Toxicología en relación al uso de hormonas en la acuicultura (peces de cautiverio)

Resumen

Se presenta una revisión bibliográfica en relación a la acuicultura. Los peces en cautiverio usualmente presentan disfunción reproductiva, dado que no experimentan los cambios ambientales que suceden en su hábitat natural, como resultado se inhibe el correcto funcionamiento de la hipófisis (Zohar y Mylonas, 2001 citado por Cruz et al., 2006). Para lograr la reproducción en cautiverio es necesaria la inducción o estimulación hormonal, siendo: preparaciones purificadas de gonadotropinas (GtHs), extracto de hipófisis de carpa (EHC), hormona liberadora de gonadotropinas (GnRH -GnRHa) y gonadotropina coriónica humana (hCG) las hormonas más frecuentes (Von Ihering, 1937; Fontenele, 1955; Zonneveld et al., 1988 citado por Valdevenito, 2008). En algunas especies se prefiere que el pez sea macho por características de mayor tamaño o mejor apariencia y para ello se realiza una reversión sexual, usando principalmente hormonas como: 17 α meti-ltestosterona (López, et al., 2007), Etiniltestosterona, Dietilestilbestrol, y Estrona (Hurtado, 2005). El elevado uso de estas hormonas tanto en la acuicultura como en diversas industrias indican un aumento en afecciones a los seres humanos y ecosistemas. Por lo cual se considera de gran importancia investigar el riesgo potencial que conlleva usar estos tipos de tratamientos hormonales, tanto para la salud pública, como para la salud de los ecosistemas acuáticos.

Abstract.

A bibliographic review is presented in relation to aquaculture. Fish in captivity usually have reproductive dysfunction, since they do not experience the environmental changes that occur in their natural habitat, as a result the correct functioning of the pituitary gland is inhibited (Zohar and Mylonas, 2001 cited by Cruz et al., 2006). To achieve reproduction in captivity, hormone induction or stimulation is necessary, being: purified gonadotropin preparations (GtHs), carp pituitary extract (HCS), gonadotropin-releasing hormone (GnRH-GnRHa) and human chorionic gonadotropin (hCG) more frequent hormones (Von Ihering, 1937; Fontenele, 1955; Zonneveld et al., 1988 cited by Valdevenito, 2008). In some species it is preferred that the fish be male by characteristics of greater size or better appearance and for this a sexual reversal is carried out, using mainly hormones such as: 17 α-methyltestosterone (López, et al., 2007), Etiniltestosterona, Dietilestilbestrol , and Estrona (Hurtado, 2005). The high use of these hormones both in aquaculture and in various industries indicate an increase in affections to humans and ecosystems. Therefore, it is considered of great importance to investigate the potential risk involved in using these types of hormonal treatments, both for public health and for the health of aquatic ecosystems.

Palabras claves: Acuicultura, Hormonas, Disruptores endocrinos, Toxicología.

1. Introducción.

La acuicultura es una actividad que se dedica el cultivo de organismos acuáticos. Esta actividad se puede dar en estanques, piletas, lagos naturales, lagos artificiales o embalses. Puede ser intensiva o extensiva. Para la producción de peces se debe tener en cuenta el adecuado manejo del recurso hídrico, la calidad genética, una alimentación balanceada y un buen paquete tecnológico (FAO, 2013). Se considera un pilar fundamental en materia de seguridad alimentaria, debido a que los organismos acuáticos son considerados una fuente importante de proteína. Por lo cual tanto en el extranjero como en Colombia, ésta ha mostrado un desarrollo significativo.

Una de las principales debilidades de esta actividad económica se encuentra en el control de la función reproductiva de las especies bajo condiciones de cautiverio . Para evitar esto se han desarrollado paquetes técnicos que contienen hormonas, los cuales inducen a un ciclo reproductivo (Cruz, 2006).

En Colombia en 1980 se comenzó a desarrollar el sector de la acuicultura (DANE, 2014). Éste se desarrolló a partir de especies introducidas como la carpa (Cyprinus carpio) y la tilapia (Oreochromis mossambicus), (Oreochromis niloticus), actualmente consideradas peligrosas para los ecosistemas (IUCN, 2006), junto con la cachama (Colossoma macropomum) como única especie nativa (DANE, 2014).Ya para el año 2011 la tilapia representaba un 65,21% de la producción total de peces mientras que la cachama solo el 21,44% ( AUNAP, 2014).

Dentro del mercado colombiano la tilapia roja (Oreochromis spp) es bastante relevante, ya que en 2013 solo esta especie ocupó el 58,5% de la producción total de peces del país (FAO, 2013), debido a que presenta una rápido crecimiento y un muy buen desarrollo sexual (Arboleda, 2005). Para la comercialización de esta especie se considera necesario hacer un control poblacional por medio de una reversión sexual, masculinizando a las hembras con tratamientos que contienen hormonas (López, et al., 2007 y Hurtado, 2005).

Debido al uso de hormonas en los paquetes tecnológicos, éstas se han encontrado en las aguas residuales (Rayco, 2015), las corrientes de ríos (Morgan, 2012) y los mares (Rayco, 2015). Muchas de las hormonas utilizadas son consideradas disruptores endocrinos (Haidong Z., et al, 2009) generando: en los seres humanos cáncer, enfermedades metabólicas, reducción de la fecundidad en mujeres, disminución de fertilidad en hombres, desarrollo sexual prematuro, y atrofia de órganos sexuales (ISAS, 2012) entre otras muchas más afecciones, y afectaciones en los ecosistemas (Morgan, 2012). Por lo que se considera pertinente el estudio de los riesgos y las políticas de seguridad asociadas a actividades como esta.

2. Disfunciones reproductivas en peces

Los peces en cautiverio usualmente presentan disfunción reproductiva. Las hembras generalmente no logran la maduración final de los ovocitos, la ovulación o el desove, mientras que los machos disminuyen el volumen de la producción de semen o la calidad espermática (Zohar et al., 2001 citado por Cruz et al., 2006).

Esto se debe a que los peces en cautiverio no experimentan los cambios que suceden en su hábitat natural puesto que muchas de las especies comercialmente importantes migran cientos de kilómetros para alcanzar nichos ambientales donde las condiciones son óptimas para la sobrevivencia de sus crías. Durante esta migración experimentan múltiples cambios ambientales, tales como, pH, dureza, temperatura, profundidad, variedad de sustratos, disponibilidad de alimento, etc. Los efectos combinados de estos cambios disparan los procesos endocrinos que conducen a la maduración final de los ovocitos y a la ovulación (Stacey, 1984 citado por Cruz et al., 2006). Como resultado de este cautiverio la glándula pituitaria no liberara la gonadotropina necesaria (Zohar et al., 2001 citado por Cruz et al., 2006). Por lo tanto, para lograr la reproducción en cautiverio de aquellas especies de peces que no desovan espontáneamente, es necesaria la inducción o estimulación hormonal (Cruz et al., 2006)

Normalmente los problemas reproductivos disminuyen con el tiempo y, después de varias generaciones, la especie puede llegar a reproducirse en cautiverio, proceso conocido como ‘domesticación’. Pero solamente un pequeño porcentaje de hembras desarrollan ovocitos de diámetro suficiente para ser inducidos a la ovulación ya que usualmente las disfunciones reproductivas son más severas en las hembras que en los machos (Zohar et al., 2001 citado por Cruz et al., 2006).

La manipulación de parámetros ambientales, tales como temperatura, longitud del fotoperiodo, salinidad, volumen y profundidad de los estanques de alojamiento, etc., pueden en algunas especies ser suficientes para estimular el desove (Zohar et al., 2001 citado por Cruz et al., 2006); sin embargo, en varias especies, el tratamiento hormonal es la única alternativa para inducir el proceso reproductivo. (Cruz et al., 2006).

3. Hormonas utilizadas en la acuicultura

Dentro de los paquetes técnicos desarrollados para tratar los problemas de disfunción reproductiva se usan algunas hormonas naturales como la hipófisis de carpa y el extracto de hipófisis de Salmón (Lenis, 2009). Las cuales son obtenidas cuando las hembras de las especies están en plena madurez sexual. La aplicación de estas hormonas se realiza de manera directa sobre la especie tratar, donde la concentración y el tiempo de duración del tratamiento dependen principalmente de la especie. De este tratamiento se han reportado numerosos éxitos, como lo son los casos de las especies de agua dulce Brycon cephalus, Brycon insignis, y B.amazonicus (Lenis, 2009), que lograron tener una alta eficiencia en cuanto a ovulación y fecundación.

Una de las técnicas más comunes es la hipofisación en la cual se utilizan extractos crudos de hipófisis (glándula pituitaria) para inducir la maduración final, ovulación y desove en los peces. Los protocolos más recientes del método de hipofisación consisten en inyectar 2 y 10 mg.kg-1 de peso corporal de EHC, divididos en una pequeña dosis preparatoria (10 - 20 % del total), seguida de una dosis definitiva (90 - 80%), administradas con un intervalo de 12 a 24 h (Thalathiah et al., 1988; Parauka et al., 1991;y Kucharczyk et al., 1997 citado por Cruz et al., 2006).

La hormona liberadora de gonadotropina (GnRH) y sus análogos, controla la liberación de LH (LH-RH o GnRH de mamífero), cuya aplicación induce el desove en peces cultivados. Posteriormente, se han desarrollado análogos sintéticos (GnRHas) que han demostrado ser entre 30-100 veces más potentes que los péptidos nativos (Sierra, 2007) en la inducción del desarrollo ovárico, maduración final del ovocito y ovulación empleando dosis entre 1-5mg/Kg o de 1-100 μg/Kg. El uso GnRH en vez de GtH (hCG) es más ventajoso porque no hay respuesta inmune y permite su uso en subsecuentes temporadas de desove sin la reducción de su eficacia (Sierra, 2007).

Las GnRH actúan en un nivel más alto del eje hipotálmopituitaria-gonadal suministrando una estimulación balanceada de los eventos reproductivos. Otra ventaja de las formas sintéticas es que evitan el riesgo de transmisión de enfermedades y pueden emplearse de forma directa, a diferencia de las gonadotropinas, que requieren de parentesco filogenético. La administración de estos compuestos se ha dispuesto principalmente a través de inyecciones y sistemas sostenidos de liberación.debido a que la dopamina en algunas especies (ciprínidos y bagres de canal) inhibe la liberación de GtH (Cruz, 2007).

En la producción de peces como la tilapia roja (Oreochromis spp) es necesario hacer un control poblacional por medio de una relación sexual en donde las hembras son masculinizada principalmente con 17 α meti-ltestosterona (López, et al., 2007), Etiniltestosterona, Dietilestilbestrol, y Estrona (Hurtado, 2005). Esta es una técnica de mercado debido a que la hembra después del desove toma los huevos fecundados y los incuban en su boca hasta que las larvas eclosionan (Arboleda, 2005). Durante todo ese tiempo la hembra no come perdiendo peso y lo que genera que esté por debajo de la talla comercial (300-500gr) (Arboleda, 2005).

4. Datos de toxicología.

- 17-Metiltestosterona

En la ficha de seguridad, la identificación de los peligros muestra la clasificación de la sustancia o mezcla de acuerdo al reglamento del parlamento y consejo europeo (EC), que la sustancia presenta: carcinogenicidad (Categoría 1B), toxicidad para la reproducción (Categoría 2), posible riesgo durante el embarazo de efectos adversos para el feto, puede causar cáncer.

Frases - R

R45 Puede causar cáncer.

R63 Posible riesgo durante el embarazo de efectos adversos para el feto.

Información toxicológica. Toxicidad aguda: DL50 (oral, rata): 2500 mg/kg. Nocivo por inhalación, por ingestión y en contacto con la piel. Puede causar irritación.

Efectos crónicos: La exposición excesiva puede causar desórdenes reproductivos, basado en tests con animales de laboratorio.

No presenta Informaciones ecológicas.

- Dietilestilbestrol

En la ficha de seguridad, la identificación de los peligros muestra la clasificación de la sustancia o mezcla de acuerdo al reglamento del parlamento y consejo europeo (EC), que la sustancia presenta: Irritación cutáneas (Categoría 2), Irritación ocular (Categoría 2), carcinogenicidad (Categoría 1B), toxicidad para la reproducción (Categoría 1B), toxicidad específica en determinados órganos (stot) - exposición única (Categoría 3), toxicidad acuática aguda (Categoría 1) y toxicidad acuática crónica (Categoría 1).

Frases - R

R45 Puede causar cáncer.

R61 Riesgo durante el embarazo de efectos adversos para el feto.

R36/37/38 Irrita los ojos, la piel y las vías respiratorias.

R51/53 Tóxico para los organismos acuáticos, puede provocar a largo plazo efectos negativos en el medio ambiente acuático.

Información toxicológica. Toxicidad aguda: DL50 (oral, rata): > 3 g/kg. Nocivo por ingestión, por inhalación y en contacto con la piel. Causa irritaciones en ojos y piel. Irritante de las membranas mucosas y del tracto respiratorio superior.

Efectos crónicos: Carcinógeno. Puede causar malformaciones congénitas en el feto. Puede alterar el material genético.

No presenta Informaciones ecológicas.

- Estrona

En la ficha de seguridad, la identificación de los peligros muestra la clasificación de la sustancia o mezcla de acuerdo al reglamento del parlamento y consejo europeo (EC), que la sustancia presenta: carcinogenicidad (Categoría 1B) y toxicidad para la reproducción (Categoría 1B).

Frases - R

R45 Puede causar cáncer.

R60 Puede perjudicar la fertilidad.

R61 Riesgo durante el embarazo de efectos adversos para el feto.

Información toxicológica. Toxicidad aguda: puede causar irritación de ojos. Puede causar irritación de la piel. Puede ser irritante para las membranas mucosas y el tracto respiratorio superior. Puede ser nocivo por inhalación, ingestión y en contacto con la piel

Efectos crónicos: puede causar malformaciones congénitas en el feto y puede causar desórdenes reproductivos.

Existen suficientes evidencias para la carcinogenicidad de la estrona en animales de experimentación. En ausencia de datos adecuados en humanos, razonablemente, para propuestas prácticas, se contempla la estrona como si presentará un riesgo carcinogénico. Estudios en humanos sugieren contundentemente que, la administración de estrógenos es causa relacionada con el incremento de incidencia del carcinoma de endometrio. No hay evidencias que la estrona sea diferente de otros estrógenos a este respecto.

No presenta Informaciones ecológicas.

5. Normatividad Colombiana

En la Resolución 2638 - Instituto Colombiano agropecuario (ICA) de 2010. Se prohíbe la importación, producción, comercialización o tenencia de materia prima de Dietilestilbestrol.

En Colombia para los Estrógenos y Gonadotrofinas se aceptan gran variedad de compuestos por el INVIMA. Las restricciones de normas farmacológicas del INVIMA respecto al uso de hormonas son: El dietilestilbestrol solo se acepta en carcinoma de próstata y no se acepta estrona como único principio activo (INVIMA, NF).

En Colombia existe el Decreto 1071 de 2015 por el cual se da estructura del sector agropecuario, pesquero y de desarrollo rural. En la parte 16 se habla de la Autoridad nacional de acuicultura y pesca (AUNAP). En esta parte se destaca la acuicultura en el título 4, hablando de disposiciones generales como: cultivo de especies nativas y foráneas, autorización de para la importación de ovas embrionadas, larvas, post-larvas, alevines y reproductores de especies hidrobiólogicas. Se menciona la acuicultura con especies objeto de domesticación en la cual, solo podrán desarrollarse en aquellas zonas con vocación para la acuicultura que reúnan las condiciones científicas, ecológicas y técnicas para el cultivo de especies acuáticas.

Para realizar la acuicultura comercial, se requiere permiso. Para su obtención, el interesado deberá presentar a la AUNAP solicitud con los requisitos que ésta señale.

La AUNAP establecerá el procedimiento para autorizar la realización de actividades de acuicultura experimental o científica.

La AUNAP otorgará el permiso hasta por diez (10) años, mediante acto administrativo el cual deberá contener lo siguiente:

- Identificación del titular del permiso, lugar en donde se realizará la actividad autorizada y área proyectada,
- Nombre de la fuente, corriente o depósito de aguas que soportará el cultivo e identificación del permiso o concesión para su utilización, cuando fuere de uso público
- Especie o especies cuyo cultivo se autoriza y volúmenes estimados de producción. Actividades autorizadas, tales como: embrionaje, levante, engorde, reproducción, procesamiento y comercialización.
- Obligación de presentar informes periódicos en la forma que establezca la AUNAP.

A continuación se presenta una tabla con el número de acuicultores en el país, la cual es suministrada por los departamentos, la cantidad total de granjas de acuicultura es de 29 498 granjas; En la tabla se evidencia la comparación de esta información con la base de datos de permisos de cultivo por departamentos de la AUNAP, en donde se puede observar que la cantidad de granjas que cuenta con el respectivo permiso es muy baja.

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Tabla 1. Total de granjas por departamento y porcentaje de permisos. (AUNAP, 2012).

La AUNAP es también la entidad competente para realizar el seguimiento y control a las actividades de acuicultura.

El Decreto 3930 de 2010 dice que toda persona natural o jurídica cuya actividad o servicio genere vertimientos a las aguas superficiales, marinas o al suelo, deberá solicitar y tramitar ante la respectiva autoridad ambiental competente el respectivo permiso de vertimientos.

En el 2014 el ministerio de agricultura y desarrollo rural, la AUNAP y la FAO crean el Plan Nacional para el Desarrollo de la Acuicultura Sostenible en Colombia (PlaNDAS). El cual tiene como objetivo promover el desarrollo de la acuicultura Colombiana, con la participación de la sociedad y el gobierno, en marcado hacia sostenibilidad ambiental y equidad social. En este se dan los principios rectores del plan, siendo el primero el principio de sostenibilidad y protección de la Biodiversidad el cual promoverá la utilización de sistemas acuícolas que aseguren el aprovechamiento sostenible de los recursos naturales y estimulará procesos y mecanismos que contribuyan a garantizar el equilibrio ecológico y la conservación de la biodiversidad (AUNAP, 2014). Todo esto a partir de la pesca responsable, lo cual no es una medida suficiente para lograr dicho principio.

6. Casos de estudio.

- Potencial cancerígeno de los residuos del estradiol-17b

Existe un consenso internacional general que reconoce que el estradiol-17b conlleva un potencial cancerígeno, resultante de su interacción con los receptores hormonales (OMC, 2008).

El Comité Mixto FAO/OMS de Expertos en Aditivos Alimentarios por sus siglas en inglés JECFA, indicó en estudios a largo plazo sobre la carcinogénesis en animales revisados durante la administración oral y parenteral de estradiol-17b. En la cual incrementó la incidencia de tumores solamente en los tejidos dependientes de un efecto hormonal y concluyó que con toda probabilidad, la carcinogénesis del estradiol-17b es el resultado de su interacción con los receptores hormonales. Teniendo en cuenta también los estudios epidemiológicos con mujeres en tratamiento con estrógenos, el JECFA llegó a la conclusión de que los datos disponibles sugieren que el incremento de casos de cáncer de mama observado en las mujeres posmenopáusicas con tratamiento de sustitución de estrógenos se debe al efecto hormonal de éstos. Por lo tanto, el JECFA ha considerado oportuno establecer una dosis sin efecto adverso observado (NOAEL) en función de los cambios observados en diversos parámetros dependientes de las hormonas en las mujeres posmenopáusicas para proteger a las poblaciones humanas sensibles (OMC, 2008).

- Productos químicos que interrumpen la endocrina

Son sustancias en nuestro medio ambiente, alimentos y productos de consumo que interfieren con la síntesis de hormonas. La sociedad endocrina ha presentado evidencia que los disruptores endocrinos tienen efectos sobre la reproducción masculina y femenina, como lo son: cáncer de seno, cáncer de próstata, tiroides, metabolismo y obesidad, entre otros. Estando estos presentes en: pesticidas de organoclorados, productos químicos industriales, plásticos y plastificantes, combustibles, y muchos otros productos químicos. Al ser de extenso uso estos disruptores acaban en el ambiente. La sociedad endocrina recomienda el aumento de la investigación básica y clínica, en principio de la precaución, y abogando por la participación de las partes interesadas de la sociedad individual y científica en la comunicación y la implementación de cambios en la política pública y la sensibilización (Okoro, et. al. 2017)

- Contaminantes disruptores endocrinos amenazan la biodiversidad marina.

Los disruptores endocrinos de origen artificial actúan como estrógenos provocando, entre otras transformaciones, la aparición de ovocitos -óvulos no madurados- en peces macho. Se han identificado alteraciones en los órganos sexuales de numerosos ejemplares de peces en los estuarios de la costa de España atribuibles a la contaminación por disruptores endocrinos, siendo consecuencia de la reducción en la reproducción (Cajaraville, 2014).

Cabe resaltar que las principales fuentes de disruptores endocrinos se encuentran en productos de uso común: plastificadores, pesticidas, píldoras anticonceptivas, fragancias y detergentes, entre otros (OMS, 2012).

- Riesgos ambientales asociados con el uso de metiltestosterona y otros esteroides en la producción de tilapia masculina.

El estudio realizado respecto a la relación de la seguridad alimentaria, riesgos en el ambiente y metiltestosterona arrojó la conclusión que la cantidad de metiltestosterona usada en la producción convencional de tilapia masculina es más grande que la dosis real requerida para la revocación del sexo. Esto crea un exceso de esta sustancia en los residuos de la acuicultura, lo cual aumenta los riesgos en relación al ambiente. Siendo una razón para ser estudiados más a fondo.(Mlalila, et. al., 2015).

- Determinación de la metiltestosterona en aguas naturales por voltametría.

La hormona 17α-metiltestosterona no solo es usada en la acuicultura, también es usada en otras áreas como lo es la medicina, debido a su creciente uso, se puede encontrar en aguas naturales. Esta hormona se considera un contaminante orgánico emergente y por lo cual es cada vez más necesario un análisis preciso. Se ha realizado un estudio por el cual determina la presencia metiltestosterona en aguas naturales por voltametría, siendo una metodología adecuada debido a debido a su bajo costo, buen rendimiento y sin necesidad de pretratamiento de muestra (Miranda, L, et., al. 2015).

- Eliminación de las hormonas estrogénicas del agua que contiene estiércol por la captura de aceite vegetal.

El agua que contiene estiércol se utiliza con frecuencia para en procesos agrícolas, en esta se evidencian hormonas naturales y sintéticas que terminan en el medio ambiente. Como muchos de los tratamientos para eliminar estas hormonas del agua son demasiado elevados, se estudian procesos alternativos económicamente viables. Uno de estos es la eliminación de hormonas de las aguas con estiércol a partir de aceites vegetales el cual puede ser un enfoque prometedor para eliminar de manera económica los microcontaminantes (Dodgen, et. al. 2017).

7. Conclusiones.

La manipulación hormonal para la inducción de la maduración final de los ovocitos, la ovulación, espermiación y desove, ha hecho posible el control del proceso reproductivo de los peces cultivados y ha contribuido significativamente a la sofisticación y expansión de la industria de la acuicultura.

Los análisis toxicológicos de las hormonas 17-Metiltestosterona, Dietilestilbestrol, Estrona, entre otras han demostrado que: pueden causar cáncer, perjudicar la fertilidad, riesgo durante el embarazo de efectos adversos para el feto. Además son tóxicas para los organismos acuáticos, en los cuales pueden provocar a largo plazo efectos negativos en el medio ambiente acuático.

Debido a la gran informalidad que existe en Colombia en la acuicultura, las restricciones son superadas mediante acciones al margen de la normatividad, con lo cual los acuicultores incurren en riesgos ambientales y sanitarios mayores que los que se pretende prevenir con la norma actual.

Una alternativa en Colombia es hacer uso de la biodiversidad de peces de agua dulce presentes en las diferentes regiones, evitando así el estrés del cautiverio en favor del desarrollo natural de las funciones reproductivas. Siendo ejemplos de especies comestibles a aprovechar: Changuito(Roeboides dayi), Sabaleta(Brycon henni), Paloma(Brycon rubrícauda Steindachner), Corroncho(Chaetostoma fischeri Steindachner), Mojarra negra(Caquetaia umbrífera), Trucha(Micropterus salmoides),'jetón(Ichthyoelephas longirostris), Corunta(Leporellus vittatus), Arenca(Triportheus albus) (Jimenez;2014)(Galvis;2007). Disminuyendo el consumo de sustancias hormonales, además de recuperar las especies endémicas del país.

Se recomienda el aumento de la investigación básica y clínica, en principio de la precaución con respecto al uso excesivo de hormonas. Ayudado por la participación de la comunidad científica en favor de la comunicación, la sensibilización y la implementación de cambios en la política pública.

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