Διερεύνηση βιομαρτύρων ρύπανσης στο μύδι mytilus galloprovincialis: μελέτες στο πεδίο (Θερμαϊκός - Στρυμονικός κόλπος) και στο εργαστήριο μετά από έκθεση σε ρύπους

Abstract

The use of mussels in monitoring programs as pollution bioindicators is of major importance world wide. In the present study a multiple biomarker comparison was examined in a field study in mussels M. galloprovincialis from Thermaikos and Strymonikos Gulf, as well as after laboratory exposure. The biomarkers under examination represent early warning tools in biomonitoring programmes, as far as they are applied together with other biomarkers and each of them provides different information. In particular, mussels M. galloprovincialis were collected from five stations along Thermaikos Gulf and one station in Strymonikos Gulf (reference area) and the following biomarkers were applied: “lysosomal membrane stability test” which examines the alteration or disruption of the lysosomal membrane function caused by exposure to pollutants, “neutral red retention assay” which determines the lysosomal stability in haemocytes and their viability after pretreatment with the cationic due neutral red, determination of “micronuclei frequency” which is indicative of cytogenetic damage in haemocytes, the “stress on stress” technique which estimates the survival of mussels in air exposure and the morphometric evaluation of lysosomal structural changes in the digestive gland as response to pollution. The results of the “lysosomal membrane stability test” and the “neutral red retention assay” were in agreement with other reports dealing with the pollution along Thermaikos and Strymonikos Gulf. The strong positive relationship between LMS and NRR supports the validity of their application in water quality assessment. The SUMMARY Κουκουζίκα Νικολέτα 156 results of “micronucleus frequency” technique suggest that this biomarker requires additional validation before using it as stress index. The results of “stress on stress” technique were not in accordance with the pollution gradient along Thermaikos and Strymonikos Gulf, showing however negative correlation to LMS and NRR in one sampling season. The morphometric results of the digestive cell lysosomes revealed differences between different sampling stations in both sampling seasons. However, the results of the lysosomal morphometry were not correlated to the other biomarkers under investigation, being totally inconsistent with the degree of pollution along Thermaikos Gulf.Furthermore, after experimental exposure of mussels M. galloprovincialis to phenanthrene, Cu, Cd, and Hg for 15 days the following biomarkers were performed: “lysosomal membrane stability”, “neutral red retention assay”, “micronucleus frequency”, “frequency of total nuclear abnormalities” and morphometry on lysosomal and lipid parameters in mussel digestive gland. According to the results, the evaluation of total nuclear abnormalities, instead of micronucleus only, as biomarker of marine pollution, indicated more statistical differences between controls and the pollutant treated groups. Concerning lipids, contrary to the existing knowledge supporting that there is an increase in lipid content after pollutant exposure, the results of the study showed that there was a decrease in the amount, as well as an increase in the number of neutral lipids. Concerning morphometrical changes in lysosomes, the general scheme proposed by other investigators, according to which augmented and fewer lysosomes are formed after pollutant exposure was not confirmed, as pollutant treated animals presented a decrease in the volume density and an increase in the numerical density of lysosomes, compared to control groups. Finally, the results support the reliability of the core biomarkers LMS and NRR; firstly by their ability to respond to various pollutants and secondly by their significant linear correlation among them

Η χρήση μυδιών για την εκτίμηση της θαλάσσιας ρύπανσης έχει αποκτήσει ιδιαίτερη σημασία κατά τα τελευταία χρόνια. Στην παρούσα μελέτη χρησιμοποιήθηκαν μύδια M. galloprovincialis για τη σύγκριση της αξιοπιστίας διάφορων βιομαρτύρων ρύπανσης έπειτα από μια σειρά ερευνών στο πεδίο (κλειστό θαλάσσιο σύστημα του Θερμαϊκού και Στρυμονικού Κόλπου) και στο εργαστήριο. Οι βιομάρτυρες που εφαρμόσθηκαν αποτελούν εργαλεία έγκαιρης προειδοποίησης των επιπτώσεων της ρύπανσης, με την προϋπόθεση ότι χρησιμοποιούνται πολλοί μαζί και ο καθένας δίνει μια καινούρια πληροφορία. Συγκεκριμένα, σε μύδια που συλλέχθηκαν από πέντε περιοχές του Θερμαϊκού κόλπου και μία περιοχή του Στρυμονικού κόλπου (σταθμός ελέγχου) εφαρμόσθηκαν οι βιομάρτυρες «σταθερότητα της λυσοσωμικής μεμβράνης», που εξετάζει σε κρυοτομές του πεπτικού αδένα το βαθμό αποδιοργάνωσης της μεμβράνης των λυσοσωμάτων λόγω ρύπανσης, «κατακράτηση της χρωστικής ουδέτερο ερυθρό» που και αυτή εξετάζει τη διαπερατότητα της λυσοσωμικής μεμβράνης των αιμοκυττάρων και τελικά τη βιωσιμότητα των κυττάρων της αιμολέμφου μετά από την επίδραση της συγκεκριμένης χρωστικής, «συχνότητα μικροπυρήνων» που προσδιορίζει το ποσοστό εμφάνισης μικροπυρήνων στα κύτταρα της αιμολέμφου ως ένδειξη κυτταρογενετικής βλάβης και η τεχνική «εκτίμησης στρες» που εξετάζει σε βάθος ημερών την ικανότητα επιβίωσης των μυδιών στον ατμοσφαιρικό αέρα. Επίσης, εφαρμόσθηκε μορφομετρία σε λυσοσωμικές παραμέτρους του πεπτικού αδένα για να διερευνηθεί η μεταβολή των λυσοσωμικών χαρακτηριστικών ως απόκριση στη ρύπανση. ΠΕΡΙΛΗΨΗ Κουκουζίκα Νικολέτα 152 Τα αποτελέσματα της «σταθερότητας της λυσοσωμικής μεμβράνης» και «κατακράτησης της χρωστικής ουδέτερο ερυθρό» έδειξαν μια ευρεία διαφοροποίηση της θαλάσσιας ρύπανσης των σταθμών που εξετάσθηκαν, που συμφωνεί σε γενικές γραμμές με τη ρύπανση κατά μήκος του Θερμαϊκού κόλπου, όπως αυτή είναι γνωστή από τη βιβλιογραφία. Η θετική συσχέτιση που εμφανίσθηκε ανάμεσα στα αποτελέσματα αυτών των βιομαρτύρων ενισχύει την εγκυρότητά τους για την εκτίμηση της θαλάσσιας ρύπανσης σε μελέτες βιοπαρακολούθησης. Τα αποτελέσματα της μεθόδου «συχνότητα των μικροπυρήνων» φανερώνουν πως απαιτείται περαιτέρω διερεύνηση για την αξιοποίηση των αποτελεσμάτων της σε μελέτες βιοπαρακολούθησης. Επίσης, ο βιομάρτυρας «εκτίμησης στρες» δεν κατέδειξε τη διακύμανση της ρύπανσης κατά μήκος του Θερμαϊκού κόλπου και επιπλέον τα αποτελέσματά του παρουσίασαν σημαντική συσχέτιση (αρνητική) με τα αποτελέσματα της «σταθερότητας της λυσοσωμικής μεμβράνης» και «κατακράτησης της χρωστικής ουδέτερο ερυθρό» κατά τη μια εποχή δειγματοληψίας. Τα αποτελέσματα της μορφομετρίας των λυσοσωμάτων του πεπτικού αδένα, παρόλο που φανέρωσαν διαφορές ανάμεσα στα μύδια από τους διαφορετικούς δειγματοληπτικούς σταθμούς στις δύο εποχές δειγματοληψίας, δεν παρουσίασαν συσχέτιση με κάποιον άλλο βιομάρτυρα, ούτε εμφάνισαν διακύμανση σύμφωνη με τη ρύπανση κατά μήκος του Θερμαϊκού κόλπου.