Partición de las concentraciones de Fe, Cu, Zn, Cd y Pb entre once tejidos de Octopus vulgaris de la costa portuguesa

Partitioning of Fe, Cu, Zn, Cd, and Pb concentrations among eleven tissues of Octopus vulgaris from the Portuguese coast

J Raimundo^* y C Vale

National Institute of Biological Resources - IPIMAR, Av. Brasilia, 1449-006 Lisbon, Portugal. *E-mail: jraimundo@ipimar.pt

Recibido en febrero de 2008.
Aceptado en agosto de 2008.

Resumen

Se determinaron los niveles de Fe, Cu, Zn, Cd y Pb en glándula digestiva, glándulas salivales posteriores, riñones, branquias, gónadas, corazones branquiales, bolsa de la tinta, estómago, piel, manto y brazo de 13 especímenes del pulpo común, Octopus vulgaris, recolectados en noviembre de 2002 en Matosinhos (costa noroccidental de Portugal). No se observaron diferencias significativas (P > 0.05) entre las concentraciones de metales y la talla/peso, sexo y estado de madurez. Las medianas de los niveles encontrados en la glándula digestiva fueron un orden de magnitud mayor que los de las demás partes analizadas (Cd y Pb) y de todos los tejidos con excepción del corazón branquial (Fe); glándulas salivales posteriores, branquias, manto y brazo (Zn); y brazo (Cu). El Fe fue significativamente mayor en glándula digestiva y corazón branquial; el Cu fue menor en gónadas, manto y brazo; el Zn fue mayor en glándula digestiva y menor en manto y brazo; el Cd fue mayor en glándula digestiva, bolsa de la tinta y riñones; y el Pb fue mayor en glándula digestiva. Se encontraron fuertes correlaciones entre Pb y Fe, Cd y Fe, y Cu y Zn (r > 0.700) para glándula digestiva, glándulas salivales, bolsa de la tinta y estómago. Las diversas concentraciones de metales en los 11 tejidos y órganos del pulpo aparentemente son consecuencia del papel de los metales en sus funciones metabólicas (e.g., gónadas, bolsa de la tinta, riñones, branquias y glándulas salivales), aunque los elementos no esenciales (Cd and Pb) en glándula digestiva, corazones branquiales, riñones y bolsa de la tinta pueden estar asociados con ligandos específicos o con mecanismos de excreción y destoxificación.

Palabras clave: metales, Octopus vulgaris, partición, Portugal, tejidos.

Abstract

Levels of Fe, Cu, Zn, Cd, and Pb were determined in digestive gland, posterior salivary glands, kidneys, gills, gonads, branchial hearts, ink sac, stomach, skin, mantle, and arm of 13 common octopuses, Octopus vulgaris, collected in November 2002 at Matosinhos (northwest coast of Portugal). No significant (P > 0.05) differences were found between metal concentrations and size/weight, sex, and maturity stage. Median levels found in digestive gland were one order of magnitude above those in all remaining analyzed parts (Cd and Pb), and in all tissues except branchial heart (Fe); posterior salivary glands, gills, mantle, and arm (Zn); and arm (Cu). Iron was significantly higher in digestive gland and branchial heart; Cu was lower in gonads, mantle, and arm; Zn was higher in digestive gland and lower in mantle and arm; Cd was higher in digestive gland, ink sac, and kidneys; and Pb was higher in digestive gland. Strong Pb-Fe, Cd-Fe, and Cu-Zn correlations (r > 0.700) were obtained in digestive gland, salivary glands, ink sac, and stomach. The different metal concentrations in the 11 tissues/organs of octopus are apparently a consequence of the role of metals in metabolic functions (e.g., gonads, ink sac, kidneys, gills, and salivary glands), although non-essential elements (Cd and Pb) in digestive gland, branchial hearts, kidneys, and ink sac may be linked to specific ligands or excretory/detoxification mechanisms.

Introducción

El pulpo común, Octopus vulgaris, es un cefalópodo sedentario que habita aguas costeras y por tanto es susceptible a la contaminación (Mangold 1983). La acumulación de metales en sus tejidos es influenciada por condiciones ambientales locales tales como los niveles de metal en el agua y la cadena alimenticia, la temperatura y periodo de exposición, así como la talla, el sexo y el estado de madurez (Rossi et al. 1993, Canli y Atli 2003). Varios estudios han mostrado la capacidad de estos organismos de acumular altos niveles de elementos esenciales y no esenciales, especialmente en la glándula digestiva (e.g., Martin y Flegal 1975; Miramand y Guary 1980; Finger y Smith 1987; Miramand y Bentley 1992; Bustamante et al. 1998a, 1998b; Raimundo et al. 2004, 2005; Napoleão et al. 2005). La acumulación en otros tejidos se ha relacionado con la presencia de moléculas esenciales para sus funciones específicas, incluyendo mecanismos de excreción y destoxificación (Blaschko y Himms 1954, Ghiretti-Magaldi et al. 1958, Schipp y Hevert 1978, Rainbow y Phillips 1993, Gerpe et al. 2000, Villanueva y Bustamante 2006).

A pesar de la gran cantidad de metales que se retienen en la glándula digestiva y su potencial distribución hacia otros tejidos y órganos, sólo se han realizado unos cuantos estudios sobre la partición de metales entre tres y cinco órganos o tejidos del pulpo (e.g., Miramand y Guary 1980, Miramand y Bentley 1992, Nessim y Riad 2003, Napoleão et al. 2005). El propósito de este trabajo fue determinar las concentraciones de Fe, Cu, Zn, Cd y Pb en 11 tipos de tejidos de 13 especímenes de O. vulgaris capturados en noviembre de 2002 en Matosinhos (costa noroccidental de Portugal), sitio que presenta altos niveles de metales (e.g., Cd) en el agua y en pulpos (Caetano y Vale 2003, Raimundo et al. 2004).

Material y métodos

Muestras

Se obtuvieron 13 especímenes del pulpo común O. vulgaris en noviembre de 2002 de las capturas de pescadores de Matosinhos en la costa noroccidental de Portugal (fig. 1). Los especímenes se almacenaron individualmente en bolsas de plástico y se congelaron inmediatamente a bordo para minimizar la movilización de metales entre órganos y tejidos (Martin y Flegal 1975). Se determinaron el peso, largo del manto y sexo de cada individuo. También se determinó la madurez sexual con base en los procedimientos propuestos por Guerra (1975). Los individuos presentaron un gran intervalo de tallas y pesos (135-210 mm y 844-2609 g, respectivamente), incluyendo machos (n = 7) y hembras (n = 6), la mayoría en estado de maduración sexual (estado II). Se encontraron buenas relaciones entre la talla y el peso (r = 0.89, P = 0.001). En el laboratorio se retiraron la glándula digestiva, glándulas salivales posteriores, riñones, branquias, gónadas, corazones branquiales, saco de la tinta, estómago, piel, manto y brazo, en condiciones de descongelación parcial, sin romper los tejidos. En caso de observar contenidos estomacales, éstos fueron retirados en su totalidad. Después de su separación, las muestras individuales de los tejidos fueron liofilizadas, pulverizadas y homogeneizadas para el análisis de Fe, Cu, Zn, Cd y Pb.

Procedimiento analítico

Se digirieron aproximadamente 200 mg de tejido seco con una mezcla de HNO₃ (65% v/v) y H₂O₂ (30% v/v) a 60°C durante 12 h, 100°C durante 1 h y 80°C durante 1 h, siguiendo el método descrito por Ferreira et al. (1990). Se lavó todo el material de laboratorio con HNO₃ (20%) durante dos días, enjuagándose en agua Milli-Q para evitar su posible contaminación. Se determinaron las concentraciones de Fe, Cu, Zn, Cd y Pb mediante espectrometría de absorción atómica con llama (Perkin Elmer AAnalyst 100) o espectrometría de absorción atómica en horno de grafito (Perkin Elmer, Zeeman 4110ZL). Se evaluó la precisión de estos métodos analíticos mediante el análisis de materiales de referencia certificados: DORM-1 y DORM-2 (músculo de pez perro), DOLT-1 y DOLT-2 (hígado de pez perro) y TORT-1 y TORT-2 (hepatopáncreas de langosta). No se observaron diferencias significativas (P ≤ 0.05) entre los valores obtenidos y los certificados. Las concentraciones de metales se presentan como intervalos y medianas (μg g^-1 peso seco).

Análisis estadístico

Antes de realizar el análisis estadístico se comprobó la normalidad y equitatividad de varianzas de las concentraciones de metales y los parámetros biológicos. Se aplicaron la prueba U de Mann-Whitney y la de Kruskal-Wallis a todos los datos para detectar diferencias entre las concentraciones de metales y los parámetros biológicos y los tejidos. Se utilizó una significancia de P < 0.05 para todos los análisis estadísticos, los cuales se realizaron usando el programa Statistica 6.0.

Resultados

Concentraciones de metales

En la figura 2 se muestran la mediana, los percentiles 25 y 75%, los valores mínimo y máximo, así como los valores extremos y alejados de las concentraciones de metales en los tejidos de los pulpos analizados (glándula digestiva, corazones branquiales, riñones, glándulas salivales posteriores, saco de la tinta, branquias, estómago, manto, brazo, piel y gónadas). Las concentraciones de Fe variaron de 8.5 μg g^-1 (brazo) a 384 μg g^-1 (glándula digestiva), Cu de 8.2 μg g^-1 (brazo) a 762 μg g^-1 (glándula digestiva), Zn de 43 μg g^-1 (brazo) a 667 μg g^-1 (glándula digestiva), Cd de 0.024 μg g^-1 (glándula salivares posteriores) a 185 μg g^-1 (glándula digestiva), y Pb de 0.087 μg g^-1 (estómago) a 3.5 μg g^-1 (glándula digestiva).

Efecto de la talla/peso y sexo en la concentración de metales

Correlaciones metal-metal

Sólo se obtuvieron correlaciones entre las concentraciones de metales para glándula digestiva, glándulas salivales posteriores, saco de la tinta y estómago (tabla 1). Se observó una relación entre el Pb y el Fe en todos los tejidos y órganos, con excepción de las glándulas salivales, mientras que en estas últimas el Cd se correlacionó con Fe, Cu y Zn.

Diferencias de Fe, Cu, Zn, Cd y Pb entre los tejidos

Los niveles de Fe en glándula digestiva y corazón branquial fueron significativamente mayores que en todos los tejidos analizados con excepción del saco de la tinta. El estómago, riñones, piel, branquias, manto y brazo mostraron valores similares (fig. 2). Los niveles de Cu en gónadas, manto y brazo fueron significativamente menores que en los demás tejidos y órganos, exceptuando el estómago. La glándula digestiva presentó una gran variabilidad con valores de 28 a 762 μg g^-1. El Zn en glándula digestiva fue estadísticamente mayor que en manto y brazo (valores bajos) y en los demás tejidos (valores intermedios). Las gónadas presentaron valores significativamente diferentes a los de otros tejidos, con excepción del saco de la tinta. Las glándulas salivales posteriores, riñones, branquias, corazones branquiales, estómago y piel mostraron concentraciones similares. La partición de Cd resultó ser la más clara ya que los niveles en glándula digestiva, saco de la tinta y riñones fueron significativamente mayores que en todos los demás tejidos y órganos analizados. La glándula digestiva también presentó niveles significativamente mayores de Pb. Se registraron niveles más bajos de Pb en las gándulas salivales que en los demás tejidos, con excepción de la piel, el saco de la tinta y estómago.

Discusión

Comparación con otros trabajos

Metales acumulados en órganos y tejidos

Glándula digestiva

La glándula digestiva presentó las mayores concentraciones de metales. Las medianas fueron un orden de magnitud mayor que las de todas las otras partes analizadas (Cd y Pb) y de todos los tejidos con excepción del corazón branquial (Fe); glándulas salivales posteriores, branquias, manto y brazo (Zn); y brazo (Cu). Los niveles elevados corroboran la presencia de mecanismos eficientes para almacenar metales en este órgano (e.g., Martin y Flegal 1975; Miramand y Guary 1980; Smith et al. 1984; Miramand y Bentley 1992; Bustamante et al. 1998a, 1998b, 2002; Raimundo et al. 2004; Napoleão et al. 2005; Seixas et al. 2005). En cefalópodos se ha usado la razón entre las concentraciones de metales en glándula digestiva y músculo para separar los elementos en tres grupos (Miramand y Bentley 1992): poco concentrados (razón < 10), moderadamente concentrados (10 < razón < 50) y altamente concentrados (razón > 50). El cálculo de esta razón mostró poca concentración de Pb (razón: 4-6); concentraciones moderadas de Fe (razón: 11-13), Cu (razón: 17-20) y Zn (razón: 11-12); y una alta concentración de Cd (razón: 98-585). La fuerte asociación del Cd con las lisosomas y proteínas citosólicas (Finger y Smith 1987, Castillo y Maita 1991, Bustamante et al. 2002) parece ser más notable en pulpos de la región noroccidental de Portugal, probablemente como consecuencia de una mayor disponibilidad de este metal (Caetano y Vale 2003).

Branquias y estómago

Los altos niveles de Cu en las branquias concuerdan con lo encontrado en otros trabajos (Soldevilla 1987) que relacionaron su abundancia con la hemocianina, ya que este metal es uno de los componentes principales de este pigmento respiratorio (Soldevilla 1987, Craig y Overnell 2003, Villanueva y Bustamante 2006). Los niveles de Fe, Zn y Cd fueron mayores en el estómago, mientras que Cu y Pb mostraron concentraciones mayores en las branquias, lo que indica una captación preferencial a través de la comida o el agua.

Manto, brazos y piel

Al igual que lo previamente reportado por Raimundo et al. (2004), los niveles de Cd y Pb en el manto fueron significativamente mayores que en el brazo, lo que indica la existencia de sitios de captación eficientes en ese tejido. Una composición diferente de proteínas (Kariya et al. 1986) puede contribuir a una distinta acumulación. El Fe, Zn y Cu se concentraron más en la piel que en el manto y los brazos. En otros estudios se han encontrado diferencias similares (Miramand y Guary 1980, Miramand y Bentley 1992), lo cual sugiere cambios en la disponibilidad ambiental de estos elementos. Como estos tejidos se destinan al consumo humano, se compararon sus niveles de metal con el límite de seguridad establecido por la Comisión Europea (1.0 μg g^-1 p.h. de Cd y Pb, Journal of the European Communities 2001, reglamento número 466/2001). Los tejidos de sólo 4 de los 13 especímentes analizados presentaron niveles de Cd y Pb por encima de estos límites (Cd = 1.1, 1.2 y 3.1 μg g^-1; y Pb = 1.5 μg g^-1).

Glándulas salivales

El Cu fue el principal metal concentrado en las glándulas salivales del pulpo, las cuales contienen una mezcla de varias sustancias tóxicas para matar a sus presas (Kanda et al. 2003). Nessim y Riad (2003) observaron una abundancia de Cu en O. vulgaris que puede asociarse con la amina oxidasa que contiene Cu (Blaschko y Himms 1954).

Los altos niveles de Fe y Cu en corazones branquiales concuerdan con lo registrado por Miramand y Guary (1980) para la misma especie en la costa de Mónaco. La presencia de adenocromos puede ser responsable de la complejación del Fe (Ghiretti-Magaldi et al. 1958), así como del pigmento respiratorio hemocianina por el alto nivel de Cu (Miramand y Guary 1980). Los corazones branquiales también presentaron mayores niveles de Cd y Pb, posiblemente relacionados con los mecanismos de almacenamiento y destoxificación (Guary y Fowler 1982) asociados con las funciones de circulación y excreción de estos órganos (Schipp y Hevert 1978, Villanueva y Bustamante 2006).

Riñones

Los riñones concentraron niveles altos de Pb, así como de Cd y Cu, los mismos que han sido registrados en Eledone cirrhosa y Sepia officinalis (Miramand y Bentley 1992) y en O. vulgaris (Miramand y Guary 1980), lo cual fue interpretado como un efecto de su función excretora (Rainbow y Phillips 1993).

Saco de la tinta

Los altos niveles de Cu y Zn en el saco de la tinta pueden estar asociados con la melanina (Bustamante et al. 1998a), y los de Cd con la vía de excreción de la tinta.

Gónadas

Las gónadas presentaron elevados niveles de Zn, lo cual concuerda con otros trabajos (Miramand y Guary 1980, Miramand y Bentley 1992, Bustamante et al. 1998a, Gerpe et al. 2000) y se ha relacionado con la gran cantidad de metaloproteínas y enzimas que contienen Zn (Gerpe et al. 2000).

En resumen, las concentraciones de metales difirieron considerablemente entre los 11 tejidos y órganos del pulpo, aparentemente como consecuencia del papel de los metales en sus funciones metabólicas (e.g., gónadas, saco de la tina, riñones, branquias y glándulas salivales). La presencia de elementos no esenciales (Cd y Pb) en glándula digestiva, corazones branquiales, riñones y saco de la tinta puede estar relacionado con ligandos específicos o con mecanismos de excreción y destoxificación.

Este trabajo recibió apoyo de la Fundación de Ciencia y Tecnología de Portugal (proyecto "Destoxificación de cadmio en cefalópodos").

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Nota

Traducido al español por Christine Harris.