Biomonitorización de contaminantes ambientales persistentes y evaluación de efectos subletales en aves silvestres: uso de plumas y biomarcadores de estrés oxidativo

• Autores: Silvia Espín Luján
• Directores de la Tesis: Antonio Juan García Fernández (dir. tes.), Emma Martínez López (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Murcia ( España ) en 2013
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Biomonitoring of persistent environmental pollutants using feathers and assessment of sublethal effect using oxidative stress biomarkers in wildbirds
• Tribunal Calificador de la Tesis: Francisco Soler Rodríguez (presid.), Pedro María Mójica (secret.), Carlos Alexandre Sarabando Gravato (voc.), Marcos Pérez López (voc.), Rafael Mateo Soria (voc.)
• Materias:
  • Ciencias médicas
    • Toxicología
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: DIGITUM
• Resumen
  • español

    Autor: Silvia Espín Luján Título Tesis Doctoral: Biomonitorización de contaminantes ambientales persistentes y evaluación de efectos subletales en aves silvestres: uso de plumas y biomarcadores de estrés oxidativo Programa de Doctorado: Ecopatología de la Fauna Silvestre y sus implicaciones en Sanidad Animal y Salud Pública RESUMEN Los programas de biomonitorización permiten evaluar las concentraciones de contaminantes y conocer los efectos que pueden causar en los seres vivos. El objetivo general de la presente tesis fue evaluar la exposición a plaguicidas oganoclorados (OC) y metales, con especial atención al uso de la pluma como herramienta de biomonitorización, así como estudiar los efectos subletales inducidos por la exposición a metales en el sistema antioxidante en diferentes especies de aves silvestres. Para ello se analizaron las concentraciones de OC y Hg en tejidos internos y plumas de Alca común (Alca torda), y los niveles de metales (Hg, Pb, Cd, Cu y Zn) y biomarcadores de estrés oxidativo (catalasa, CAT; glutatión peroxidasa, GPx; superóxido dismutasa, SOD; glutatión-S-transferasa, GST; glutatión total, GSH y sustancias reactivas al ácido tiobarbitúrico, TBARS) en sangre y plumas de Búho real (Bubo bubo) y Buitre leonado (Gyps fulvus). Se han encontrado correlaciones significativas entre los niveles de Hg en tejidos internos y plumas tanto de Alca común como de Búho real. Incluso hemos podido proporcionar ecuaciones de predicción de la concentración de Hg en encéfalo y riñón en alcas, y en sangre en búhos, a partir de los niveles de Hg en plumas. Nuestros resultados corroboran que la pluma es una excelente herramienta de biomonitorización de Hg. En el caso del uso de la pluma como herramienta de biomonitorización de OC, son necesarios más estudios que evalúen la contaminación externa, cuya influencia ha sido demostrada en la presente tesis. Además, se encontraron pocas y débiles correlaciones entre los niveles de OC en plumas y tejidos internos de alcas, probablemente debido al tiempo transcurrido entre la última muda del ave y el momento de la toma de muestras. Por tanto, son necesarios nuevos estudios que clarifiquen el efecto de este tiempo en las correlaciones. En general, las concentraciones de OC y metales observados en Alca común del Mediterráneo, Búho real de la Región de Murcia y Buitre leonado de la Comunidad Valenciana son menores que los niveles causantes de efectos adversos a nivel reproductivo y de comportamiento en aves. En cuanto al estudio de parámetros del sistema antioxidante, las correlaciones positivas encontradas entre algunos biomarcadores de estrés oxidativo en Búho real y Buitre leonado muestran que la defensa antioxidante opera como un sistema equilibrado y coordinado. Determinadas enzimas antioxidantes como GPx y CAT parecen ser buenos biomarcadores de exposición y efecto a Pb y Cd, mientras que la enzima SOD parece ser más sensible a la exposición a Hg, tanto en Búho real como en Buitre leonado. Además, los niveles de TBARS parecen ser buenos biomarcadores de peroxidación lipídica inducida por el Pb. Se observaron diferencias interespecíficas en la respuesta del sistema antioxidante ante la exposición a Cd y Pb en Búho real y Buitre leonado. De esta forma, concentraciones de Pb menores de 20 µg/dl en sangre provocaron una inducción de los niveles de TBARS del 28% y 11% en eritrocitos de búhos y buitres respectivamente. Los resultados sugieren que el Buitre leonado podría ser más resistente al daño oxidativo provocado por el Pb que el Búho real. En definitiva, esta información puede ayudar a establecer niveles de no efecto para estos metales en diferentes especies de aves. Sin embargo, son necesarios nuevos estudios que proporcionen información acerca de los efectos que estos metales son capaces de producir sobre los biomarcadores de estrés oxidativo celular en diferentes especies de aves silvestres. Palabras Clave: Alca común, Búho real, Buitre leonado, biomonitorización, plumas, metales, organoclorados, contaminantes, toxicología, estrés oxidativo.

  • English

    Title: Biomonitoring of persistent environmental pollutants using feathers and assessment of sublethal effects using oxidative stress biomarkers in wildbirds ABSTRACT Biomonitoring programs are conducted in order to assess concentrations of environmental pollutants and to know the effects that contaminants may cause in living beings. The general objective of this thesis was to assess the organochlorine pesticides (OC) and metals exposure in wildbirds, with a focus on the use of feathers as biomonitoring tool, and the sublethal effects induced by metal exposure using oxidative stress biomarkers. OC and Hg concentrations were analyzed in internal tissues and feathers of Razorbill (Alca torda), and metals (Hg, Pb, Cd, Cu and Zn) concentrations and oxidative stress biomarkers (catalase, CAT; glutathione peroxidase, GPx; superoxide dismutase, SOD; glutathione-S-transferase, GST; total glutathione, GSH; and thiobarbituric acid reactive substances, TBARS) were analyzed in blood and feathers of Eagle owl (Bubo bubo) and Griffon vulture (Gyps fulvus). Significant correlations were found between Hg concentrations in internal tissues and feathers of both Razorbill and Eagle owl. Prediction equations of the Hg concentrations in brain and kidney for Razorbills, and in blood for Eagle owl, were provided using the Hg concentrations in feathers. Results found in this thesis confirm that the feather is an excellent tool for Hg biomonitoring. Regarding the use of feathers in OC biomonitoring, more studies are needed to evaluate the external contamination, whose influence has been proved in this thesis. Besides, few and low significant correlation coefficients were obtained between OC concentrations in feathers and internal tissues of Razorbills, most probably because of the time elapsed between the last molt of the bird and the sampling moment. Therefore, further studies are required in order to clarify the effect of this time on the correlations. In general, OC and metal concentrations found in Razorbills from Mediterranean area, Eagle owls from Murcia Region and Griffon vultures from Valencian Community are below levels known to cause adverse reproductive and behavioural effects in birds. Regarding the study of the oxidative stress parameters, correlations found between some oxidative stress biomarkers in both Eagle owl and Griffon vulture prove that the antioxidant defence operates as a balanced and coordinated system. The antioxidant enzymes GPx and CAT may function as useful biomarkers of Pb and Cd exposure and effect, while SOD seems to be a useful biomarker of Hg exposure in both owls and vultures. Besides, TBARS levels may be useful biomarkers of Pb-induced lipid peroxidation. Interspecific differences were found in the response of the antioxidant system against Cd and Pb exposure in Eagle owl and Griffon vulture. Thus, Pb concentrations lower than 20 ?g/dl in blood were able to produce an induction of TBARS levels of 28% and 11% in red blood cells of owls and vultures, respectively. Results suggest that Griffon vulture may be more resistant to Pb-induced oxidative damage than Eagle owl. Finally, results found in this thesis may help to establish no-effect reference levels for metals in different bird species. However, more studies are needed to provide new information about the effects that these metals can produce on oxidative stress biomarkers in different wildbird species. Keywords: Razorbill, Eagle owl, Griffon vulture, biomonitoring, feathers, metals, organochlorines, contaminants, toxicology, oxidative stress.