CALIDAD DE LAS AGUAS DE ACUICULTURA
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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.
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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
Análisis biológico
• 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
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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
Análisis biológico
• 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
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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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