Dosis sub-letales de Imidacloprid, y el estrés en la colmena

Las abejas fueron expuestas a diferentes concentraciones del producto durante un período de 40 días. Junto a estas variables, se realizó una comparación de campo de laboratorio.

En este estudio, se analizaron diferentes efectos dependientes del contexto de la exposición a Imidacloprid en la respuesta de la abeja melífera. Las abejas fueron expuestas a diferentes concentraciones del producto durante un período de 40 días. Junto a estas variables, se realizó una comparación de campo de laboratorio.
La influencia de la exposición crónica en los niveles de expresión génica se determinó utilizando un microarray desarrollado internamente dirigido a diferentes genes relacionados con la inmunidad y desintoxicación para determinar los cambios en la expresión génica relacionados con el estrés.
Se trata de un insecticida neurotóxico que actúa sobre los receptores de acetilcolina nicotinérgicos del sistema nervioso central de los insectos y pertenece a la clase de productos químicos llamados neonicotinoides. Estos muestran una alta actividad insecticida y se usan contra una amplia gama de plagas agrícolas. Sin embargo, debido a su actividad contra organismos no objetivo, entre los que se encuentran los insectos polinizadores, en particular las abejas, son objeto de debate en diferentes partes del mundo, señala un trabajo científico desarrollado por Dirk de Graaf, que nuestro medio presenta periodísticamente.

Las abejas melíferas están expuestas a estos químicos a lo largo de la temporada de forrajeo de varias maneras, aunque la intoxicación generalmente no alcanza el nivel agudo y se ha informado en el contexto de la deriva y pulverización del polvo, se puede atribuir un efecto más común y mucho mayor a la exposición sub-letal de estos neonicotinoides. Aunque no muestra un efecto inmediato sobre la vida de las abejas, el resultado de la exposición es bastante sutil, con claras consecuencias conductuales y fisiológicas para las abejas. Muchos estudios recientes han demostrado que dosis bajas de Imidacloprid también tienen efectos subletales a nivel de colonia. La dinámica de una colonia de abejas melíferas es el resultado de una amplia gama de cambios fisiológicos y de comportamiento, como el desarrollo de la cría y la población a lo largo del tiempo. Estas variables predicen la capacidad de la colonia para sobrevivir durante el invierno y reproducirse. El Imidacloprid en concentraciones sub-letales causó efectos adversos sobre la fecundidad de la abeja reina y el comportamiento con el funcionamiento de colonias a corto plazo como resultado. Junto con la dinámica de la colonia, el desarrollo de tejidos particulares como las glándulas hipofaríngeas (HPG) de las abejas (las glándulas productoras de la jalea real) se considera un indicador sólido de fracaso fisiológico del desarrollo debido a la exposición a plaguicidas. El desarrollo de HPG comienza muy temprano en la vida de las abejas melíferas adultas, y las glándulas alcanzan su tamaño y peso máximos cuando las abejas melíferas tienen entre 8-12 días de vida.

Las abejas melíferas están principalmente expuestas a los productos químicos que los apicultores administran voluntariamente para controlar el ácaro Varroa, y hay varios informes científicos que describen el efecto de los acaricidas en las abejas a nivel molecular. Los productos químicos como el Timol, el Cumafós y el Ácido Fórmico son capaces de alterar las vías de desintoxicación, los procesos inmunes y la expresión de algunos genes del desarrollo. Sin embargo, los primeros informes sobre el efecto molecular de los fungicidas y pesticidas en las abejas, se centraron en su etapa larval solamente. Los fungicidas Myclobutanil y Chlorothalonil causaron elevación de la expresión de la enzima activadora de Prophenoloxidase, un producto final inmune, mientras que Imidacloprid fue responsable de la regulación positiva de la expresión del gen Hsp70. Estos cambios menos pronunciados después de la exposición a sustancias químicas exógenas entraron en conflicto de alguna manera con los efectos subletales que estos productos químicos pueden causar. En un estudio reciente sobre abejas adultas con un enfoque imparcial donde las abejas estuvieron crónicamente expuestas a los insecticidas Fipronil o Imidacloprid, no se observó un impacto significativo en las enzimas desintoxicantes, sin embargo, algunos genes relacionados con el sistema inmune fueron regulados negativamente.

Resultados

Las abejas melíferas en jaulas tratadas con 5 ppb y 200 ppb de Imidacloprid tuvieron una tasa de supervivencia similar a la de las abejas no tratadas (Fig. 1), confirmando que ambas concentraciones eran sub-letales. Sin embargo, un patrón diferente apareció en el campo cuando se evaluó el desarrollo de colonias en términos de número de células de cría y abejas adultas, donde se detectaron diferencias significativas entre los grupos tratados (Fig. 2). En particular, aunque todos los grupos comenzaron con un número similar de células de cría, 40 días después quienes habían recibido más aplicación del producto estaban criando un número bastante menor. Por su parte, el número de abejas adultas en todos los grupos fue similar después de 20 días de exposición a Imidacloprid. Sin embargo, después de 40 días de exposición, el grupo F200 aumentó solo con 18% en comparación con 150% en las colonias de control y 104% en las colonias F5.
Diferentes experimentos han documentado que varios productos neonicotinoides son tóxicos para las abejas. Dependiendo de la cantidad de exposición a los neonicotinoides, el efecto sobre las abejas puede ser letal o subletal. Los neonicotinoides también han sido implicados, junto con los fungicidas, en deprimir el sistema inmune de las abejas o aumentar su susceptibilidad a las infecciones biológicas. Muchos de estos estudios se realizaron en condiciones de laboratorio o en semicampo, pero ninguno en campo abierto. El estudio actual mostró claramente que la reacción específica de una abeja melífera en un tratamiento es más compleja y depende de varios factores.

El efecto del Imidacloprid sobre la glándula hipofaríngea

El tamaño de los HPG medidos como diámetro de acini es una indicación de la actividad de la glándula y refleja la cantidad de proteínas producidas. Los diferentes tratamientos bajo condiciones de laboratorio versus campo indujeron un impacto diferente en el tamaño de los HPG. Los diámetros de los acinos de los grupos de control (tanto en el laboratorio como en el campo) estaban en correspondencia con los determinados en estudios anteriores. En las jaulas, el tamaño de las glándulas de las abejas expuestas a Imidacloprid fue significativamente menor que el control, pero independiente de la concentración administrada. El efecto de Imidacloprid, incluso a una concentración muy baja, redujo la HPG de manera espectacular, lo que no permite una mayor reducción a concentraciones más altas. Sin embargo, en el campo, el efecto decreciente en el tamaño de las glándulas está directamente relacionado con la concentración expuesta, lo que puede explicarse por la expresión de reacciones de desintoxicación por parte de las abejas melíferas en su entorno natural. Claramente, el efecto observado del factor estresante en el estudio fue más evidente y agudo en el laboratorio que en el campo. Esto puede explicarse en parte por el hecho de que las abejas en el campo también tienen acceso a alimentos no contaminados que dieron como resultado una posible dilución de Imidacloprid en condiciones de campo, lo que no se aplica en estudios de laboratorio. Resultados similares sobre la respuesta a la dosis en el campo han sido demostrados en otros estudios que se refieren al desarrollo de colonias y la superestructura de la reina o al contenido de proteínas de las abejas. También es posible que la dilución de la contaminación sea más evidente cuando el estresor se aplica a bajas concentraciones (por ejemplo, 5 ppb), lo cual está de acuerdo con la observación de que el tamaño de las glándulas está correlacionado con la concentración expuesta en el campo y no en el laboratorio.
Como resultado de la reducción de los HPG, se produjeron menos crías que condujeron a una población más pequeña más adelante. Esto vincula un efecto fisiológico a nivel individual con un efecto de rendimiento a nivel de colonia. El tamaño decreciente de la glándula sigue el mismo patrón que la disminución de la cría/población producida más tarde que respalda esta idea. En el campo, la cantidad óptima de jalea real producida por las glándulas HPG es esencial para el máximo desarrollo de la cría y la población. Las concentraciones sub-letales de pesticidas pueden llevar al colapso de la colonia o a la disminución debido al fracaso de la búsqueda de alimento en las abejas melíferas que inducen una transformación más temprana de las abejas lactantes a las recolectoras para compensar la pérdida. El tamaño de las glándulas disminuye naturalmente cuando las abejas lactantes comienzan a buscar alimento y la exposición a plaguicidas también induce a la reducción directa de glándulas. Los pesticidas pueden inducir una transformación más temprana de las obreras recolectoras, lo que también reduce la duración de vida.

 

La curva de supervivencia de las abejas melíferas en el experimento de la jaula

La curva de supervivencia de las abejas melíferas en el experimento de la jaula durante 20 días. C0: experimento de la jaula con abejas melíferas no tratadas; C5: experimento de jaula con abejas melíferas tratadas con 5 ppb de imidacloprid; C200: experimento de jaula con abejas melíferas tratadas con 200 ppb de imidacloprid (promedio de abejas en 3 jaulas por tratamiento).

 

 

Dinámica poblacional de colonias

Diferencias en la cría y población de colonias después de 20 y 40 días de tratamiento con imidacloprid, en el campo. Un número diferente de * y letras diferentes sobre las barras indican diferencias significativas entre los grupos. F0: experimento de campo no tratado; F5: experimento de campo tratado con 5 ppb de imidacloprid; F200: experimento de campo tratado con 200 ppb de imidacloprid (promedio de 10 colonias por tratamiento).

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