Επιπτώσεις του υδραργύρου στα ψάρια

Ο υδράργυρος προέρχεται, με φυσικό τρόπο, από δασικές πυρκαγιές και ηφαιστειακές εκρήξεις. Λόγω της εκβιομηχάνισης, της καύσης ορυκτών καυσίμων και της εξόρυξης, καθώς και της χρήσης μυκητοκτόνων, ηλεκτρονικού εξοπλισμού, μπαταριών και άλλων αντικειμένων, η μόλυνση του περιβάλλοντος με τοξικά βαρέα μέταλλα, όπως ο υδράργυρος, αυξήθηκε ραγδαία από τον 20ο αιώνα και έπειτα. Ο υδράργυρος μπορεί να εισέλθει στο σώμα των ψαριών μέσω της τροφής μέσω του πεπτικού σωλήνα, του δέρματος και των βραγχίων.

Σύμφωνα με την Υπηρεσία Προστασίας του Περιβάλλοντος των Ηνωμένων Πολιτειών (EPA) και τον Οργανισμό Τοξικών Ουσιών και Μητρώου Νοσημάτων (ATSDR), σήμερα ο υδράργυρος είναι ένα από τα πιο τοξικά βαρέα μέταλλα, τρίτο κατά σειρά στη λίστα των επικίνδυνων ουσιών του περιβάλλοντος, μετά τον μόλυβδο και το αρσενικό. Εκτός από τη βασική μορφή του, ο υδράργυρος συναντάται και στην ιοντική μορφή, ύστερα από μεθυλίωση του ανόργανου υδραργύρου, διαδικασία που πραγματοποιούν μικροοργανισμοί όπως τα αναερόβια βακτήρια. Ο μεθυλικός υδράργυρος είναι η πιο τοξική χημικά μορφή υδραργύρου και το 70-100% του υδραργύρου που υπάρχει στο σώμα του ψαριού είναι μεθυλιωμένης μορφής.

Υδράργυρος ανιχνεύθηκε σε όλα τα δείγματα(100%) που αναλύθηκαν κατά τη μελέτη των Djedjibegovic et al. (2020) σε εμπορικά ψάρια και θαλασσινά. Η περιεκτικότητα σε μέταλλα ήταν μέγιστη του υδραργύρου, κατά σειρά υδράργυρος > κάδμιο > μόλυβδος (Hg > Cd > Pb) στα περισσότερα είδη, εκτός από το μπλε μύδι (Pb > Cd > Hg) και την ινδική λευκή γαρίδα (Hg > Pb > Cd). Η περιεκτικότητα σε υδράργυρο πάνω από το μέγιστο επίπεδο κατάλοιπων (MRL, maximum residue level) βρέθηκε μόνο σε ένα δείγμα σκουμπριού του Ατλαντικού (Atlantic mackerel).

Η ποσότητα αντοχής υδραργύρου στα ψάρια και στα άλλα θαλασσινά εξαρτάται από το είδος του οργανισμού και τα επίπεδα ρύπανσης στο περιβάλλον του. Μερικά ψάρια περιέχουν εξαιρετικά υψηλή περιεκτικότητα σε υδράργυρο, με το 27% των ψαριών από 291 ρεύματα γύρω από τις Ηνωμένες Πολιτείες να περιέχουν περισσότερο από το συνιστώμενο όριο (Scudder et al., 2009). Για παράδειγμα, η θανατηφόρα συγκέντρωση ανόργανου υδραργύρου για τους σολομούς είναι 0,3-1,0 mg/L και για τα κυπρινοειδή 0,2-4 mg/L, ενώ η θανατηφόρα συγκέντρωση οργανικών ενώσεων υδραργύρου είναι αντίστοιχα 0,025-0,125 mg/L και 0,20-0,70 mg/L (Garai et al., 2021).

Τα επίπεδα υδραργύρου έδειξαν σημαντικές θετικές συσχετίσεις με το μέγεθος των ψαριών για δέκα από τα είδη, άρα φαίνεται πως το μέγεθος ήταν ο καλύτερος προγνωστικός δείκτης των επιπέδων υδραργύρου. Γενικά, τα μεγαλύτερα και μακρόβια ψάρια τείνουν να περιέχουν τον περισσότερο υδράργυρο (Storelli and Marcotrigiano, 2000). Στα μεγαλύτερα ψάρια παρατηρείται η γνωστή βιοσυσσώρευση, καθώς τείνουν να τρώνε πολλά μικρότερα ψάρια, τα οποία περιέχουν μικρές ποσότητες υδραργύρου και αφού δεν αποβάλλεται εύκολα από το σώμα τους, τα επίπεδα συσσωρεύονται με την πάροδο του χρόνου.

Ο υδράργυρος έχει υψηλή συγγένεια με τις πρωτεΐνες, με αποτέλεσμα περισσότερο από το 90% του συνολικού υδραργύρου να συσσωρεύεται στους μύες των ψαριών και, λόγω του χαμηλού ρυθμού απέκκρισης του μεθυλικού υδραργύρου, υψηλή συγκέντρωση υδραργύρου βρίσκεται επίσης στο αίμα. Επιπλέον, ως τόπος αποθήκευσης, αποτοξίνωσης ή ανακατανομής του υδραργύρου λειτουργεί το συκώτι. Πορείες που δύναται να ακολουθήσει ο υδράργυρος εντός του σώματος του ιχθύ, σύμφωνα με τους Garai et al. (2021), είναι οι εξής τρεις:

1. Νεφρός ➜ συκώτι ➜ μύες ➜ βράγχια
2. Βράγχια ➜ νεφροί ➜ μύες ➜ ήπαρ ➜ έντερο
3. Μύες ➜ συκώτι ➜ νεφρός ➜ κεφάλι

Ο μεθυλικός υδράργυρος, επομένως, έχει την ικανότητα να διασχίσει τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό λόγω της λιπόφιλης φύσης του και μπορεί να συσσωρευτεί στο νευρικό σύστημα των ψαριών, με αποτέλεσμα να προκαλεί δομικές, φυσιολογικές και βιοχημικές αλλοιώσεις στο νευρικό σύστημα των ψαριών. Δικαιολογημένα, λοιπόν, θεωρείται ως η πιο νευροτοξική ένωση. Επιπλέον, ο υδράργυρος, επηρεάζοντας τη διαμόρφωση των πουρινών, των πυριμιδινών και των νουκλεϊκών οξέων, έχει την ικανότητα να επιδράσει και στη φυσική ιδιότητα και τη δομική ακεραιότητα της κυτταρικής μεμβράνης. Ακόμη, ο υδράργυρος μπορεί να προκαλέσει σχηματισμό ελεύθερων ριζών (Lushchak, 2016), οι οποίες μπορεί να συμβάλλουν στην ανάπτυξη αιμολυτικής αναιμίας.

Η μελέτη των Burger και Gochfeld (2011), εξετάζοντας τα επίπεδα υδραργύρου και σεληνίου στους μυς 19 ειδών ψαριών, επέδειξε ότι περίπου το 30% ψαριών που αλιεύονται στην ακτή του New Jersey είχαν επίπεδα υδραργύρου υψηλότερα από 0,5 parts per million (ppm), ένα επίπεδο που θέτει σε κίνδυνο την ανθρώπινη υγεία για τους συχνούς τελικούς καταναλωτές, όπως τον άνθρωπο. Ειδικότερα, τα μέσα επίπεδα υδραργύρου κυμαίνονταν από 0,01 ppm (Brevoortia tyrannus) έως 1,83 ppm (Mako Shark, Isurus oxyrinchus), με τη χαμηλότερη κατηγορία επιπέδων υδραργύρου να κυμαίνεται στα 0,13 ppm, σε μόνο 5 είδη ψαριών. Ο ερυθρός τόνος (Thunnus thynnus), το γαλαζόψαρο (Pomatomus saltatrix) και το ριγέ λαβράκι (Morone saxatilis) αποτελούν τα είδη που παρατηρήθηκε να έχουν γενικά μέτρια έως χαμηλή συγκέντρωση υδραργύρου.

Οι Keva et al. (2017) ανακάλυψαν στοιχεία διακύμανσης καθ’ όλη τη διάρκεια του έτους στις συγκεντρώσεις του συνολικού υδραργύρου στο συκώτι και στους μυϊκούς ιστούς του Coregonus lavaretus. Η εποχιακή συγκέντρωση του συνολικού υδραργύρου του ήπατος και των μυών ήταν υψηλότερη τον χειμώνα και χαμηλότερη τους καλοκαιρινούς μήνες. Αυτό θα μπορούσε να οφείλεται στη διατροφική αλλαγή των ψαριών στα τέλη του καλοκαιριού, από τα μακροασπόνδυλα της παράκτιας βενθικής ζώνης με χαμηλή συγκέντρωση συνολικού υδραργύρου, στο πελαγικό ζωοπλαγκτόν υψηλής συγκέντρωσης συνολικού υδραργύρου (Kahilainen et al., 2017). Η αλλαγή αυτή πιθανότατα να οδηγούσε σε αύξηση της συγκέντρωσης συνολικού υδραργύρου, με αποτέλεσμα να εμφανίζεται αρχικά στο μεταβολικά ενεργό ήπαρ κι επακόλουθα στους μύες. Μία εναλλακτική υπόθεση των ίδιων επιστημόνων προτείνει πως υπάρχουν εποχιακές αλλαγές στη συγκέντρωση συνολικού υδραργύρου των μυϊκών και ηπατικών ιστών, λόγω αλλαγών στις κλίσεις βιοσυσσώρευσης και τις κλίσεις της παλινδρόμησης υδραργύρου μεταξύ αυτών των δύο ιστών.

Μία τρίτη υπόθεση εισηγήθηκε πως εάν η εποχή είναι ένας σημαντικός καθοριστικός παράγοντας των συγκεντρώσεων συνολικού υδραργύρου, έπρεπε να εντοπίζονται εποχιακοί παράγοντες και σταθερές αναλογίες ισοτόπων σε μοντέλα πολλαπλής γραμμικής παλινδρόμησης στους μύες και στο ήπαρ, επιπροσθέτως των χαρακτηριστικών που σχετίζονται με το μέγεθος του μεμονωμένου ψαριού. Όμως, η βιοσυσσώρευση και η θετική σχέση της συγκέντρωσης συνολικού υδραργύρου μεταξύ μυών και ήπατος κορυφώθηκαν το χειμώνα και εμφάνισαν ύφεση το καλοκαίρι, με αποτέλεσμα να υποστηρίζεται η δεύτερη υπόθεση, άρα η συγκέντρωση υδραργύρου μεταξύ ιστών, πραγματοποιείται και εντός του οργανισμού των ιχθύων, δίχως επίδραση περιβαλλοντικών παραγόντων.

Η έρευνα των Gashkina et al. (2020) στο Bol’shaya Imandra απέδειξε τη σχέση μεταξύ αλατότητας και συγκέντρωσης υδραργύρου στα ψάρια. Γενικά, η αλατότητα του νερού, συμπεριλαμβανομένης της σκληρότητας του νερού, έχει αποδειχθεί ότι ρυθμίζει την τοξικότητα μετάλλων, όπως του υδραργύρου. Με την αλατότητα του νερού στο Bol’shaya Imandra να έχει μειωθεί, παρατηρήθηκε αυξημένη συσσώρευση υδραργύρου στο ήπαρ των ψαριών και, κατ’ επέκταση, προχωρημένο στάδιο ηπατοτοξικότητας, λόγω της χρόνιας έκθεσης σε υδράργυρο. Σύμφωνα με τα μοντέλα ανακατανομής μετάλλων, ραγδαία αύξηση στο στάδιο της ηπατικής νόσου συνοδεύεται από αυξημένη συσσώρευση υδραργύρου στο ήπαρ (Gashkina, 2017).

Η έκθεση στον υδράργυρο μπορεί να προκαλέσει σοβαρά προβλήματα υγείας και στους ανθρώπους που καταναλώνουν συχνά ψάρια εκτεθειμένα σε υδράργυρο. Η μελέτη των Yokoo et al. (2003) σε 129 Βραζιλιάνους ενήλικες, απέδειξε ότι τα υψηλότερα επίπεδα υδραργύρου στα μαλλιά συσχετίζονται με τις μειωμένες λεπτές κινητικές δεξιότητες, καθώς και την έλλειψη μνήμης και προσοχής. Μετέπειτα μελέτες συνέδεσαν την έκθεση σε βαρέα μέταλλα, όπως ο υδράργυρος, με καταστάσεις όπως το Αλτσχάιμερ, το Πάρκινσον, τον αυτισμό, την κατάθλιψη και το άγχος (Zahir et al., 2005), υποθέσεις που απαιτούν περεταίρω μελέτη για επιβεβαίωση.

Κατά μέσο όρο, μια δίαιτα που περιλαμβάνει ποικιλία ψαριών και θαλασσινών, καθώς και τα συνιστώμενα ποσοστά κατανάλωσης, είναι απίθανο να αποτελεί σημαντικό κίνδυνο λόγω της πρόσληψης βαρέων μετάλλων στον ενήλικο πληθυσμό. Βέβαια, δε δύναται να αποκλειστεί ο κίνδυνος για την υγεία για συχνούς καταναλωτές. Ωστόσο, τα διατροφικά οφέλη των ψαριών φαίνεται να υπερτερούν των κινδύνων από την έκθεση στον υδράργυρο, αρκεί να μετριάζετε η κατανάλωση ψαριών με υψηλή περιεκτικότητα στο μέταλλο αυτό. Ειδικότερα, δεν συνιστάται η κατανάλωση ψαριών για επιλεγμένες ομάδες πληθυσμού, όπως τα παιδιά, τις γυναίκες σε αναπαραγωγική ηλικία, τις έγκυες γυναίκες και τις θηλάζουσες μητέρες.

Παραδείγματα επιπτώσεων υδραργύρου σε είδη ιχθύων

Στο αφρικανικό γατόψαρο Clarias gariepinus, η τοξικότητα του οξειδίου του υδραργύρου επέφερε σημαντική αύξηση των επιπέδων του ορού του φλοιού, της χοληστερόλης, της ασπαρτικής αμινοτρανσφεράσης, της αμινοτρανσφεράσης της αλανίνης, του αλκαλικού φωσφόρου, της ουρίας και της κρεατινίνης, καθώς και σημαντική μείωση στην τιμή της αιμοσφαιρίνης και του αιματοκρίτη (Mona et al., 2011).

Σύμφωνα με τους Zhang et al. (2016), όταν ψάρια ζέβρα εκτέθηκαν σε ανόργανο υδράργυρο, παρατηρήθηκε ιστολογική αλλοίωση και οξειδωτικό στρες στις γονάδες τους. Επίσης, η τοξικότητα του υδραργύρου διέκοψε τη μεταγραφή των γονιδίων του άξονα Υποθαλάμου – Υπόφυσης – Γονάδων (HPG, Hypothalamic – Pituitary – Gonadal) και μετέβαλλε τα επίπεδα ορμονών φύλου σε ενήλικα ψάρια ζέβρα.

Στη μελέτη των Vergilio et al. (2013), το αρσενικό αναπαραγωγικό σύστημα του τροπικού ψαριού Gymnotus caropo παρουσίασε ευαισθησία στην τοξικότητα του υδραργύρου, ενώ ο χλωριούχος υδράργυρος (HgCl₂) προκάλεσε αποδιοργάνωση των σπερματοζωαρίων, συμφόρηση των αιμοφόρων αγγείων, πολλαπλασιασμό του διάμεσου ιστού και μείωση των γεννητικών κυττάρων και του αριθμού των σπερματοζωαρίων του Gymnotus caropo. H μελέτη των Wang et al. (2013) επέδειξε ότι η χρόνια έκθεση σε υδράργυρο αύξησε σημαντικά τη συσσώρευση μετάλλων στο ήπαρ του Oryzias melastigma. Η μελέτη αυτή ήταν η πρώτη προσπάθεια διερεύνησης, σε πρωτεομικό επίπεδο, του τρόπου δράσης της χρόνιας ηπατοτοξικότητας του υδραργύρου σε οργανισμούς. Ο ιχθύς υποβλήθηκε σε αγωγή με υδράργυρο, με αποτέλεσμα να καταστραφεί η υπερδομή του ήπατός του. Μέσω ποσοτικής πρωτεομικής ανάλυσης αποδείχθηκε ότι η ηπατοτοξικότητα του υδραργύρου μπορεί να περιλαμβάνει και οξειδωτικό στρες, διαταραχή του κυτταροσκελετού και αλλοιωμένο ενεργειακό μεταβολισμό. Στα ηπατοκύτταρα που υποβλήθηκαν σε αγωγή με υδράργυρο επηρεάστηκαν αρκετές πρωτεΐνες που σχετίζονται με τη μιτοχονδριακή λειτουργία, όπως με τον αναπνευστικό μεταβολισμό, επισημαίνοντας έτσι ότι τα οργανίδια αυτά μπορεί να αποτελούν έναν σημαντικό στόχο για τον υδράργυρο. Τα αποτελέσματα, συνεπώς, έδειξαν ότι η χρόνια έκθεση σε 1 και 10 μg/L υδράργυρο αύξησε σημαντικά τις συγκεντρώσεις μετάλλων στο συκώτι του Oryzias melastigma, γεγονός που είναι σύμφωνο με προηγούμενες μελέτες σχετικές με τη συσσωρεύση υδραργύρου σε αρκετούς ιστούς.

Βιβλιογραφία:

Burger, J., Gochfeld, M. (2011). “Mercury and selenium levels in 19 species of saltwater fish from New Jersey as a function of species, size, and season.” Sci Total Environ. 409 (8), 1418-29. doi: 10.1016/j.scitotenv.2010.12.034.

Djedjibegovic, J., Marjanovic, A., Tahirovic, D., et al. (2020). “Heavy metals in commercial fish and seafood products and risk assessment in adult population in Bosnia and Herzegovina.” Scientific Reports. doi: 10.1038/s41598-020-70205-9.

Garai, P., Banerjee, P., Mondal, P., Saha, N.C. (2021). “Effect of Heavy Metals on Fishes: Toxicity and Bioaccumulation”. Journal of Clinical Toxicology. doi: 10.35248/2161-0495.21.s18.001.

Gashkina, N.A., Moiseenko, T.I., Kudryavtseva, L.P. (2020). “Fish response of metal bioaccumulation to reduced toxic load on long-term contaminated lake Imandra.” Ecotoxicology and Environmental Safety. 191, 110205. doi: 10.1016/j.ecoenv.2020.110205.

Kahilainen, K.K., Thomas, S.M., Nystedt, E.K.M., Keva, O., Malinen, T., Hayden, B. (2017). “Ecomorphological divergence drives differential mercury bioaccumulation in polymorphic European whitefish (Coregonus lavaretus) populations of subarctic lakes.” Science of The Total Environment. 599–600, 1768-1778. doi: 10.1016/j.scitotenv.2017.05.099.

Lushchak, V. I. (2016). “Contaminant-induced oxidative stress in fish: a mechanistic approach.” Fish physiology and biochemistry. 42 (2), 711–747. doi: 10.1007/s10695-015-0171-5.

Mona, S., Nabila, E., Fawzi, O., Awad, I., Nagwa, S. (2011). “Effect of Mercuric Oxide Toxicity on some Biochemical Parameters on African Cat Fish Clarias gariepinus Present in the River Nile.” Life Science Journal. 8, 363-368.

Keva, O., Hayden, B., Harrod, C., Kahilainen, K.K. (2017). “Total mercury concentrations in liver and muscle of European whitefish (Coregonus lavaretus (L.)) in a subarctic lake – Assessing the factors driving year-round variation.” Environmental Pollution. 231 (2), 1518-1528,
doi: 10.1016/j.envpol.2017.09.012.

Scudder, B.C. et al. (2009). “Mercury in fish, bed sediment, and water from streams across the United States, 1998–2005.” U.S. Geological Survey Scientific Investigations Report. 74. doi: pubs.usgs.gov/sir/2009/5109/.

Storelli, M.M., Marcotrigiano, G.O. (2000). “Fish for human consumption: risk of contamination by mercury.” Food Addit Contam. 17 (12), 1007-11. doi:10.1080/02652030050207792.

Vergilio, C., Moreira, R., Carvalho, C., Melo, E. (2013). “Histopathological Effects of Mercury on Male Gonad and Sperm of Tropical Fish Gymnotus carapo in vitro.” E3S Web of Conferences. 1, 12004. doi: 10.1051/e3sconf/20130112004.

Wang, X., Song, L., Chen, Y., Ran, H., Song, J. (2017). “Impact of ocean acidification on the early development and escape behavior of marine medaka (Oryzias melastigma).” Marine Environmental Research. 131. doi: 10.1016/j.marenvres.2017.09.001.3.

Yokoo E.M., et al. (2003). “Low level methylmercury exposure affects neuropsychological function in adults.” Environ Health. 2 (1), 8. doi: 10.1186/1476-069X-2-8.

Zahir, F., et al. (2005). “Low dose mercury toxicity and human health.” Environmental toxicology and pharmacology, 20 (2), 351-60. doi:10.1016/j.etap.2005.03.007

Zhang, Q.F., Li, Y.W., Liu, Z.H., Chen, Q.L.. (2016). “Exposure to mercuric chloride induces developmental damage, oxidative stress and immunotoxicity in zebrafish embryos-larvae, Aquatic Toxicology.” 181, 76-85. doi: 10.1016/j.aquatox.2016.10.029.