Células del "corazón" pueden enmascarar los efectos de los agrotóxicos en abejas

El llamado sistema hepatonefrocítico de los insectos es capaz de combatir sustancias tóxicas hasta una cierta concentración y hasta un determinado tiempo de exposición

Por Elton Alisson

Agência FAPESP – Se apunta que el uso indiscriminado de agrotóxicos en los cultivos y el desecho de toxicantes –sustancias tales como los metales trazos en bajas concentraciones– en el suelo y en el aire, y también en ríos y lagos, son algunos de los factores responsables de la disminución de las poblaciones y la desaparición de especies de abejas que se observa actualmente en distintas partes del mundo.

Con todo, los reales efectos de estas sustancias químicas sobre los insectos todavía no han sido muy bien dilucidados, toda vez que estudios realizados en los últimos años en Brasil y en otros países, con el objetivo de diagnosticar si la exposición de abejas a concentraciones variables de determinados tipos de agrotóxicos alteraba el índice de mortalidad y supervivencia –además del comportamiento y si afectaba a órganos internos del animal tales como el cerebro– no detectaron alteraciones significativas.

“Que no se observen en ciertas oportunidades alteraciones en el índice de mortalidad y en el comportamiento –y en órganos internos específicos, que pueden sufrir el impacto de un determinado agrotóxico–, eso no quiere decir que el producto no esté causando efectos en las abejas”, declaró Fábio Camargo Abdalla, docente del Departamento de Biología de la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar), en el interior de São Paulo, Brasil, a Agência FAPESP.

El investigador y el estudiante Caio Eduardo da Costa Domingues –quien realiza su maestría en el Programa de Posgrado en Biotecnología y Monitoreo Ambiental de la UFSCar de Sorocaba, también en São Paulo, con Beca de la FAPESP– detectaron que abejas del género Bombus –más conocidas popularmente como abejorros– poseen un sistema celular integrado capaz de “compensar” los efectos de los toxicantes y, al combatirlos, “enmascarar” sus reales impactos hasta una cierta concentración y hasta un determinado lapso de tiempo de exposición.

El descubrimiento –producto de la investigación intitulada “La acción del cadmio y del Roundup® original en órganos internos de Bombus morio y Bombus atratus (Hymenoptera: Bombini)”, apoyada por la FAPESP– se informó en un artículo publicado en la revista PloS One.

Y los resultados se darán a conocer durante el próximo congreso latinoamericano de la Sociedad de Toxicología Ambiental y Química (Setec, por sus siglas en inglés), que se realizará durante este mes de septiembre en Buenos Aires, Argentina.

“Los efectos de la exposición de las abejas a un determinado xenobiótico [así se denomina a las sustancias químicas sintéticas que no existen naturalmente en el ambiente, tales como los agrotóxicos y metales trazos] pueden compensarse mediante este sistema celular integrado, al que denominamos hepatonefrocítico”, afirmó Abdalla.

De acuerdo con el investigador, el sistema hepatonefrocítico que identificaron mediante microscopía en los abejorros está compuesto por células que integran el llamado cuerpo graso del insecto –cuya función es análoga a la del hígado de los humanos–, aparte de células pericárdicas y células del sistema inmunológico (hemocitos) del animal.

Este conjunto de células y tejidos se encuentra ubicado y dispuesto –y no por casualidad– en capas en una zona contráctil (miogénica) alrededor del vaso dorsal (el “corazón”) de las abejas –un tubo de fondo ciego que se extiende por el abdomen y se abre al comenzar la cabeza del insecto– y funciona de manera coordinada como un filtro de la sangre (la hemolinfa) de las abejas.

Cuando las abejas quedan expuestas a xenobióticos, las células del cuerpo graso son las primeras que se activan, y constituyen la primera barrera contra la agresión química.

En caso de que las células del cuerpo graso no logren detener el “ataque” de la sustancia química y sean afectadas o destruidas, se convoca a las células pericárdicas.

Pero la respuesta celular inmune se concreta durante todo el proceso de “combate”, lo que queda revelado en la morfología y en el conteo de células de la sangre durante todo el período de tiempo de exposición al agrotóxico y a metales trazos.

Las sustancias tóxicas neutralizadas por las células pericárdicas son liberadas nuevamente en la hemolinfa y pueden filtrarse a través del túbulo de Malpighi, el órgano excretor del insecto.

Las células inmunes de las abejas, a su vez, participan durante todo el proceso, explicó Abdalla.

“Esta asociación de células, junto con el túbulo de Malpighi, funciona en las abejas de manera análoga a los riñones y el hígado de los humanos, y juntos representan la línea de frente de los insectos para compensar los efectos deletéreos causados por la exposición a sustancias químicas”, afirmó.

Un posible biomarcador

Con el fin de evaluar cuál es el límite de compensación de los efectos de toxicantes a cargo del sistema hepatonefrocítico de las abejas, los investigadores realizaron experimentos en los cuales expusieron a abejorros (Bombus morio) a dosis de cadmio consideradas seguras para aguas clase I y II por el Consejo Nacional de Medio Ambiente (Conama) de Brasil, además de dosis subletales de tiametoxam –el agrotóxico más utilizado en el país– y glifosato durante períodos variables.

Los resultados de los análisis de la respuesta celular de los insectos –obtenida mediante el conteo de células del sistema hepatonefrocítico en la hemolinfa– revelaron que la exposición durante dos días a una parte por mil millones (ppmm) de cadmio, diluido en 2 mililitros (ml) de agua, provocó la muerte de células del cuerpo graso y una intensa actividad de las células pericárdicas, llevando al sistema a entrar en colapso y a la destrucción del vaso dorsal de los animales.

“Estamos observando que esto también sucede con diferentes especies de abejas: no es solamente con el abejorro Bombus morio, sino también con Bombus atratus, Apis mellifera y con Xylocopa suspecta, la cual divide el mismo nicho con la especie Bombus, con la diferencia de que es una abeja solitaria, no social”, explicó.

“Por eso este sistema hepatonefrocítico puede utilizarse como un biomarcador morfológico, para analizar el nivel de estrés ambiental en abejas”, indicó.

De acuerdo con el investigador, la mera activación de las células que componen ese sistema en las abejas, al exponérselas a un determinado tipo de xenobiótico, constituye de por sí un indicador del efecto nocivo de la sustancia química, toda vez que el insecto estaría desviando metabólicamente energía que podría emplearse en otras funciones, tales como la actividad de recolección, para hacer que todo ese sistema fisiológico funcione.

“Esto podría perjudicar a una colonia, si se extrapolase ese efecto de desvío energético a todas las especies de abejas silvestres expuestas en campo”, afirmó Abdalla.

El sistema hepatonefrocítico también puede predecir con bastante exactitud qué órganos del insecto pueden verse afectados por un determinado agente toxicante, al evaluar qué tipos de células están sufriendo mayor daño en el sistema, toda vez que poseen diversas funciones asociadas a otros órganos, señaló el investigador.

Aparte de la desintoxicación y la filtración, las células del sistema hepatonefrocítico participan en el desarrollo ovárico, en la formación y en el mantenimiento de la cutícula que recubre el cuerpo de las abejas (cuticulogénesis), con hormonas reguladores de glándulas del cerebro de los insectos, explicó.

“Este sistema podría utilizarse como un punto de chequeo. Al estudiar mediante el empleo de los métodos clásicos el efecto de un determinado insecticida neonitocinoide –que es sumamente deletéreo para las células del sistema nervioso de las abejas– sobre el insecto, puede ser que no se perciban alteraciones morfológicas en el cerebro o en el índice de mortalidad y supervivencia de los animales. Pero se puede chequear si ese sistema de desintoxicación y filtrado está activándose”, apuntó.

Los científicos pretenden analizar futuramente, mediante técnicas de cromatografía gaseosa y de espectrometría de masas, las células del cuerpo graso y pericárdicas que integran el sistema hepatonefrocítico de las abejas, para poder estudiar la dinámica de metabolización de los xenobióticos en dichos insectos.

A ejemplo de lo que sucede en el hígado humano, el sistema metabólico de las abejas “rompe” la estructura de los agroquímicos, por ejemplo, en moléculas menores llamadas segundos metabolitos.

En ciertos casos, esos segundos metabolitos son mucho más potentes y deletéreos para el organismo del insecto que la molécula original del agroquímico, dijo Adballa.

“Esto es lo ocurre con el tiametoxam, que es un agroquímico intensamente estudiado en nuestro laboratorio y, cuando se lo ingiere, su potencial toxicante puede aumentar hasta 300 veces”, afirmó.

Puede leerse el artículo intitulado “Hepato-nephrocitic system: a novel model of biomarkers for analysis of the ecology of stress in environmental biomonitoring” (doi: 10.1371/journal.pone.0132349), de Abdalla y Domingues, en la revista PLoS One, en: www.plosone.org/article/related/info:doi/10.1371/journal.pone.0132349.