Efectos del herbicida atrazina sobre el crecimiento ovárico y su control endocrino en crustáceos decápodos

Abstract

El herbicida atrazina es uno de los principales plaguicidas aplicados de manera intensiva a nivel mundial. El objetivo del presente trabajo fue evaluar el efecto de atrazina sobre la reproducción y su control endocrino en crustáceos decápodos. Para esto, se realizaron ensayos in vivo con hembras del cangrejo Neohelice granulata, que fueron expuestas de manera crónica a tres concentraciones subletales (0,05; 0,5 y 5 mg/L) de una formulación comercial o bien de una formulación experimental de atrazina, durante tres meses. Se observó un descenso en el contenido total de proteínas vitelogénicas en el ovario, un menor tamaño de oocitos pre-vitelogénicos y vitelogénicos, y un descenso en la proporción de oocitos vitelogénicos en los animales expuestos a 5 mg/L del formulado comercial, evidenciando un retraso en el crecimiento ovárico. Estos resultados no fueron observados en las hembras expuestas a la formulación experimental, revelando una toxicidad diferencial entre ambos formulados. Además, se observó un descenso en el contenido de glucógeno y proteínas en el músculo de las hembras expuestas a 5 mg/L, posiblemente como respuesta compensatoria al efecto estresante inespecífico del herbicida. Por otro lado, en animales ablacionados de ambos pedúnculos oculares y expuestos a 5 mg/L del formulado comercial, no se observaron cambios en ninguna de las mismas variables medidas en las hembras intactas, indicando que el retraso en el crecimiento ovárico podría deberse a una interferencia del herbicida con la regulación del proceso de vitelogénesis dada por neurohormonas pedunculares. Este mecanismo de acción del herbicida se corroboró mediante ensayos in vitro, incubando ovarios con pedúnculos oculares en presencia o ausencia de atrazina; el análisis histológico del ovario evidenció que el formulado comercial estaría actuando como un desorganizador endocrino, posiblemente estimulando la secreción desde los pedúnculos oculares de la neurohormona inhibidora del desarrollo gonadal, afectando así negativamente el crecimiento ovárico. Varios de los resultados obtenidos en N. granulata fueron también observados en la langosta Procambarus clarkii. En particular, se observó un descenso en la expresión relativa de vitelogenina (Vg) ovárica y hepatopancreática y un menor contenido de Vg en el ovario de hembras expuestas a 5 mg/L del formulado comercial, así como una disminución en el tamaño de los oocitos en hembras expuestas a 1 y 5 mg/L; esta inhibición del crecimiento ovárico fue similar a la observada en N. granulata. Asimismo, se determinaron en P. clarkii los niveles de algunos esteroides sexuales y marcadores de estrés metabólico y oxidativo; los niveles circulantes de estradiol se vieron aumentados en los animales expuestos, demostrando que el descenso en la expresión relativa y en el contenido de Vg ovárica no estaría asociado con una menor secreción de esta hormona. Las hembras expuestas a atrazina mostraron un incremento de lactato y glutatión circulante, indicando un mayor esfuerzo metabólico y una cierta activación de las defensas antioxidantes, en respuesta al estrés generado por el herbicida. En su conjunto, los resultados obtenidos evidencian que el formulado comercial de atrazina utilizado altera la dinámica normal del crecimiento gonadal, en hembras de dos especies de crustáceos y, en consecuencia, podría afectar de manera directa a sus poblaciones, poniendo de manifiesto los efectos nocivos de este tipo de sustancias para el ambiente y los seres vivos que habitan en él.

The herbicide atrazine constitutes one of the most widely used pesticides in the world. The present study was aimed at evaluating the effect of atrazine on reproductive function and its endocrine control, in two crustacean decapod species. For this, we ran in vivo assays, in which females of the crab Neohelice granulata were chronically exposed to three subletal concentrations (0.05, 0.5 and 5 mg/L) of either an experimental formulation or a commercial formulation of atrazine, for three months. We observed a decrease in total content of the ovarian protein vitelogenin (Vg) and a significant decrease in pre-vitellogenic and vitellogenic oocyte size, together with a lower proportion of vitellogenic oocytes in animals exposed to 5 mg/L of the commercial formulation, showing a delay in ovarian maturation. These results were not observed with the experimental formulation, indicating a differential toxicity between both formulations. In addition, we observed a decrease in glycogen and protein levels in muscle of females exposed to 5 mg/L, likely due to a compensatory effect of the stress induced by the exposure to the herbicide. On the other hand, in animals that were ablated of both eyestalks before exposing them to 5 mg/L of atrazine, no changes were observed in the same variables measured in intact females, indicating that the delay in ovarian maturation may be due to an interference of the herbicide on the eyestalk hormonal regulation of vitellogenesis. This mechanism of action of the herbicide was corroborated by means of in vitro assays, incubating ovarian pieces with eyestalks in the presence or absence of atrazine. Histological analysis of ovaries revealed that the commercial formulation may be acting as an endocrine disruptor, potentially inducing the secretion of gonad inhibiting hormone from the eyestalks, therefore reducing ovarian growth. Several of effects observed in N. granulata were also seen in the freshwater crayfish Procambarus clarkii. Particularly a reduction in the relative expression of both ovarian and hepatopancreatic Vg and a lower ovarian Vg content in females exposed to 5 mg/L of commercial atrazine were observed, as well as a reduction in the oocyte size, in females exposed to both 1 and 5 mg/L of the commercial formulation; this inhibition was similar to that observed in N. granulata. We also measured some steroid hormone levels and oxidative and metabolic stress markers. We found that circulating levels of estradiol were increased in exposed females, indicating that the reduction in the relative expression and content of ovarian Vg may not be associated with a reduction in estradiol secretion. Females exposed to atrazine showed increased levels of circulating lactate and glutathione, indicating a higher metabolic effort and some activation of antioxidant defenses, in response to the stress induced by the herbicide. Taken together, the observed results demonstrate that the commercial formulation of atrazine alters the normal ovarian growth in females of the two crustacean species, and may directly affect their natural populations, providing evidence of the harmful effects of these chemicals to the environment and the species living there.