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Microplastics (MPs) are widely distributed in marine environments and have been reported to cause harmful physiological effects in marine bivalves including immune modulation. While Mytilus galloprovincialis is a model species in environmental monitoring studies, little is known regarding the effects of MPs and palladium (Pd), an emerging contaminant, metal on the immune functioning of this species. In this study, gills and gland samples of specimens of M.ytilus galloprovincialis which were exposed to the same particle concentration (2.5 x 10 66 μm3μm /mL) of Control (microalgae), MP (virgin microplastics) and MP-Pd (Pd spiked microplastics) once an hour during 4 hours. Thus, mussels were exposed to 6095 ng of Pd/mussel. Samples analyzed were collected after 4 and 24 hours of exposure and after 24, 48 and 144 hours of depuration. Several innate immune activities (lysozymes, peroxidase, protease, antiprotease, and bactericidal activities) were analyzed. Our data demonstrated that after 24 hours of exposure to MP, a decrease in lysozymes and peroxidase activities occurred, but not in the bactericidal activity which increased. However, when MP-Pd was used, an increase in all these activities was observed compared to MP levels group. These data suggest that when MP are spiked with Pd, the latter compound might induce an inflammatory process that will results in higher levels of most of all the immune activities analyzed. In the gland, however, most of the activity levels were decreased upon MP-Pd treatment compared to MP levels at different time point of exposure depending on the activity. Interestingly, after 24 hours of removing the pollutants from the water, most of the activity levels in both tissues, gills and gland, were recovered to control levels, but not the bactericidal activity. Considering this impairment of the bactericidal activity against possible pathogenic bacteria, a potential threat to mussels population in a polluted scenario is highly plausible.

Marine bivalves including mussels Mytilus galloprovincialis are commonly used as sentinels for pollution monitoring and ecosystem health assessment in the coastal zones. Use of biomarkers to assess the pollution effects assumes that the effects of pollutants on the biomarkers exceed the natural background variability; yet this assumption has rarely been tested. We exposed mussels at different reproductive stages and nutritive states to two concentrations of a polycyclic aromatic hydrocarbon (fluoranthene, 3 and 60 μg L−1) for three weeks. Expression levels of the molecular biomarkers related to the detoxification and general stress response [cytochrome P450 oxidase (CYP450), glutathione S-transferases (GST-α; GST-S1; GST-S2), the multixenobiotic resistance protein P-glycoprotein (PgP), metallothioneins (MT10 and MT20), heat shock proteins (HSP22, HSP70-2; HSP70-3; HSP70-4), as well as mRNA expression of two reproduction-related genes, vitellogenin (Vitel) and vitelline coat lysin M7 (VCLM7)] were measured. The mussels’ nutrition and reproductive state affected the baseline mRNA levels of molecular biomarkers and modulated the transcriptional responses of biomarker genes to the pollutant exposure. Thus, mussel physiological state could act as a confounding factor in the evaluation of the response of pollution through molecular biomarkers. The biomarker baseline levels must be determined across a range of physiological states to enable the use of biomarkers in monitoring programs., Sí

La información recogida en este libro se estructura en dos grandes bloques, uno de Biología y Ecología del Mar Menor (capítulos 1 al 8) y otro de Condiciones fisicoquímicas e impacto de actividades humanas en la laguna (capítulos 9 al 14). El primer bloque resume buena parte de los estudios ecológicos realizados en el Mar Menor, que han servido para mejorar su conocimiento y también para cambiar antiguas asunciones sobre la naturaleza y el funcionamiento de estos ecosistemas lagunares (Capítulo 1). El segundo capítulo muestra que esta laguna alberga en zonas someras de su perímetro hábitats fundamentales para mantener y conservar tanto especies migratorias como residentes, que es necesario conocer para paliar el impacto de las actividades humanas que les afectan. En este sentido la reducción de la carga de nutrientes y contaminantes orgánicos e inorgánicos que fluyen hacia el Mar Menor puede ayudar a preservar la laguna en mejores condiciones, bien sea tratando las escorrentías (plantas de tratamiento, humedales artificiales u otras técnicas) y recuperar este agua para uso agrícola o evitar su descarga en la laguna (Capítulo 3). Estas actuaciones serán clave para la conservación de especies emblemáticas como el caballito de mar (Capítulo 4) y reducir el impacto de las proliferaciones masivas de medusas que se producen en la laguna desde 1993 (Capítulo 5). En este mismo sentido los cambios acaecidos en la laguna han favorecido la incursión de invertebrados marinos alóctonos (Capítulo 6) y han afectado a la respuesta de la dinámica poblacional de las aves acuáticas a distintas escalas (Capítulo 7). Para completar este bloque se ofrece una perspectiva histórica de la importancia que ha tenido la investigación sobre acuicultura realizada en esta laguna, que ha servido de base para su gran desarrollo actual (Capítulo 8). El segundo bloque se inicia con una evaluación del origen y evolución del Mar Menor desde el punto de vista geológico, y evidencia su vulnerabilidad ante el deterioro que puede sufrir la desaparición de la barrera de cierre y/o su colmatación (Capítulo 9). En el Capítulo 10 se describe la relevancia que tiene la interacción de los acuíferos del Campo de Cartagena con la laguna, que se produce no sólo a nivel superficial sino también subterráneo. Esta interacción permite el acceso de nutrientes a la laguna, a pesar de la cierta capacidad de depuración de los humedales que le circundan, y también de metales traza por los aportes de residuos mineros (Capítulo 11). De hecho los metales traza están presentes en los sedimentos de la laguna, y su distribución se ha caracterizado en la columna sedimentaria relacionándola con la granulometría y el contenido de materia orgánica del sedimento (Capítulo 12). Posteriormente se describe la entrada de diversos contaminantes orgánicos, incluyendo pesticidas y fármacos a través de la rambla del Albujón, y su distribución estacional en agua y sedimento de la laguna (Capítulo 13). Este segundo bloque finaliza con el Capítulo 14 en el que se describe la bioacumulación de hidrocarburos aromáticos policíclicos, pesticidas y fármacos en moluscos y peces del Mar Menor, así como los efectos biológicos que la carga contaminante que accede a través de la rambla del Albujón produce en los organismos que allí habitan. El libro concluye con un breve epílogo redactado por los editores de este libro. Instituto Español de Oceanografía, Ministerio de Economía y Competitividad Postprint

Evaluation of the annual variability of biological parameters and physiological responses used as pollution biomarkers in mussels, in 5 different sites from the Spanish Marine Pollution Monitoring Program (Mediterranean Area) which differed in both, their natural ecology and their anthropogenic pressure

Este libro recopila las aportaciones que equipos de investigación de la Universidad de Murcia, Universidad Politécnica de Cartagena, Instituto Geológico-Minero de España, Universidad de Alicante, el Instituto Español de Oceanografía y otros organismos hicieron en las Jornadas Científicas del Mar Menor, celebradas en diciembre de 2014., La información recogida en este libro se estructura en dos grandes bloques, uno de Biología y Ecología del Mar Menor (capítulos 1 al 8) y otro de Condiciones fisicoquímicas e impacto de actividades humanas en la laguna (capítulos 9 al 14). El primer bloque resume buena parte de los estudios ecológicos realizados en el Mar Menor, que han servido para mejorar su conocimiento y también para cambiar antiguas asunciones sobre la naturaleza y el funcionamiento de estos ecosistemas lagunares (Capítulo 1). El segundo capítulo muestra que esta laguna alberga en zonas someras de su perímetro hábitats fundamentales para mantener y conservar tanto especies migratorias como residentes, que es necesario conocer para paliar el impacto de las actividades humanas que les afectan. En este sentido la reducción de la carga de nutrientes y contaminantes orgánicos e inorgánicos que fluyen hacia el Mar Menor puede ayudar a preservar la laguna en mejores condiciones, bien sea tratando las escorrentías (plantas de tratamiento, humedales artificiales u otras técnicas) y recuperar este agua para uso agrícola o evitar su descarga en la laguna (Capítulo 3). Estas actuaciones serán clave para la conservación de especies emblemáticas como el caballito de mar (Capítulo 4) y reducir el impacto de las proliferaciones masivas de medusas que se producen en la laguna desde 1993 (Capítulo 5). En este mismo sentido los cambios acaecidos en la laguna han favorecido la incursión de invertebrados marinos alóctonos (Capítulo 6) y han afectado a la respuesta de la dinámica poblacional de las aves acuáticas a distintas escalas (Capítulo 7). Para completar este bloque se ofrece una perspectiva histórica de la importancia que ha tenido la investigación sobre acuicultura realizada en esta laguna, que ha servido de base para su gran desarrollo actual (Capítulo 8). El segundo bloque se inicia con una evaluación del origen y evolución del Mar Menor desde el punto de vista geológico, y evidencia su vulnerabilidad ante el deterioro que puede sufrir la desaparición de la barrera de cierre y/o su colmatación (Capítulo 9). En el Capítulo 10 se describe la relevancia que tiene la interacción de los acuíferos del Campo de Cartagena con la laguna, que se produce no sólo a nivel superficial sino también subterráneo. Esta interacción permite el acceso de nutrientes a la laguna, a pesar de la cierta capacidad de depuración de los humedales que le circundan, y también de metales traza por los aportes de residuos mineros (Capítulo 11). De hecho los metales traza están presentes en los sedimentos de la laguna, y su distribución se ha caracterizado en la columna sedimentaria relacionándola con la granulometría y el contenido de materia orgánica del sedimento (Capítulo 12). Posteriormente se describe la entrada de diversos contaminantes orgánicos, incluyendo pesticidas y fármacos a través de la rambla del Albujón, y su distribución estacional en agua y sedimento de la laguna (Capítulo 13). Este segundo bloque finaliza con el Capítulo 14 en el que se describe la bioacumulación de hidrocarburos aromáticos policíclicos, pesticidas y fármacos en moluscos y peces del Mar Menor, así como los efectos biológicos que la carga contaminante que accede a través de la rambla del Albujón produce en los organismos que allí habitan. El libro concluye con un breve epílogo redactado por los editores de este libro.

La presentación muestra la expresión de diferentes biomarcadores de contaminación en mejillones de diferentes edades y como su respuesta, tras la exposición a un hidrocarburo (fluoranteno), se ve condicionada con el envejecimiento del individuo.

Resumen Este trabajo resume las investigaciones realizadas por el IEO sobre el estudio de la presencia ambiental de contaminantes persistentes y de sus efectos biológicos en bivalvos del Mar Menor. La bioacumulación de hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAHs), pesticidas organoclorados (POCs) y bifenilos policlorados (PCBs) se caracterizó en berberechos, ostras y nacra de nueve zonas de la laguna del Mar Menor, con diferentes fuentes de contaminación y condiciones hidrodinámicas. Teniendo en cuenta todas las muestras de bivalvos, las concentraciones de PAHs oscilaron entre 8,98 y 370 µg kg-1 peso seco (p.s.), los de PCBs entre 0,15 y 42,36 µg kg-1 p.s. y los de POCs como compuestos dicloro-difenilos (DDXs) desde valores indetectables hasta 240,6 µg kg-1 p.s., donde p,p'-DDE mostró ser la fracción principal. No existieron variaciones estacionales significativas en las concentraciones de estos contaminantes, excepto en algunas áreas específicas. Los niveles de PAHs, PCBs y POCs detectados en estos bivalvos fueron más bajos que los criterios de evaluación ambiental de OSPAR/MED POL, a excepción de las concentraciones de p,p'-DDE detectado en bivalvos situados cerca de la rambla de El Albujón. Se detectaron importantes diferencias entre especies, de modo que las ostras y las nacras presentaron unas concentraciones de contaminantes orgánicos mayores que los berberechos. Los efectos biológicos de la contaminación agrícola y urbana en la laguna se evaluaron a partir de la medida de distintos biomarcadores en una especie de bivalvo característica de la zona, la almeja fina, Ruditapes decussatus. Los biomarcadores seleccionados estaban relacionados con efectos neurotóxicos (inhibición de la acetilcolinesterasa, AChE), estrés oxidativo (catalasa, CAT, glutatión reductasa, GR y la peroxidación lipídica, LPO), la capacidad de biotransformación de xenobióticos (glutatión S-transferasa, GST) y el estrés fisiológico (Potencial de crecimiento, SFG). Estos biomarcadores se midieron en las almejas trasplantadas en cuatro sitios de la laguna (dos sitios de referencia y dos sitios afectados por la dispersión del efluente de la rambla de El Albujón), durante períodos de exposición de 7 y 22 días. El análisis estadístico (PCA) mostró que las almejas trasplantadas durante 22 días en las proximidades de la rambla tenían bajos niveles de niveles de AChE y SFG, así como altos valores de las actividades GR y GST. Estos resultados demuestran la presencia de neurotoxicidad y estrés oxidativo en las almejas trasplantadas en sitios afectados por la dispersión del efluente de El Albujón. Para completar este trabajo toxicología tradicional se caracterizaron los perfiles metabolómicos en estos organismos trasplantados, identificándose las alteraciones producidas por la exposición a los contaminantes agrícolas/urbanas, sobre las rutas metabólicas relacionadas con la obtención de energía en la célula, el metabolismo proteico y el equilibrio osmótico. Centenario del IEO

Marine organisms are highly seasonal animals in relation to their physiology which depends, among other factors, on their annual cycle of reproduction. In bivalves, reproductive cycle is regulated by two main environmental factors: temperature and food availability. Specifically, bivalves are undergoing high variable environmental conditions. Integrated pollution monitoring carried out by the IEO along the N-NW coast of Spain has evidenced that the variability of the environmental conditions produce spatial differences in mussel condition which seems to mask the biomarker responses to pollution. Thus, there is a need to study the natural variability of biological responses used as pollution biomarkers at different seasons and in different habitats in order to establish an adequate link between chemical pollution and biological responses. This study aims to assess the natural variability of some biomarker responses on the mussel Mytilus galloprovincialis in 5 different sites from the Spanish Marine Pollution Monitoring Program which are differentiated in their natural ecology and their anthropogenic pressure. The potential influence of environmental and endogenous factors that can cause biomarker´s seasonal fluctuations was examined. Biomarkers analyzed in this study are considered among the most usefull biological tools applied in pollution monitoring programs, including exposure indicators (superoxide dismutase –SOD-, catalase –CAT-, glutathione reductase –GR-, glutathione peroxidase –GPx-, glutathione-s-transfersase –GST-) and a damage indicator (lipid peroxidation –LPO-). Mussel biological characterization from a histological and anatomical point of view was also performed. Results evidenced that biomarkers were clearly influenced by the annual cycle (all of them were affected by the season) but also significant differences between sites were found in some biomarkers (GR and GST). Thus, not only environmental but also endogenous factors must be considered in monitoring programs in the study of biomarkers responses. Society of Environmenta Toxicology and Chemistry (SETAC)

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During 2013-14 wild mussels were bimonthly sampled in five stations along the Spanish Atlantic coast in order to assess any temporal variation in the concentration of parent PAHs. The sampling stations selected (Oia, Raxó, Mera, Avilés and Pedreña) included both polluted and unpolluted sites and tried to reflect the different situations in the area (coastal and more estuarine waters). The samples were shipped to the lab and three homogenates from each site were prepared and frozen until analysis. 13 parent PAHs were quantified using HPLC with fluorescence detection. In general, the highest concentrations were found in the January-March sampling, during the pre-spawning period. PAHs contents were related to mussel biochemical composition, mainly carbohydrates and lipids, and to mussel reproductive stage. In general the 4-ring PAHs is the most abundant group of PAHs. The input of the HMW PAHs (4-5 rings) to the total PAH burden generally increases in the winter months probably due to both different sources in that season (building heatings) and the remobilization of sediments.

The Mar Menor is a coastal lagoon threatened by the development of intensive agriculture in the surrounding areas. Large amounts of pesticides from these areas are discharged into El Albujón, a permanent watercourse flowing into the lagoon. We have used a multi-biomarker approach to assess the biological effects arising in bivalve species affected by agricultural pollution. Biomarkers indicative of neurotoxicity (acetylcholinesterase, AchE), oxidative stress (catalase, CAT; glutathione reductase, GR and lipid peroxidation, LPO), phase II biotransformation of xenobiotics (glutathione S-transferase, GST) and physiological stress (scope for growth, SFG) were measured in clams transplanted to four sites of the lagoon (two reference sites and two sites affected by the dispersion of the effluent of the El Albujón), for exposure periods of 7 and 22 days. The hazards of this effluent were also examined by simultaneously measuring up to 83 contaminants (pesticides, PCBs, PAHs and others) in samples of fresh water from the watercourse mouth and seawater from the deployed sites, as well as the bioaccumulation of organochlorinated compounds and PAHs in the transplanted animals. Biomarker responses showed marked differences between reference and affected sites after 7 and 22 days. However it was only after 22 days that Principal Component Analysis (PCA) of the biomarker responses distinguished between clams deployed in sites affected by the dispersion of the effluent of the watercourse and those from the reference sites. The chemical analysis of water showed high concentrations of pesticides close to El Albujón watercourse mouth, with the greatest input flux corresponding to the organophosphate chlorpyrifos, followed by pendimethalin and naphthalene, and at lower levels acenaphthene, terbuthylazine-desethyl and chlorpyrifos-methyl. In this regard, PCA analysis showed that the biological effects of the mixture of pesticides in caged clams after 22 days were reduced levels of AchE and SFG and increased levels of GR and phase II GST activity. An Integrated Biomarker Response index was calculated from the combination of these biomarkers, proving useful for the assessment of the impact of agricultural pollution in caged clams., SI