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Respuesta reproductiva en gastrópodos frente a compuestos estañosos como TBT e infección por parásitos: el caso del caracol Neptuno Neptunea arthritica en el norte de Japón

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Respuesta reproductiva en gastrópodos frente a compuestos estañosos como TBT e infección por parásitos: el caso del caracol Neptuno Neptunea arthritica en el norte de Japón

  1. 1. Respuesta reproductiva en gastrópodos frente a compuestos estañosos como TBT e infección por parásitos: el caso del caracol Neptuno Neptunea arthritica en el norte de Japón
  2. 2. Imposex Superimposición de características masculinas en hembras (pene y vaso deferente) (Smith, 1971) ó “Pseudohermafroditismo” (Jenner, 1979). Producido por contaminación marina (tributilo de estaño, TBT compuesto presente en pinturas antifouling). Afecta a más de 150 especies de gastrópodos (Walday et al. 1997). Cambios fisiológicos en hembras traducidas en disrupción de la función endocrina (Horigushi et al., 1994, 1997) por la producción de niveles anormales de hormonas masculinas (testosterona) (Kannan et al., 1997). Su efecto depende de su grado de desarrollo * Falla en el reclutamiento * Cambios en la estructura de la población * Extinción local de algunas poblaciones
  3. 3. Stage 1 Female penis transverse section S1 Stage 2 Female penis transverse section S2 Stage 3 Stage 4 Hydrobia ulvae cg: capsulegland; ool: orifice of the ovipar channel; ovl: orifice of the vaginal channel; p: penis; pd: penis duct; pp: penis primordium; vd: vas deferens
  4. 4. Infección por parásitos Gastrópodos son utilizados por parásitos como huesped intermedio donde se multiplican asexualmente en la gónada y glándula digestiva. trematode Neophasis sp.. (Top) cercaria with eyes and a La mayoría de los parásitos de gastrópodos son straight, nonfurcate tail. (Bottom) A redia containing tremátodos (Lauckner G, 1980). several cercariae.
  5. 5. Puede afectar significativamente la población del huesped: Sobrevivencia Fecundidad Crecimiento Estado nutricional Requerimientos energéticos Conducta (Price, 1980; Poulin R, 1994; Poulin R & Thomas F, 1999; Sorensen RE & Minchella DJ, 2001; Lafferty et al., 2006; Miura et al.,2006).
  6. 6. Efecto del imposex y infección por parásitos en características reproductivas del caracol Neptuno Neptunea arthritica
  7. 7. Neptunea arthtitica Especie dioica con fertilización interna y desarrollo directo Distribución: Tohoku a Hokkaido (Japón) y Sakhalin (Rusia) Recurso comercial Pesquería abierta excepto en la laguna de Saroma * Sobrexplotación 1970’s * Imposex 1980’s Infección por parásitos e imposex descritas anteriormente por separado * Incidencia global probablemente sobrestimada
  8. 8. Objetivos 1) Estimación de los cambios estacionales de los índices de algunos organos reproductivos (vesicula seminal y gónada en machos; y oviducto palial y gonada en hembras). 2) Análisis histologico (gonadas y vesicula seminal). 3) Comparación entre 1) y 2) para población normal y anormal. Determinar el efecto del imposex y la infección por parásitos en el ciclo reproductivo de Neptunea arthritica en la laguna de Saroma.
  9. 9. Materiales y métodos Muestreo Lugar: Saroma Lagoon Periodo: Abril 2003-Agosto 2004 Mantenimiento en estanques Periodo: Diciembre 2003- Marzo 2004 Condiciones: flujo constante de agua de mar + aire + adición de alimento
  10. 10. Materiales y métodos Determinación de los índices de los diferentes organos reproductivos Evaluados mensualmente para caracoles adultos (hembras: >75 mm, machos: >60 mm longitud total). Indice de los organos= peso del organo / peso caracol eviserado (partes blandas) Machos, testis index (TI) y seminal vesicle index (SVI) Hembras, ovary (GSI) y pallial oviduct index (POI). F V F Cg P Op Sv Dg Ag O Dg Op ♂ T ♀
  11. 11. Materiales y métodos Determinación de los índices de los diferentes organos reproductivos Estimación talla primera maduréz sexual: Hembras: > 75 mm Machos: > 60 mm
  12. 12. Female Male Recovering Recovering 300 µm 150 µm Developing Developing 300 µm 50 µm Mature Mature 300 µm 50 µm Spent Spent 300 µm 150 µm
  13. 13. Vesícula seminal Accumulating Copulating Copulating 50 µm 50 µm Spent Recovering 150 µm 50 µm
  14. 14. Infección por parásitos Ovary Presencia de una “masa amarilla” generalmente localizada en la glándula digestiva y gónada, Yellow mass suguiriendo los caracoles fueron parasitados por esporocistos (cercaria) de un tramátodo aún no descrito (Kawai et al, 1994).
  15. 15. Materiales y métodos Imposex Se dividio en 3 estados, según el desarrollo sexual del pene y el vaso deferente (Mensink et al., 1996) Estado 1: Aparición de una estructura pequeña redondeada Estado 2: Alargado en diferentes formas u estructuras Estado 3: Desarrollo de un pene curvado similar al de machos adultos pero de menor tamaño (Mensink et al., 2002)
  16. 16. Materiales y métodos Population partition Normal Non-infected Male Abnormal Parasitized Neptunea arthritica population Normal Non-infected + Imposex (stage 1-2) Female Abnormal Parasitized + Imposex stage 3 and vas deference
  17. 17. Resultados Total individuos Male/female sex ratio (0.82) significant 1065 different from 1:1 ratio (χ² = 10.4, df= 1, P < 0.05). 45.1% machos 54.9% hembras 25% parasitados 31% imposex 25% parasitados Estado 1 = 54% Sin presencia de vaso deferente Estado 2 = 30% Estado 3 = 16% Presencia de vaso deferente (37.9%) 19% imposex + infección por parásitos A negative relationship was seen between parasite infestation and the degree of imposex Data from Miranda et al., 2006
  18. 18. Ciclo reproductivo en machos Normal 5 *** Abnormal ** 4 * * *** Mean TI 3 ** 2 *** *** ** *** 1 TI y SVI de ambos grupos de caracoles tienen un ciclo reproductivo 0 inverso-sincronisado, con valores en los índices siempre menores en aquellos 1.5 Samples from tank animales considerados como anormales. * ** ** La gónada aparentemente es más afectada que la vesícula seminal por la 1 Mean SVI infección de parásitos. ** *** ** Wilcoxon test 0.5 * P > 0.05 0 ** P< 0.01 A M J J A S O N D J F M A M J J A 2003 2004 *** P< 0.001 Month
  19. 19. Ciclo reproductivo en hembras Normal 12 Abnormal 10 * *** 8 ** Mean GSI ** 6 GSI y POI de ambos grupos de caracoles muestran un ciclo reproductivo paralelo, con valores de los índices siempre menores en el grupo de caracoles 4 ** ** con anormalidades. 2 La gónada y el oviducto palial aparentan ser igualmente afectadas por la 0 Samples from tank infección de parásitos. 25 * 20 * *** * ** * Mean POI 15 *** 10 ** Wilcoxon test 5 * P > 0.05 ** P< 0.01 0 A M J J A S O N D J F M A M J J A *** P< 0.001 2003 2004 Month
  20. 20. Presencia de espermios en la glándula de la cápsula Precence of sperm (%) 100 80 60 Anormal 40 20 0 A M J J A S O N D J F A M J J A 2003 2004 Presencia deAbundant espermios en la cásula de la glándula de ambos grupos de Intermediate Absent Indeterminated caracoles fueron observados en los mismos periodos, suguiriendo que el periodo de copulación ocurre en los mismos periodos (Abril-Agosto). 100 Presence of sperm (%) 80 60 Normal 40 20 0 A M J J A S O N D J F M A M J J A 2003 2004 Month
  21. 21. Examinación microscópica de la gónada femenina Gónadas femeninas con estado 3 de imposex (16 %) Number of females in each developmental stage Month M PrD PsD Unclear n 55% muestra idénticos estados de April 2003 3 0 0 3 6 desarrollo que en gónadas normales May 1 0 0 0 1 June 0 1 0 0 1 July 0 3 1 0 4 August 1 0 0 0 1 September 0 0 0 1 1 October 0 1 0 1 2 November 1 0 0 2 3 December 0 0 1 1 2 45% muestran estados de desarrollo January 2004 0 0 0 0 0 anormales o indefinidos February 0 0 0 0 0 March 0 0 0 0 0 April 0 1 0 1 2 May 0 0 0 0 0 June 0 2 0 2 4 July 0 0 0 0 0 August 0 0 0 2 2 Ausencia de caracoles en estado Total 6 8 2 13 29 de desgaste M: Mature, PrD: Pre-developing and PsD: Post-developing stage.
  22. 22. Examinación microscópica gónadas femeninas Normal Gónadas infectadas muestran modificaciones en las proporciones y periodos en cada Developmental stages estado de desarrollo. R: Recovering PrD: Pre-developing PsD: Post-developing M: Mature No se observaron gónadas en estado de desgaste en hembras infectadas, suguiriendo I: Immature que no fueron capaces de depositar huevos aunque presentaron signos de copulación S: Spent (presencia de líquido seminal en glándula). Anormal
  23. 23. Examinación microscópica gónadas masculinas Normal Developmental stages Bajas proporciones de individuos infectados con gónadas maduras puede Recovering una R: indicar reducción de la eficiencia reproductiva de estos caracoles. D: Developing M: Mature I: Immature S: Spent Anormal
  24. 24. Examinación microscópica de la vesícula seminal Normal En machos, la vesícula seminal aparenta ser menos afectada por la infección de stages Developmental parásitos que la gónada S: Spent R: Resting A: Accumulating IM: Immature I: Indeterminate Anormal
  25. 25. Discusión y conclusión general Estudio histológico y de los índices de los órganos reproductivos: Individuos de ambos grupos muestran similar patron de su ciclo reproductivo, pero con índices de los organos reproductivos siempre menores en los individuos anormales. Modificación de los periodos de desarrollo (reducción o extención) Reducción de las proporciones de individuos en cada estado de desarrollo.
  26. 26. Discusión y conclusión general Imposex y infección por parásitos Severos casos causan reducción, destrucción o extinsión de los órganos reproductivos probablemente la razon por la cual las hembras no son capaces de depositar huevos En machos, la vesícula seminal se ve menos afectada por la infección de parásitos que la gónada debido a que los parásitos pueden encontrar condiciones menos favorables para su desarrollo (volumen).
  27. 27. Genetic variation and population structure of Neptune whelk Neptunea arthritica inferred from mitochondrial DNA analysis H1 H2 H3 Wakkanai H4 H5 Saroma Lagoon H5 H1 Rumoi H1 H6 H7 Nemuro H8 H9 Kumaishi H11 Toyoura H1 H1 H12 H6 H10 H13 Shiriuchi Aomori H1 H1 A1 Environmental toxicants are described to affect the genetic structure of natural populations, either through the direct action of the toxicant at the DNA level (direct mutating effect) or via toxicant-mediated mortality and/or limitation of the reproductive capacity (population genetic effect) (Belfiore & Anderson 2001).
  28. 28. Wakkanai Saroma Lagoon Rumoi Nemuro A Kumaishi B Toyoura A A B Shiriuchi B Aomori
  29. 29. Ambos fenómenos afectan el ciclo reproductivo de la población de Neptunea arthritica en la laguna de Saroma. Sin embargo, la infección por parásitos parece ser el fenómeno más disrruptivo basado en su frequencia (25%).
  30. 30. Muchas gracias ……..

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