Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos (HAPs) en ambientes marinos del Sudoeste Bonaerense y el uso de biomarcadores en organismos para su evaluación

Tatiana Recabarren Villalón 1

Los ambientes marinos y principalmente las zonas costeras desempeñan un rol fundamental para el ser humano (Botello, 2005). Sin embargo, debido a su constante explotación, los ambientes marinos alrededor del mundo se encuentran bajo una fuerte presión antrópica (Moura et al., 2012). La contaminación química es uno de los principales desafíos para la conservación de estos ambientes, especialmente los contaminantes con características de persistencia, toxicidad y amplia movilidad ambiental (Albert, 1997; Moura et al., 2012). Los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs) son contaminantes ubicuos en los ambientes marinos, de gran preocupación debido a que cumplen estas características. Los HAPs son potencialmente carcinogénicos y mutagénicos, tienen baja solubilidad en agua y son altamente lipofílicos, por lo tanto, se bioacumulan fácilmente en los organismos (Abdel-Shafy y Mansour, 2016; Barakat et al., 2011). Derivan del petróleo (petrogénicos) o se originan del proceso de combustión de la materia orgánica (pirolíticos) e ingresan a los ambientes marinos principalmente a través de derrames de petróleo durante el transporte y producción de combustibles, deposición atmosférica, efluentes de aguas residuales, emisarios industriales y escorrentía urbana (Douben, 2003).

La presencia de HAPs en ambientes marinos ha sido ampliamente estudiada a nivel global y Argentina no es la excepción (Recabarren-Villalón et al., 2019b). Sin embargo, estos estudios son insuficientes desde el punto de vista ecotoxicológico, la presencia de un contaminante en algún segmento del ecosistema no demuestra por sí misma los efectos adversos que puede ocasionar, por lo que la relación contaminante-ecosistema debe ser establecida (Farrigton, 1991). Los desafíos actuales para un efectivo biomonitoreo requiere de una evaluación integrada de los niveles de contaminación y los posibles efectos adversos en los organismos (Bellas et al. 2020). En este sentido, el uso de bioindicadores y biomarcadores son métodos que han ganado gran popularidad en los últimos años (Zuarth and Vallarino 2014).  Los bioindicadores son organismos que a través de alguna respuesta evidencian los efectos adversos en un ecosistema (Gerhardt 2002); y los biomarcadores son las alteraciones (biológicas, fisiológicas, metabólicas) que puede experimentar un determinado organismo en respuesta al estrés ambiental. Los biomarcadores son una herramienta de alerta temprana sensible, para la detección de los efectos adversos que los contaminantes pueden tener sobre los organismos antes de que sean irreversibles; proveen respuestas representativas, que permiten evaluar la salud del medio ambiente desde una perspectiva dinámica; y además, pueden indicar el alcance y naturaleza de la exposición, las alteraciones en un determinado organismo, la susceptibilidad de un organismo especifico y los procesos de absorción y biotransformación (Lionetto et al., 2019).  

Debido a la complejidad de los ecosistemas naturales y los numerosos factores que pueden influir en el comportamiento de los contaminantes, los efectos que estos ejercen sobre los organismos pueden ser variados. Por lo tanto, se recomienda el uso de múltiples biomarcadores para obtener resultados confiables e integrados (Lionetto et al., 2019). La selección de estos debe estar basada en los objetivos de cada investigación, considerando su utilidad en una especie y/o un ambiente determinado. En las costas del estuario de Bahía Blanca (EBB), localizado al sudoeste bonaerense, se emplazan cinco puertos y uno de los más grandes parques industriales de Latinoamérica, incluyendo un gran complejo petroquímico (Arias et al., 2010). Por lo tanto, el EBB está sujeto a una fuerte y constante presión antrópica, siendo al mismo tiempo, un área de gran importancia ecológica declarada como Reserva Natural de Usos Múltiples (RAMSAR, 2012). A partir de esto, el objetivo de la presente investigación es evaluar el uso de parámetros fisiológicos y metabólicos en algunos organismos del EBB, como biomarcadores sensibles, eficientes, fáciles y rápidos de determinar, y especialmente confiables, que puedan apoyar biomonitoreos adecuados de HAPs. Posteriormente, la realización de biomonitoreos integrados, podrían llegar a sustentar la toma de decisiones ambientales desde una perspectiva más amplia. Para esto, se evaluó la presencia y niveles de hidrocarburos aromáticos policíclicos y parámetros fisiológicos y metabólicos, como factor/índice de condición, estrés oxidativo, contenido de proteínas, triglicéridos, glucosa y enzimas metabólicas (lactato deshidrogenasa, aspartato aminotransferasa y alanina aminotransferasa), en peces y mejillones del EBB. 

Metodología

Área de estudio 

El estuario de Bahía Blanca, localizado en la Provincia de Buenos Aires, Argentina, está sujeto a una fuerte y constante presión antrópica. El área es intensamente utilizada por el hombre, incluyendo en su seno núcleos urbanos (Bahía Blanca, Punta Alta, Ing. White, General Cerri), industriales (zona adyacente a los puertos Ing. White y Galván) y grandes puertos (Ing. White, Galván, Rosales, Belgrano), además, coexiste con actividades económicas (pesca) y recreativas. Los núcleos urbanos ascienden a más de 350,000 habitantes, que vierten sus efluentes directamente al estuario con distintos grados de tratamiento previo (Arias et al., 2010). Al mismo tiempo, es uno de los más importantes estuarios de la provincia debido a su dimensión, es un área altamente productiva, siendo área de crecimiento para muchas especies comerciales (Barletta y Lima, 2019), y se ha declarado Reserva Natural de Usos Múltiples por La Convención Relativa a los humedales de Importancia Internacional (RAMSAR) desde el 2012. 

Colección de los organismos 

Los organismos bioindicadores deben ser seleccionados de acuerdo con ciertos criterios, deben ser sensibles, abundantes y de amplia distribución, representativos de la zona de muestreo, con amplio conocimiento acerca de su biología y ecología, fáciles de estudiar y con importancia ecológica o social (Gerhardt, 2002; Zuarth y Vallarino, 2014). Debido a su importancia comercial y recreacional, los peces son los organismos más visibles de los ambientes marinos y en muchos casos los efectos adversos de los contaminantes sobre ellos son evidentes. Además, ocupan una posición clave en la cadena trófica, por lo que son usados comúnmente como indicadores de contaminación por HAPs (Logan, 2007). Cynoscion guatucupa (nombre común: pescadilla) es uno de los principales recursos pesqueros de la costa argentina-uruguaya, es una especie frecuente y abundante en el estuario de Bahía Blanca debido a que usan el estuario como área de cría y desarrollo. Por lo tanto, los peces juveniles son excelentes bioindicadores del área de estudio (Lopez Cazorla, 2000; Ruarte et al., 2004). Por otro lado, los bivalvos tienen las características ideales como bioindicadores, son sedentarios, cosmopolitas, como limitada capacidad metabólica y al ser filtradores pueden acumular una gran cantidad de contaminantes (Hylland, 2006; Kasiotis y Emmanouil, 2015). Brachidontes rodriguezii es un bivalvo dominante y endémico de Argentina (Torrogolosa, 2015; Vallarino, 2002). Además, es una especie de gran importancia ecológica, cumpliendo el rol de “bioingeniero ecosistémico” (Penchaszadeh et al., 2007). 

Ejemplares de peces juveniles (C. guatucupa) y mejillones adultos (B. rodriguezii) fueron colectados a través de redes de pesca y manualmente respectivamente, en distintos puntos del EBB. Canal del embudo (CE) y Puerto Galvan (PG) para peces; y tres sitios para mejillones: PC, puerto destinado a actividades deportivas y recreativas; PH, ubicado junto a un ex basural y PG, con gran actividad industrial y tránsito de buques (Fig. 1). Los peces fueron muestreados durante el verano del 2016 y mejillones fueron colectados estacionalmente durante el 2017 y 2018. Todos los ejemplares fueron medidos y pesados y almacenados a -20º C para su posterior análisis.  

Figura 1. Mapa del Estuario de Bahía Blanca. Los puntos indican los sitios de muestreo.


Análisis 

El análisis de HAPs fue realizado en el tejido muscular para peces, sin embargo, para mejillones los resultados aún están incompletos. Las muestras de peces fueron liofilizadas y procesadas de acuerdo con los protocolos estandarizados de la EPA (EPA3540C; UNEP, 1992); y posteriormente los HAPs fueron identificados y cuantificados mediante cromatografía capilar gaseosa acoplada a un espectrómetro de masas GC/MS (HP68906C/ Hewlett-Packard HP5972). 

Para el análisis de biomarcadores en peces, el tejido hepático y muscular fueron homogenizados en buffer fosfato/EDTA. Las enzimas metabolicas se determinaron en los sobrenadantes post-mitocondriales mediante ensayos espectrofotométricos utilizando kits comerciales (Wiener Lab) y el factor de condición fue calculado mediante la fórmula: CF= (peso [g]/largo [cm]3) × 100 (Le Cren, 1951). Para el análisis de biomarcadores en mejillones, se calculó el índice de condición (peso seco tejido*100/peso seco de la concha; IC) y el tejido blando total fue homogenizado para la determinación de glucosa y triglicéridos empleando kits comerciales (Wiener Lab). Tanto para peces como mejillones, se cuantificaron los peróxidos lipídicos a través de la determinación de las sustancias reactivas al ácido tiobarbitúrico (TBARs). Todos los resultados fueron referidos a las proteínas del tejido determinadas por el método Lowry.

Resultados y discusión 

Peces

Niveles detectables de HAPs fueron encontrados en todas las muestras analizadas, en un rango de 11,27 a 52,80 ng/g peso húmedo. Estos niveles se encuentran en la categoría de mínimamente contaminado de acuerdo con la clasificación de la NOAA (Varanasi et al., 1993; Soares-Gomes et al., 2010). Sin embargo, se ha descrito que contaminantes como los HAPs pueden producir efectos en los organismos incluso a muy bajas concentraciones (Idowu et al., 2019). Se ha demostrado previamente que la exposición a HAPs produce estrés oxidativo en los organismos marinos debido a los procesos metabólicos y de detoxificación que estos desencadenan (Douben, 2003). En el presente trabajo, se observó una correlación positiva de los niveles de HAPs con los niveles de estrés oxidativo (TBARs, p < 0,05; fig. 2 A).  De manera similar, se encontraron correlaciones con varias enzimas metabólicas. Una correlación positiva de HAPs con lactato deshidrogenasa (LDH; fig. 2 B), una enzima citoplasmática que comúnmente indica daño muscular. LDH participa en el balance entre el catabolismo y anabolismo de carbohidratos, por lo que un aumento en la actividad de LDH en relación con la presencia de HAPs puede ser interpretada como un aumento de procesos anaeróbicos para apoyar el suministro de energía requerido para los procesos de detoxificación. Por otro lado, las enzimas aspartato aminotrasferasa (AST) y alanina aminotrasferasa (ALT) son enzimas principalmente hepáticas y tienen un rol clave en el proceso de gluconeogénesis. Es importante destacar que el hígado es un órgano clave en el proceso de detoxificación de contaminantes. En el presente trabajo, se encontraron correlaciones negativas de ALT y AST en el tejido hepático en relación con los niveles de HAPs (fig. 2 C y D), indicando un posible daño hepático producto de una prolongada exposición a condiciones de estrés. Adicionalmente, para la evaluación de los efectos de HAPs a un nivel de organización biológica superior, se calculó el factor de condición de los peces como un indicador de salud de los individuos, sin embargo, no se encontraron diferencias significativas ni correlaciones en relación con los niveles de HAPs. Esto significa que, a pesar de las alteraciones metabólicas, no se evidencian efectos a nivel de individuo, aun así, al analizar el factor de condición a nivel poblacional, se evidenció un menor factor de condición en la población con los mayores niveles de HAPs. Estos resultados, en su conjunto sugieren, que los peces con las mayores concentraciones de HAPs podrían tener un requerimiento energético mayor debido al proceso de detoxificación, afectado así el balance energético de los organismos. Finalmente, el uso integrado de estos biomarcadores en juveniles de C. guatucupa podrían ser una efectiva herramienta de alerta temprana de contaminación por HAPs. Sin embargo, cambios estacionales a lo largo del año no fueron considerados, por lo que futuros estudios considerando esta variable podrían ser necesarios.

Figura 2. Biomarcadores evaluados en peces. Niveles de estrés oxidativo (A), lactato dehidrogenasa (B), alanina aminotransferasa (C) y aspartato aminotransferasa (D), respecto a concentraciones de HAPs totales en C. guatucupa.

Mejillones

Las concentraciones de HAPs aún no han sido determinadas para mejillones, sin embargo, los niveles de peroxidación lipídica (TBARs), como indicador de estrés oxidativo, es coincidente con el grado de impacto antrópico conocido de cada sitio evaluado. Los niveles más altos de TBARs se encontraron en PG, el sitio mas industrializado del estuario, seguido por PC, en el que previamente se han reportados altos niveles de HAPs en sedimentos (Recabarren-Villalón et al., 2019a); y los niveles más bajos se observaron en PH, hasta ahora sin registro conocido de contaminación por HAPs (fig. 3 A). 

Los niveles de TBARs presentaron correlaciones altamente significativas (p<0,001) con el índice de condición (IC; -0,70), proteínas (PROT; -0,81) y triglicéridos (TG; -0,62), lo que sugiere un posible desbalance energético en el sitio de mayor impacto antrópico (PG). PG presentó los mayores niveles de estrés oxidativo, acompañado con una disminución del estado de salud de los organismos y del contenido de proteínas, sumado a un leve aumento de triglicéridos (fig. 3 B). Similar a los descrito para peces, este desbalance podría deberse al aumento de los requerimientos energéticos producto del proceso de detoxificación de contaminantes. Adicionalmente, se encontró una correlación positiva de TBARs con glucosa (0,76). Previamente, la hiperglucemia ha sido descrita como un biomarcador de contaminación, explicado como un posible método compensatorio que puede entregar energía adicional en momentos de necesidad metabólica alta (Goss and Wood, 1998). Finalmente, las diferencias más significativas entre sitios a lo largo de las estaciones del año se observaron para el IC, siendo el sitio PH el que presentó las mejores condiciones de los organismos, sugiriendo que el IC es un biomarcador efectivo y sensible de estrés ambiental para B. rodriguezii. Si bien, es urgente la necesidad de medir los niveles de contaminantes, estos resultados sugieren que B. rodriguezii podría utilizarse como un organismo centinela del EBB y que el análisis integrado de los parámetros medidos podría utilizarse para la evaluación de estrés ambiental.

Figura 3.  Biomarcadores para Brachidontes rodriguezii.
A: Niveles de estrés oxidativo (TBARs) por sitio de muestreo;
B: Grafico de estrella para la visualización integrada de biomarcadores por sitio de muestreo
(IC: índice de condición, TG: triglicéridos y PROT: proteínas).


Conclusiones

Desde un enfoque de biomarcadores múltiples, fueron evaluados principalmente parámetros bioquímicos y fisiológicos que podrían ser utilizados como indicadores de contaminación por HAPs. Estos biomarcadores pertenecen a los menores niveles de organización biológica que suelen ser más específicos, de fácil medición y facilitan la comprensión de los mecanismos de toxicidad de xenobióticos, aunque aún son susceptibles a ser afectados por otras variables. La evaluación de respuestas integradas de múltiples biomarcadores, incluyendo otros niveles de organización biológica, como el factor e índice de condición, dan mayor fuerza a las conclusiones, al reducir las posibilidades de error debido a factores de confusión. Adicionalmente, estos fueron evaluados en especies (C. guatucupa y B. rodriguezii) que cumplen los criterios que debe tener un buen bioindicador. Aunque mas estudios son requeridos, los resultados presentados podrían representar un gran avance sobre el estado de conocimiento de posibles biomarcadores sensibles y eficientes para realizar biomonitoreos adecuados de HAPs en la costa argentina. 

Finalmente, considerando la tendencia en aumento a nivel mundial del uso de biomarcadores, sumado a su actualmente reconocida utilidad para la evaluación de riesgo ambiental, es fundamental el avance del conocimiento en estas materias y así sentar bases confiables que puedan ser consideradas en futuras regulaciones ambientales y al momento de planificar las gestiones para la protección y la conservación de los ambientes marino-costeros.

Referencias

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  1. Instituto Argentino de Oceanografía-Universidad Nacional del Sur (IADO-UNS) []

OpenEdition le sugiere que cite este post de la siguiente manera:
vaguiar (16 de noviembre de 2020). Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos (HAPs) en ambientes marinos del Sudoeste Bonaerense y el uso de biomarcadores en organismos para su evaluación. JDFL. Recuperado 17 de abril de 2026 de https://doi.org/10.58079/qk15