Bol. Soc. Biol. Concepción. Chile. Tomo 59, pp. 133-141; 1988

EFECTOS TOXICOS DE MERCURIO II EN GAMETOS , FECUNDACION Y DESARROLLO EMBRIONARIO EN ERIZO NEGRO TETRAPYGUS NIGER (ECHINODERMATA, ECHINOIDEA) Toxic effects of mercuric mercury (Hg2+ ) on gametes, fertilization and embrionic development of sea urchin Tetrapygus niger. (Echinodermata, Echinoidea)

OSCAR PONCE P., ALICIA MAGAÑA A., SILVIA ENRIQUEZ V. y LETICIA SANCHEZ-CHIANG.*

ABSTRACT

RESUMEN Se describen los efectos tóxicos del mercurio n

The toxic effects of mercuric mercury on game­

sobre gametos, fecundación y desarrollo embriona­

tes, fertilization and embrionic development in the

rio en la especie Tetrapygus niger.

species Tetrapygus niger are described.

Espermatozoides pierden la motilidad a los 20

Sperms lose motility within 20 minutes with 0.27

min. con mercurio n 0.27 ppm. A concentración 1.35

ppm mercuric mercury. A 1.35 ppm concentration

ppm la motilidad se pierde al min. Espermato­

brings about a loss of motility within a minute.

zoides tratados con mercurio II 0.27 ppm por 12 min.

Sperm s used in fertilization and treated with 0.27

utilizados en fecundación dan origen a pluteus con

ppm mercuric mercury for 12 minutes, gave rise to

marcados efectos teratogénicos.

a pluteus with marked teratogenic effects.

El tratamiento de huevos con mercurio JI 6.75

The treatment of eggs with 6.75 ppm mercuric

ppm por 60 min. y su posterior fecundación inhibe la

mercury for 60 minutes inhibits cellular division.

división celular. La fecundación de los óvulos trata­

The fertilization of eggs treated with 5.4 ppm mer­

dos con mercurio II 5.4 ppm da origen a estados de

curic mercury brings about two cells but then only

dos células, pero a partir de este estado sólo uno de

one of the blastula keeps on dividing. The treatment

los dos blastómeros se sigue dividiendo.

of fertilized cells of 2 cells, 16 cells, gastrula and

El tratamiento de células fecundadas, de 2, 16 células, gástrula y pluteus temprano con mercurio

n 0.27 ppm produce detención del desarrollo. El tratamiento de blástulas con mercurio JI

early pluteus with 0.27 ppm mercuric mercury stops development. The treatment of blastula with 0.0168 ppm mercuric mercury brings about teratogenic ef­ fects in the pluteus.

0.0168 ppm p roduce efectos teratogénicos a nivel del estado de pluteus.

KEYWORDS: Mercuric effect. Sea urchin. Game­ tes. Embrionic development.

•

Proyecto 203108. Dirección de Investigación.

Departamento de

Biologia Molecular. Facultad de Ciencias Biológicas y de Recursos Naturales. Casilla 2407. Universidad de Concepción, Chile. Fotomicroscopia. Guido Cea C.

Bol. Soc. Biol. Concepción, Chile. Tomo 59, 1988

INTRODUCCION En el año 1950, se ha informado de una enfermedad de tipo neurológica, ocurrida a pescadores de la Bahía de Mi­ na mata en Japón y su relación con la in­ gesta de pescado contaminado con altas concentraciones de mercurio. Goldwater (1971:383). Debido a incidentes similares ocurridos posteriormente, se comenzó a investigar los riesgos potenciales de este agente sobre el medio ambiente. La base química de los efectos del mercurio y sus derivados es la fuerte afinidad que tiene sobre los grupos SH de cisteína. También se ha descrito interacciones con otros aminoácidos como triptófano y tirosina, grupos carboxilos y fosforilos. Se ha re­ portado, además, que puede unirse a los ácidos nucleicos a través de sus grupos fosfatos o bases nitrogenadas. Ra­ ma c h a nd r a n ( 1 9 64: 1 6 0 3 ); Chen (1971:552). De esto se deduce l a gran va­ riabilidad de efectos tóxicos que el mer­ curio puede tener sobre los sistemas biológicos y en distintos compartimentos celulares. A nivel de la membrana plas­ mática se ha descrito alteración de la permeabilidad y consecuentemente de los procesos de transporte activo. Bouquegneau et al. (1979:563). La pe­ netración del mercurio al interior de la célula y su consiguiente unión a numero­ sos sistemas enzimáticos produce altera­ ciones en el metabolismo intermediario. Dos posibles mecanismos se han descrito para explicar la actividad tóxica de este metal: a) puede desplazar del sitio activo algún otro metal considerado importante en la actividad de la enzima y b) puede unirse a la enzima produciendo cambios de conformación en el sitio ac­ tivo. Eichhorn et al (1969: 937). En el núcleo puede alterar la estructura y función de la cromatina comprome­ tiendo la expresión de los genes. Eichhorn (1973:1210). Se ha descrito que los lisosomas son el principal blan­ co de los metales pesados a partir de 134

los cuales se redistribuye posterior­ mente. Mego et al. (1975:1227). El objetivo de esta publicación es describir los efectos tóxicos del mercurio 11 sobre gametos y los procesos de fecun­ dación y desarrollo embrionario en la es­ pecie Tetrapygus niger. MATERIAL Material biológico. Los erizos de la especie Tetrapygus niger, fueron recolectados de la Bahía de San Vicente, VIII Región del Bío-Bío, Chi­ le. A partir de ellos se obtuvieron los ga­ metos por inyección de ClK 0.55 M en la cavidad celómica. Los óvulos fueron la­ vados exhaustivamente con agua de mar filtrada y usados inmediatamente para los estudios de fecundación y desarrollo. Los espermatozoides se usaron inme­ diatamente para estos estudios. Reactivos químicos. Los reactivos utilizados fueron de grado analítico sin purificación poste­ rior: acetato de sodio, cloruro de potasio, Tritón X-100 y cloruro de mercurio.

ME TODOS 1.- Tratamiento de los espermato­ zoides con mercurio 11. Espermatozoides de erizo negro fueron suspendidos con agua de mar al 2% v /v con mercurio II, a diferen­ tes concentraciones que varían entre 0.27 a 2.3 ppm, observándose por microscopía óptica su motilidad y registrándose el tiempo en que es­ ta motilidad se pierde. Una suspen­ sión de espermatozoides en agua de mar se utilizó como control. Esper­ matozoides pretratados con mercu­ rio II 0.27 ppm que conservan motili­ dad fueron lavados a los 12 minutos

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y utilizados en fecundación. Para ello se adicionó 10 ml a 250 ml de óvulos al 1% v /v en agua de mar. El proceso de fecundación y desarrollo se siguió por microscopía óptica. El control de la fecundación y de­ sarrollo se realizó simultáneamente utilizando igual procedimiento ante­ rior con espermatozoides suspendi­ dos en agua de mar. 2.- Tratamiento de los óvulos con mercurio 11. Los óvulos de erizo fueron suspendi­ dos en agua de mar filtrada con mer­ curio U 6.75 ppm. A 2, 5, 15, 30 y 60 minutos se tomaron alícuotas que fueron lavadas y centrifugadas a 30 x g por un minuto para obtener los óvulos libres de mercurio en soJu­ ción. Los óvulos así tratados, fueton homogenizados con tampón acetato de sodio - ácido acético 0.1 M; cloru­ ro de potasio 30 mM; Tritón X-100 al 0.2% pH 5.6 y centrifugados a 10.000 por g por 30 minutos. Los sobrena­ dantes fueron utilizados para la de­ terminación de mercurio soluble por espectrofotometría de absorción atómica. (E.A.A.). Una alícuota de óvulos correspon­ diente a tratamiento por 60 minutos fue lavada exhaustivamente con agua de mar y utilizada para fecun­ dación. Concentraciones de 4.05 y 5.4 ppm fueron también utilizadas por 60 minutos para experimentos de fe­ cundación y desarrollo. 3.- Efecto de mercurio 11 en diferentes etapas del desarrollo embrionario. Ovulos de erizo fueron fecundados, o b s e r v á n d os e el desarrollo embrionario por microscopía óptica hasta el estado de pluteus tardío (340 hrs.). A los estados de: célula fecun dada, 2, 16 células, gástrula y plu­ teus temprano se separaron dos alí­ cuotas. A una de ellas se le adicionó

mercurio II a una concentración fi­ nal de 0.27 ppm. La otra se utilizó co­ mo control. Estados de blástulas na­ tatorias fueron suspendidas en agua de mar con mercurio II 0.0168 ppm. Los efectos se observaron por microscopía óptica.

RESULTADOS

Efecto de mercurio 11 sobre los espermatozoides. Motilidad. La pérdida de la motilidad de la población de espermatozoides con diferentes concentraciones de mercurio en función del tiempo se observa en la Tabla I. A concentración 0.27 ppm la pér­ dida ocurre a los 20 min. A medida que aumenta la concentración de mercurio el tiempo disminuye. Así, a concentración 1.35 ppm o mayores la motilidad se pier­ de al minuto. Tabla I.

TABLA I.- Efecto del mercurio II sobre la motilidad de los espermato­ zoides a diferentes concentraciones.

Mercurio 11 ppm o 0.27 0.54 0.81 1.08 1.35 2.16 2.7

Pérdida de la motilidad Tiempo (min) 1200 20 17 15 12 1 1 1

+ + + + + + + +

91.9 1.58 1.35 1.2 0.95 0.079 0.079 0.075

Espermatozoides fueron suspendidos en agua de mar al 2% con diferentes con­ centraciones de .mercurio II a 18ºC. La motilidad fue controlada por microscopía óptica. Cada tiempo representa el prome­ dio de cinco experimentos y se indica la desviación estándar. 135

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