Glifosato (Roundup): implicaciones generales y efectos en la interacción con Piaractus brachypomus
Introducción
El crecimiento demográfico ha incrementado la necesidad de producir mayor cantidad de alimentos en plazos más cortos, por lo que los productores se han visto en la necesidad de buscar métodos que aumenten el rendimiento de su producción y permitan evitar pérdidas. Actualmente para satisfacer la demanda de producción, los agricultores requieren implementar métodos de prevención y emergencia contra plagas que pudiesen afectar su rendimiento, una de estas técnicas es el uso de plaguicidas. La falta de información lleva en ocasiones a los agricultores a un uso desmedido de dichas sustancias, ocasionando problemas posteriores
En colombia a través de un programa nacional de control y erradicación se adopta la erradicación química de cultivos por aspersión, basado en trabajos que reportan baja toxicidad en animales y el ser humano (Eslava, 2007), sin embargo esto ha sido refutado por diferentes autores como Triana (2013), Labrador (2012), Rondon (2010), Eslava (2007), Ardila (2009), entre otros que evidencian modificaciones y daños a nivel estructural y genómico en algunas especies.
La Cachama blanca (Piaractus brachypomus) nativa de las cuencas de los ríos Orinoco y Amazonas, es considerada como la especie de mayor potencial productivo y comercial en la piscicultura. Se cultiva principalmente por su carne, la cual se consume al interior del país y se exporta. Sin embargo, la ausencia de trabajos acerca de las características toxicológicas del Glifosato hace notable la carencia de respaldo argumentado en bioensayos (Rondon 2007). Por lo tanto, se desconoce los efectos en los cambios morfológicos que podrían estarse presentando.
Piaractus brachypomus se encuentra en zonas donde los cultivos son frecuentemente asperjados con herbicidas; es importante comprender que al aplicar cualquier plaguicida se inicia un proceso de interacción entre éste y el medio hasta que termina su efecto y desaparece. Esta interacción comprende la atmósfera, suelo, agua, plantas y animales. El presente trabajo de revisión tiene como propósito el poder emprender estudios que permitan evaluar la actividad nociva del glifosato sobre animales acuáticos, en este caso cachama blanca que debido al consumo de su carne puede estar teniendo implicaciones negativas para la salud de las personas, con el fin de establecer mejores condiciones de regulación en cuanto a su uso.
Glifosato (GL):
El glifosato, N-fosfonometil glicina, es un herbicida no selectivo de amplio espectro de carácter ácido con clase II de toxicidad (moderadamente tóxico), según la categorización de la U.S. EPA (Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos); es altamente soluble en agua, con un coeficiente de partición octanol/ agua de -3.2 a 25ºC; El glifosato es el principio activo del producto comercial Roundup (48% de sal ácida isopropilamina de glifosato, 15% de surfactante polioxietilamina (POEA) y 37% de agua, es utilizado en la práctica agrícola como herbicida de uso general para el control de plantas anuales y perennes (Salazar et al, 2011).
La toxicidad (II) evaluada no es exclusivo del GL, los surfactantes en la mezcla de aspersión, son de naturaleza anfifÌlica y pueden alterar la permeabilidad de las membranas, evidencian una tendencia a acumularse sobre la superficie de las membranas epiteliales y su tendencia a bioacumularse. Alteran severamente la integridad de los estratos superiores del epitelio branquial de los peces; permitiendo el establecimiento de un imbalance hidroelectrolítico (Eslava et al. 2007). En otros animales aumenta el consumo de oxígeno, aumenta la actividad de la ATP-asa y disminuye el nivel hepático de citocromo P-450, ocasionando desacople de la fosforilación oxidativa. Pese a ser un compuesto con fósforo, no tiene actividad inhibitoria de las colinesterasas y puede llegar a producir patologías o la muerte.
Piaractus brachypomus
La cachama blanca del orden Characiformes y la familia Serrasalmidae es endémico de Suramérica, se localiza en la Cuencas del Orinoco y en la Cuenca del Amazonas. Este ha sido uno de los peces más importantes en Colombia en las últimas décadas, ocupando el tercer lugar de los peces de consumo más cultivados (Castañeda 2012). El cigoto de Piaractus comprende desde la fertilización hasta el primer clivaje, se ha observado que el citoplasma toma una coloración más oscura debido a la segregación citoplasmática, hacia las 0:15 horas post fertilización, ocurre la diferenciación entre el polo animal y vegetal, evidenciado el primero por la mayor concentración de citoplasma (blastodisco) y el segundo por la concentración de vitelo. La segmentación es meroblástica.
Antecedentes
Es evidente la preocupación por los efectos adversos que pueden presentarse en animales, originados por el contacto con formulaciones comerciales de GL y la posible participación en la cadena alimenticia o por el consumo de aguas contaminadas, ya que se ha encontrado GL y su metabolito ácido AMPA, como contaminantes medioambientales, tanto en el suelo como en las riveras.
Diferentes investigaciones sobre exposición al GL y uno de sus principales adyuvantes, el surfactante POEA, han demostrado efectos tóxicos sobre diversos ecosistemas (Labrador et al. 2012). El mecanismo de acción de este herbicida en el hombre y en los animales está vinculado al desacople de la fosforilación oxidativa, los estudios toxicocinéticos en animales de experimentación muestran una absorción de 30% a 36% a nivel del tubo digestivo y una escasa absorción por vía cutánea (Burger, 2004). Dentro de los efectos de toxicidad se han encontrado cambios en la actividad de enzimas hepáticas en ratas gestantes y sus fetos, alteraciones histopatológicas y bioquímicas en peces y ratas, anormalidades en el desarrollo de anfibios, biotas acuáticas e invertebrados (Labrador et al. 2012). En el estudio realizado por Brewster et al. (1991) en ratas,se encontraron que aproximadamente el 35- 40 % de la dosis administrada se absorbe en el tracto gastrointestinal y se elimina por la orina y las heces; se ha estudiado también que el GL cambia significativamente el desarrollo de la pubertad de ratas macho Wistar en forma dependiente de la dosis; reduciendo la producción de testosterona y disminuyendo significativamente el espesor del epitelio de los conductos seminíferos y un alto porcentaje de espermas anormales (Salazar et al. 2011)
A nivel embrionario los estudios son más escasos, no obstante se ha reportado que la exposición puede ocasionar una disregulación en la transición del ciclo celular, conjuntamente con el retraso en la progresión del ciclo celular, se ha descrito también que el GL inhiben la síntesis del ADN durante la fase S. Se ha descrito citotoxicidad y genotoxicidad en células humanas (Rondon, 2007). En larvas de varias especies de anuros se ha reportado mortalidad tanto en pruebas de laboratorio como en mesocosmos; en otros estudios ha generado alteraciones en el desarrollo de la cresta neural y en el esqueleto cráneofacial, incrementa la duración del periodo larval y reduce la tasa de crecimiento de algunas especies (Triana et al. 2013). Se ha determinado que el GL per se ocasiona un retraso en la transición de la fase G2 a la fase M del ciclo celular por un fallo en la activación del complejo CDK1/ciclina B en trabajos realizados con embriones de erizos de mar en fase temprana de desarrollo, adicionalmente, para que el GL actué se requiere la presencia conjunta de compuestos surfactantes que permitan el paso a través de la membrana celular (Eslava, 2007). Se acusa al GL en una de las soluciones de producir mortalidad del 100 % de los especímenes a 100 µl/l (equivalente a 48 mg/l de principio activo, adicional a ello ocasionó manifestaciones hematológicas severas (Alvarez, 2012).
El empleo de estos productos y las dosis recomendadas deja abierta la discusión sobre los posibles efectos por su uso indiscriminado en la reproducción y desarrollo de organismos acuáticos, cabe resaltar que dichas alteraciones dependen de la especie u organismo, tipo de compuesto, la concentración de glifosato en agua y el tiempo de exposición (Salazar et al. 2011).
De acuerdo con Jaime Fernando González, profesor de la Facultad de Medicina Veterinaria y de Zootecnia, la tilapia y el pez cuchillo mostraron una relativa resistencia, sin embargo, el yamú, el bocachico y la cachama blanca presentaron una alta sensibilidad. El sistema nervioso, respiratorio y de antioxidantes ha resultado como las principales afecciones (Colprensa 2015).
Según salazar et. al (2011) Roundup, afecta la calidad del agua y a organismos no considerados, modificando con esto la estructura y funcionalidad de ecosistemas acuáticos. Estas afecciones incluyen retardo en el crecimiento de organismos como algas y peces, cambios histopatológicos en branquias como proliferación de células filamentosas e hiperplasia celular, vacuolación de hepatocitos y picnosis nuclear en hígado y en riñón, alteraciones de parámetros enzimáticos como acetilcolinesterasa, butirilcolinesterasa, carboxilesterasa y glutatión S-transferasa (GST).
Han sido realizados varios estudios sobre la influencia que este herbicida tiene en diferentes etapas de desarrollo de la cachama blanca Piaractus brachypomus, entre los cuales destacamos: el realizado por Eslava et at. 2012 en el cual demostraron por medio de análisis histopatológico a una concentración de 1 mg/L (rango de la concentración subletal) que no hubo lesiones epiteliales tubulares ni cambios en el número y tamaño de los centros melanomacrofagos, pero lo que si evidenciaron una congestión vascular acompañada de una leve expansión glomerular (telangiectasia) y disminución del espacio de Bowman en aquello alevinos con un tratamiento de 1,0 mg/L de glifosato, según el estudio realizado por Rondon-Barragan et at. 2007, se demostró que en todos los tratamientos se evidenciaron algunas formaciones quísticas por myxosporidios en las lamelas en este mismo estudio se pudo concluir que el hígado, las branquias y la piel en los juveniles de Piaractus brachypomus fueron los órganos "blanco" de la acción tóxica del herbicida usado en los tratamientos.
A través de los últimos años se han venido realizando diferentes estudios en modelos animales, se han demostrado efectos deletéreos de tal exposición en animales, tanto terrestres como acuáticos, siendo estos últimos los más afectados, pues actúan en muchos casos como receptores finales, por lixiviación, escorrentía o por aspersión directa de productos agroquímicos (Rondón-Barragán, I. S. et at. 2010), en animales expuestos a una concentración de 120 mg/L de glifosato en el producto Roundup® Ultra se encontró daños renales caracterizados por hemorragias multifocales a la periferia del órgano, acompañado de necrosis del epitelio tubular Ramírez-Duarte et al., (2008). El estudio de investigación de Rondón-Barragán, I. S. et at. 2012 se demostró que en los alevinos de cachama blanca expuestos a diferentes concentraciones de Glifosato (Roundup®) así como de la mezcla con Cosmoflux® 411 F, se evidenciaron un incremento en la actividad de explosión respiratoria (estrés oxidativo), así como una alteración de la proporción de neutrófilos y linfocitos sanguíneos.
En cuanto a sistema nervioso González et at. 2008 del grupo de investigadores del Laboratorio de Toxicología Acuática de la Facultad de Medicina Veterinaria y de Zootecnia de la Universidad Nacional de Colombia en el 2008, al medir la enzima acetilcolinesterasa, presente en el tejido nervioso, la sangre, y el plasma, entre otros, notaron que bajaba o aumentaba repentinamente su actividad. Esta enzima es la encargada de hacer que las células nerviosas entren en un estado de reposo ante los impulsos. Si no fuera así, el organismo se agotaría. Se observó que el glifosato, tanto en concentraciones bajas como altas, alteraba la enzima llevando a que la transmisión de impulsos fuera continua, de ahí que los peces presentaran comportamientos considerados como signos nerviosos en los peces, también demostraron el daño causado a las membranas de los peces, constituidas principalmente por lípidos, las cuales empezaron a deteriorarse como reacción al compuesto químico que las fue oxidando. Al ir perdiendo su integridad, se altera el equilibrio a lado y lado de las mismas. El paso siguiente a esa oxidación es la muerte celular.
En cuanto a la concentración letal del glifosato en juveniles de cachama blanca hacemos referencia al estudio de Rondón-Barragán, I. S. et at. 2007, en el cual el tratamiento de mayor concentración fue de 4800 mg/L, como tal a esta concentración se le llamó CL50 y así se encuentra referenciada en otros trabajos de investigación, según la mortalidad a las 96 horas, se evidencio que la mayor mortalidad se dio en una concentración de 4417.99 mg/L.
En Colombia, el glifosato es usado en la aspersión aérea de cultivos de coca y amapola. Cabe resaltar la polémica ambiental, social y política que se ha suscitado en torno al uso y/o prohibición definitiva del glifosato. En cuanto a la concentración subletal se ha determinado que es una concentración de 0.1 y 1 mg/L de glifosato, la cual llega a causar daños renales caracterizados por hemorragias multifocales a la periferia del órgano, acompañado de necrosis del epitelio tubular Ramírez-Duarte et al., (2008). En esta misma concentración Gómez-Ramírez, E. et at. 2012 encontraron daños en el sistema nervioso específicamente en células similares a mastocitos en los peces, de igual manera estas células aparecieron en las neuronas de los ganglios de la raíz dorsal, otra alteración encontrada en las neuronas de los ganglios de la raíz dorsal fue la presencia de vesículas citoplasmáticas y una leve migración de los núcleos. Los resultados demuestran que la exposición subletal a Roundup® Active induce daños histopatológicos que podrían afectar el desarrollo sensorial de los peces y disminuir de manera indirecta la supervivencia de la especie por la posible incapacidad de reconocer predadores disminuyendo la velocidad de respuesta ante una alerta.
En base a la revisión realizada sobre el tema podemos concluir que los herbicidas con glifosato como ingrediente activo, son potencialmente causantes de daños toxicológicos y ambientales. En los sistemas acuáticos puede provocar retardo en el crecimiento de organismos como algas y peces, cambios histopatológicos, alteraciones de parámetros enzimáticos, disminución de la actividad sexual y cambios bioquímicos; lo que deja una pregunta, ¿seguimos con el uso inadecuado de herbicidas tóxicos para el medio ambiente incluyendo al ser humano, o cambiamos nuestro modo desequilibrado entre hombre-naturaleza e intentamos conservar los recursos con alternativas más sanas?
Referencias bibliográficas
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Autor:
Pulido, K.
Sánchez, A.M.
Polania, E.
Saavedra, M
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Estudiante pregrado Biología Universidad del Tolim
Semestre A 2017 (Marzo – Junio)