Rev. Biol. Trop. 52(Suppl. 1): 127-132, 2004 www.ucr.ac.cr www.ots.ac.cr www.ots.duke.edu

Proliferaciones algales de la diatomea toxigénica Pseudo-Nitzschia (Bacillariophyceae) en el Golfo de Nicoya,

Maribelle Vargas-Montero1 & Enrique Freer1,2 1 Centro de Investigación en Estructuras Microscópicas. Universidad de Costa Rica. Apdo. Postal 2060, San Jóse, Costa Rica. 2 Escuela de Medicina, Universidad de Costa Rica, Apdo. Postal 2060, San José, Costa Rica. Fax: (506) 207-3182; [email protected]

Recibido 31-X-2002. Corregido 14-X-2003. Aceptado 11-XII-2003.

Abstract: Water samples were collected during a red tide event in November 2001, near (Gulf of Nicoya, Costa Rica). Superficial temperature was 27ºC and water was turbid, with no fetid smell. One sam- ple was treated with negative staining and observed using a transmission electron microscope (TEM); another sample was observed using a scanning electron microscope (SEM). Samples had high concentrations of the diatom Pseudo-Nitzschia pungens f. pungens (characterized by two rows of poroids in the external channel), and lower concentrations of Skeletonema costatum (chains joined by external microtubules) and Chaetoceros loren- zianus (oval apertures and long chains, having setae with distinctive transverse rows and spines). This is the first time that the first species was described producing red tides in Costa Rica. However, reports about red tides with high concentration of species like P. pungens (variety multiseries) are increasing. These species have been relat- ed to the production of domoic acid, a low molecular weight amino acid which in humans can cause amnesic intoxications with seafood. Previously, Costa Rican reports of toxic accidents only referred to seafood contam- inated with Pyrodinium bahamense var. compressum and Gymnodinium catenatum dinoflagellates. The increase in the number of Pseudo-Nitzschia causing harmful algae blooms is of interest for scientists around the world and must be documented. Similarly, some Chaetoceros species have been reported to be harmful to fish. We strongly recommend the establishment of a permanent surveillance program monitoring the presence of these species new at Costa Rican Pacific coast. Since the amnesic toxin is soluble in water and heat-resistant, we want to stress the possibility of having human cases of amnesic intoxication.

Key words: Bacillariophyceae, Pseudo-Nitzschia, harmful algae blooms, Gulf of Nicoya.

Palabras clave: Bacillariophyceae, Pseudo-Nitzschia, proliferaciones algales nocivas, Golfo de Nicoya.

El primer caso de intoxicación amnésica Galicia (España), Japón, Nueva Zelanda, Hong por mariscos (IAM) fue observado en la Isla Kong, Canadá y Dinamarca, se ha detectado la Príncipe Eduardo (Canadá) en 1987 (Yasumoto presencia de ácido domóico producido por et al. 1996) donde resultaron más de 100 perso- Pseudo-Nitzschia spp. (Yasumoto et al. 1996). nas enfermas y muchas murieron por la inges- En noviembre de 1994 en el Canal de tión de moluscos bivalvos contaminados. Hood en , se encontraron altos nive- Las diatomeas Nitzschia pseudodelicatissi- les de ácido domóico en muestras de moluscos ma Hasle, Pseudo-Nitzschia pungens f. multise- (Horner et al. en Yasumoto et al. 1996). Asi- ries, y P. australis, han sido asociadas con mismo, estos autores documentaron que una pérdidas económicas en el Golfo de California, proliferación causada por Pseudo-Nitzschia a pesar de que esta toxina (ácido domóico) no spp. ocurrió de nuevo entre marzo y abril del ha sido detectada en las especies de mariscos en año siguiente, pero no fue hasta que se imple- ese lugar (Ochoa et al. 1998). Sin embargo, en mentó un programa de monitoreo cuando se varios lugares alrededor del mundo, entre ellos, encontró ácido domóico en los moluscos. 128 REVISTA DE BIOLOGÍA TROPICAL

Este fenómeno ha despertado el interés de en el Golfo de Nicoya son un fenómeno bas- muchos investigadores debido al impacto nega- tante común, pero no fue hasta 1981 que Har- tivo que causa en la economía de los países pro- graves y Víquez lo reportaron como tal, siendo ductores de moluscos (Glibert y Pitcher 2001). en este momento el dinoflagelado Cochlodinium Es conocido que esta toxina puede afectar catenatum la primer microalga involucrada en a moluscos bivalvos como los mejillones, a los estos fenómenos. camarones y a las sardinas, que son organis- En 1990 Mata et al. informaron sobre el mos filtradores y se alimentan del fitoplancton primer caso conocido por intoxicación paralí- (Yasumoto et al. 1996). El ácido domóico es tica por mariscos (IPM) que afectó en 1989 a una toxina amnésica que pertenece al grupo de un grupo de personas en la costa Pacífica de los aminoácidos cuyos compuestos están clasi- Costa Rica, siendo el principal transvector el ficados como neuroexitadores que interfieren ostión vaca (Spondylus calcifer). en los mecanismos de neurotransmisión en el Eventualmente se han producido este tipo cerebro (Wright y Quilliam en Hallegraeff et de fenómenos a lo largo de la costa Pacífica de al. 1995). Tienen una estructura similar al glu- Costa Rica, dominados algunas veces por dino- tamato, compitiendo con éste y permitiendo la flagelados, en alguno de estos casos dominados entrada de cloruros, calcio y agua a la célula, lo por especies tóxicas, o por diatomeas. En la ac- que induce la ruptura y muerte de neuronas en tualidad las especies que más frecuentemente el hipocampo, en los sitios de aprendizaje y producen mareas rojas en el Golfo de Nicoya memoria, produciendo la pérdida de la memo- son C. catenatum (Hargraves y Víquez 1981, ria (OPS 1997). Estas toxinas son hidrosolu- Víquez y Hargraves 1995), Alexandrium moni- bles y termoestables por lo que la cocción de latum (Víquez y Hargraves 1995) y Pyrodi- los alimentos no las destruyen. El cuadro clíni- nium bahamense var. compressum. co producido por la intoxicación amnésica por mariscos es una gastroenteritis seguida por un cuadro neurotóxico. En una intoxicación leve, MATERIALES Y MÉTODOS después de los primeros 15 min a 38 h de la in- gestión del vector, se presentan cuadros de gas- A principios del mes de noviembre de troenteritis, náuseas, vómito, cefálea intensa, 2001 se recolectó una muestra de fitoplancton dolor y cólico abdominal y diarrea acuosa; en de una proliferación algal, cerca de la Isla San una intoxicación severa se producen síntomas Lucas, ubicada en el Golfo de Nicoya. La como confusión, mutismo, pérdida de la con- muestra se fijó con glutaraldehído al 2% en centración y pérdida de la memoria reciente. amortiguador de cacodilato de sodio al 0.1 M, Después de los síntomas anteriores el paciente pH 7.4. Para su observación con el microsco- presenta convulsiones, estado de coma y muer- pio electrónico de transmisión (MET) la mues- te. Si el paciente sobrevive los cuadros neuroló- tra se lavó varias veces con amortiguador de gicos cognitivos pueden persistir durante años. cacodilato de sodio al 0.1 M y se colocaron go- Durante mucho tiempo se creía que las fi- tas de la misma sobre rejillas de 1 mesh previa- cotoxinas eran solo producidas por dinoflage- mente cubiertas con membrana de Formvar®. lados, sin embargo después del incidente en la Las rejillas se observaron con un micros- Isla Príncipe Eduardo en Canadá durante 1987, copio electrónico de transmisión (Hitachi H- se detecto a la diatomea Pseudo-Nitzschia pun- 7000) operando a un voltaje de aceleración de gens como la fuente de este tipo de toxinas. 100 kv. Para la observación con el microsco- Se han reportado muertes de pelícanos por pio electrónico de barrido (MEB) se colocó la ingesta de anchovetas y cangrejos que con- una gota de la muestra sobre una membrana tenían en sus vísceras altas concentraciones de previamente recubierta con poli-L-lisina y se ácido domóico (Hallegraeff et al. 1995). Las dejó secar al aire. Una vez seca la muestra se proliferaciones algales nocivas o mareas rojas recubrió con 30 nm de grosor de platino en un INTERNATIONAL JOURNAL OF TROPICAL BIOLOGY AND CONSERVATION 129 cobertor iónico marca Hitachi IB-5. Finalmen- El aumento en el número de especies de te se observó con un microscopio electrónico Pseudo-Nitzschia capaces de producir prolifera- de rastreo (Hitachi, S-2360N) a un voltaje de ciones algales, es un tema de mucho interés pa- aceleración de 15 kv. ra los investigadores en el ámbito mundial. En este caso, la concentración de estas microalgas es significativa (102 cel/ml), por lo que debe po- RESULTADOS nerse mucha atención a estos fenómenos, sien- do esta la primera vez que se describe esta La muestra analizada fue dominada por especie tóxica produciendo eventos de prolife- diatomeas. La que presentó mayor concentra- raciones algales nocivas en el Golfo de Nicoya. ción (con una densidad aproximadamente de Estos episodios naturales y su impacto en 102 células/ml) fue P. pungens f. pungens (Fig. la salud pública y en el sector pesquero, se 1A y B), y en menor concentración las diato- controlan hoy día en los países desarrollados meas Skeletonema costatum (Fig. 1C), Chaeto- mediante el establecimiento de programas de ceros lorenzianus (Fig. 1D) y diatomeas del seguimiento (monitoreos) de la calidad del me- género Coscinodiscus spp. dio y de los productos marinos dedicados al Mediante la observación de P. pungens consumo humano (Hallegraeff et al. 1995). con el MET, se localizó el sistema de rafe ca- Por lo tanto, es importante mantener un racterístico y una serie de poroides distribuidos sistema de vigilancia constante en las zonas de en la pared del canal externo. Algunas de las mayor extracción de bivalvos, para prevenir la especies tienen estrías con filas de 2 o más po- aparición del fenómeno y alertar a las autorida- roides como se observa en la Fig. 1A y B. Es- des de salud. tas diatomeas tienen forma fusiforme y las Es importante destacar que para identificar bandas intercalares están abiertas, distintiva- este tipo de diatomeas es necesario el uso del mente punteadas, son angostas y en su mayor microscopio electrónico de transmisión, dado a parte estriadas. Las células de S. costatum se que su pequeño tamaño y su ultraestructura ca- observaron formando cadenas unidas por tu- racterizada por poroides de aproximadamente bos externos o procesos acomodados en un 0.5 µm de grosor, no pueden resolverse utili- anillo marginal (Fig. 1C). C. lorenzianus se zando un microscopio de luz convencional. caracteriza por formarse en cadenas derechas A pesar de que tenemos conocimiento de y firmes, la apertura o forámen generalmente proliferaciones algales producidas en el Golfo es entre elíptico y oval. Las setas tienen poros de Nicoya, este es el primer reporte de PAN y pequeñas espinas (Fig. 1D). dominadas por diatomeas que se conoce para el área, por lo que destacamos la importancia del mismo para colaborar con investigaciones DISCUSIÓN posteriores. A pesar de ser comunes en Costa Rica, en Las diatomeas del género Nitzschia o los últimos años se han presentado serios pro- Pseudo-Nitzschia, pertenecen a la clase Baci- blemas por la permanencia y toxicidad produ- llariophyceae y han sido descritas producien- cida a causa de los fenómenos PAN. En Costa do proliferaciones tóxicas en las costas de Rica se desconoce si ha existido algún efecto estado de Washington (Trainer et al. 1998), dañino por parte de las proliferaciones produ- Argentina (Negri e Inza 1998) y en otras par- cidas por diatomeas, por lo que es importante tes del mundo (Hallegraeff et al. 2000). analizar la presencia de algunas diatomeas que Algunas de estas diatomeas tienen forma podrían ser dañinas tanto para la salud pública fusiforme, angostas, y las bandas intercalares como para la fauna existente en nuestras están abiertas, mostrando sus distintivos poros costas. Algunas especies de Chaetoceros están (Tomas 1997). documentadas como responsables de la muerte 130 REVISTA DE BIOLOGÍA TROPICAL

Fig. 1. Detalles de las valvas de las diatomeas. A. Pseudo-Nitzschia pungens f. pungens con dos membranas de poroides (MET). Barra 0.7 µm. B. Idem. (MET) Barra 1 µm. C. Skeletonema costatum, 2 cadenas cilíndricas (MEB). Barra 1 µm. D. Chaetoceros lorenzianus. Barra 7 µm.

Fig. 1. Details from the valves of diatoms. A. Pseudo-Nitzschia pungens f. pungens with two membranes of poroids (SEM). Scale bar 0.7 µm. B. Idem. (SEM) Scale bar 1 µm. C. Skeletonema costatum, 2 cylindrical chains (SEM). Scale bar 1 µm. D. Chaetoceros lorenzianus. Scale bar 7 µm. INTERNATIONAL JOURNAL OF TROPICAL BIOLOGY AND CONSERVATION 131 de peces debido a la sofocación que producen indican el aumento en el número de las especies conocidas sus largas setas sílicias en sus branquias (Cle- como Pseudo-nitzschia pungens f. multiseries. A estas se ment y Lembeye en Smayda y Shimizu 1991). les atribuye la producción del ácido domóico, un aminoá- cido de bajo peso molecular. Las intoxicaciones amnésicas Se debe crear conciencia del problema que re- por mariscos (IAM) que afectan a los humanos, se produ- presentan las mareas rojas, pues el impacto más cen por la ingesta de mariscos contaminados con este áci- obvio son los internamientos debidos a las neu- do. En Costa Rica, hasta la fecha, solo se han reportado rointoxicaciones, que afortunadamente son po- casos de intoxicación paralítica por mariscos contamina- cos en Costa Rica, gracias a las campañas de dos por los dinoflagelados Pyrodinium bahamense var. compressum y Gymnodinium catenatum, sin embargo prevención y a los períodos de veda decreta- existe la posibilidad de producirse intoxicaciones humanas dos, que prohiben la extracción de mariscos bi- por la ingesta de mariscos y peces contaminados con toxi- valvos mientras perdure el fenómeno. Sin nas amnésicas las cuales son hidrosolubles y termoesta- embargo, el mayor impacto se relaciona con el bles. Debe entonces considerarse el peligro potencial de detrimento económico, que incide principal- aparición de casos de intoxicaciones amnésicas y se sugie- re la inclusión de estas especies en los programas de mo- mente en las familias de pescadores artesanales, nitoreo permanente para tomar las medidas preventivas de cuyo sustento depende de la comercialización salud pública. de moluscos bivalvos. Ante este problema, el gobierno ha tenido que hacer derogaciones im- portantes para subvencionar a esas familias; no REFERENCIAS obstante, otras personas que indirectamente también dependen de la comercialización de Glibert, P.M. & G. Pitcher. 2001. Global Ecology and moluscos, como empresarios, dueños de res- Oceanography of harmful algal blooms. Science Plan. An International Programme sponsored by the taurantes, y el turismo en general, también son Scientific Committee on Oceanic Research (SCOR) afectados, aunque ese impacto no se ha cuanti- and the Intergovernmental Oceanographic Commis- ficado en Costa Rica. sion (UNESCO). 86 p. Actualmente la distribución de especies de Hallegraeff, G.M., D.M. Anderson & A.D. Cembella. Pseudo-Nitzschia en el Golfo de Nicoya se 1995. Manual of Harmful Marine Microalgae. Inter- desconoce, por lo que se sugiere desarrollar un governmental Oceanographic Commission (UNES- programa de monitoreo para determinar la dis- CO). 551 p. tribución de las mismas. Hallegraeff, G.M., S. Blackburn, C. Bolch & R. Lewis. 2001. Harmful Algal Blooms 2000. Proceedings of the Ninth International Conference on Harmful Al- AGRADECIMIENTOS gae Blooms, Hobart, , 7-11 February 2000. Intergovernmental Oceanographic Commission (UNESCO). 518 p. Se agradece a Juan Torres y su familia, por su valiosa colaboración para la recolecta de la Hargraves, P. & R. Víquez. 1981. The dinoflagellate red ti- muestra de marea roja. de in Golfo de Nicoya, Costa Rica. Rev. Biol. Trop. 29: 31-38.

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