Biomarkers of physiological responses of Octopus vulgaris to different coastal environments in Mallorca

Abstract

[eng] The increase of organic pollutants and metals in seawater could produce several harmful biological effects on marine organisms by enhancing the production of reactive oxygen species (ROS). In marine species, oxidative stress mechanisms have been studied by measuring antioxidant enzyme activities and oxidative damages in tissues. In the case of common octopus (Octopus vulgaris), it seems they have the ability to control oxidative damage by triggering an antioxidant enzyme response in the digestive gland. Therefore, the aim of this work was to analyze the response of a set of antioxidant enzyme activities, such as superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), glutathione Stransferase (GST), glutathione peroxidase (GPX) and glutathione reductase (GR), as well as the oxidative damage in lipids (by Malondialdehyde -MDA- determination) and metallothionein (MT) concentrations in the digestive gland of O. vulgaris. These biomarkers allowed us to compare the physiological status of O. vulgaris individuals from three different coastal areas of Mallorca with different degree of human activities or impacts (i.e one marine reserve area and two anthropogenic areas). Thus, SOD, CAT and GST activity levels and MT concentration were significantly lower in the Marine Reserve of Palma Bay compared to the other two anthropogenic coastal areas: Magaluf (> SOD, >GST, >MT) and Andratx Harbour (>CAT, >MT). On the other hand, no significant differences were observed among groups for the other biomarkers as well as no significant differences were observed in MDA levels. This is the first study assessing the levels of the oxidative stress biomarkers on O. vulgaris in the Mediterranean Sea, but also the results confirm the usefulness of such biomarkers to assess diverse environmental pollution effects on this relevant ecological and commercial species.

[spa] El aumento de contaminantes orgánicos y de metales pesados en el agua del mar podría producir efectos biológicos perjudiciales en los organismos marinos mediante el aumento de la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS). Dichos mecanismos de estrés oxidativo se han estudiado en diversas especies marinas analizando los niveles de actividad de enzimas antioxidantes, así como el daño oxidativo en lípidos de los tejidos. En el caso del pulpo (Octopus vulgaris), esta especie parece tener la capacidad de paliar el daño oxidativo desencadenando la respuesta del sistema de enzimas antioxidantes en la glándula digestiva. Por tanto, el objetivo de este estudio es estudiar los niveles de actividad de enzimas antioxidantes, como superóxido dismutasa (SOD), catalasa (CAT), glutatión S-transferasa (GST), glutatión peroxidasa (GPX) y glutatión reductasa (GR), así como el daño oxidativo en lípidos (mediante la determinación de Malondialdehído -MDA-) y la concentración de metalotioneínas (MT) en la glándula digestiva de O. vulgaris. Estos biomarcadores nos han permitido comparar el estado fisiológico de O. vulgaris procedentes de tres zonas costeras de Mallorca con diferente grado de actividad o impacto humano (un área marina protegida y dos áreas sometidas a actividades antropogénicas). Los niveles de actividad de SOD, CAT y GST y la concentración de MT resultaron ser significativamente más bajos en la Reserva Marina de la Bahía de Palma en comparación con Magaluf (>SOD, >GST, >MT) y el Puerto de Andratx (>CAT, >MT). Por otro lado, no se observaron diferencias significativas entre ninguno de los grupos para el resto de biomarcadores, así como tampoco se observaron diferencias en los niveles de MDA. Este es el primer estudio en evaluar estos biomarcadores de estrés oxidativo en O. vulgaris en las costas del Mar Mediterráneo y los resultados obtenidos confirman el uso de ciertos biomarcadores para evaluar los posibles efectos de la contaminación ambiental en una especie de relevancia ecológica y comercial como es el pulpo común.