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

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;

vmontero@cariari.ucr.ac.cr

Abstract: Water samples were collected during a red tide event in November 2001, near San Lucas Island (Gulfof 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); anothersample was observed using a scanning electron microscope (SEM). Samples had high concentrations of thediatom Pseudo-Nitzschia pungens f. pungens (characterized by two rows of poroids in the external channel), andlower 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 firsttime that the first species was described producing red tides in Costa Rica. However, reports about red tides withhigh 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 amnesicintoxications 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 increasein the number of Pseudo-Nitzschia causing harmful algae blooms is of interest for scientists around the worldand must be documented. Similarly, some Chaetoceros species have been reported to be harmful to fish. Westrongly recommend the establishment of a permanent surveillance program monitoring the presence of thesespecies new at Costa Rican Pacific coast. Since the amnesic toxin is soluble in water and heat-resistant, we wantto 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.

Rev. Biol. Trop. 52(Suppl. 1): 127-132, 2004

www.ucr.ac.cr www.ots.ac.cr www.ots.duke.edu

El primer caso de intoxicación amnésicapor mariscos (IAM) fue observado en la IslaPríncipe Eduardo (Canadá) en 1987 (Yasumotoet al. 1996) donde resultaron más de 100 perso-nas enfermas y muchas murieron por la inges-tión de moluscos bivalvos contaminados.

Las diatomeas Nitzschia pseudodelicatissi-ma Hasle, Pseudo-Nitzschia pungens f. multise-ries, y P. australis, han sido asociadas conpérdidas económicas en el Golfo de California,a pesar de que esta toxina (ácido domóico) noha sido detectada en las especies de mariscos enese lugar (Ochoa et al. 1998). Sin embargo, envarios lugares alrededor del mundo, entre ellos,

Galicia (España), Japón, Nueva Zelanda, HongKong, Canadá y Dinamarca, se ha detectado lapresencia de ácido domóico producido porPseudo-Nitzschia spp. (Yasumoto et al. 1996).

En noviembre de 1994 en el Canal deHood en California, se encontraron altos nive-les de ácido domóico en muestras de moluscos(Horner et al. en Yasumoto et al. 1996). Asi-mismo, estos autores documentaron que unaproliferación causada por Pseudo-Nitzschiaspp. ocurrió de nuevo entre marzo y abril delaño siguiente, pero no fue hasta que se imple-mentó un programa de monitoreo cuando seencontró ácido domóico en los moluscos.

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

REVISTA DE BIOLOGÍA TROPICAL128

Este fenómeno ha despertado el interés demuchos investigadores debido al impacto nega-tivo que causa en la economía de los países pro-ductores de moluscos (Glibert y Pitcher 2001).

Es conocido que esta toxina puede afectara moluscos bivalvos como los mejillones, a loscamarones y a las sardinas, que son organis-mos filtradores y se alimentan del fitoplancton(Yasumoto et al. 1996). El ácido domóico esuna toxina amnésica que pertenece al grupo delos aminoácidos cuyos compuestos están clasi-ficados como neuroexitadores que interfierenen los mecanismos de neurotransmisión en elcerebro (Wright y Quilliam en Hallegraeff etal. 1995). Tienen una estructura similar al glu-tamato, compitiendo con éste y permitiendo laentrada de cloruros, calcio y agua a la célula, loque induce la ruptura y muerte de neuronas enel hipocampo, en los sitios de aprendizaje ymemoria, produciendo la pérdida de la memo-ria (OPS 1997). Estas toxinas son hidrosolu-bles y termoestables por lo que la cocción delos alimentos no las destruyen. El cuadro clíni-co producido por la intoxicación amnésica pormariscos es una gastroenteritis seguida por uncuadro neurotóxico. En una intoxicación leve,después de los primeros 15 min a 38 h de la in-gestión del vector, se presentan cuadros de gas-troenteritis, náuseas, vómito, cefálea intensa,dolor y cólico abdominal y diarrea acuosa; enuna intoxicación severa se producen síntomascomo confusión, mutismo, pérdida de la con-centración y pérdida de la memoria reciente.Después de los síntomas anteriores el pacientepresenta convulsiones, estado de coma y muer-te. Si el paciente sobrevive los cuadros neuroló-gicos cognitivos pueden persistir durante años.

Durante mucho tiempo se creía que las fi-cotoxinas eran solo producidas por dinoflage-lados, sin embargo después del incidente en laIsla Príncipe Eduardo en Canadá durante 1987,se detecto a la diatomea Pseudo-Nitzschia pun-gens como la fuente de este tipo de toxinas.

Se han reportado muertes de pelícanos porla ingesta de anchovetas y cangrejos que con-tenían en sus vísceras altas concentraciones deácido domóico (Hallegraeff et al. 1995). Lasproliferaciones algales nocivas o mareas rojas

en el Golfo de Nicoya son un fenómeno bas-tante común, pero no fue hasta 1981 que Har-graves y Víquez lo reportaron como tal, siendoen este momento el dinoflagelado Cochlodiniumcatenatum la primer microalga involucrada enestos fenómenos.

En 1990 Mata et al. informaron sobre elprimer caso conocido por intoxicación paralí-tica por mariscos (IPM) que afectó en 1989 aun grupo de personas en la costa Pacífica deCosta Rica, siendo el principal transvector elostión vaca (Spondylus calcifer).

Eventualmente se han producido este tipode fenómenos a lo largo de la costa Pacífica deCosta Rica, dominados algunas veces por dino-flagelados, en alguno de estos casos dominadospor especies tóxicas, o por diatomeas. En la ac-tualidad las especies que más frecuentementeproducen mareas rojas en el Golfo de Nicoyason C. catenatum (Hargraves y Víquez 1981,Víquez y Hargraves 1995), Alexandrium moni-latum (Víquez y Hargraves 1995) y Pyrodi-nium bahamense var. compressum.

MATERIALES Y MÉTODOS

A principios del mes de noviembre de2001 se recolectó una muestra de fitoplanctonde una proliferación algal, cerca de la Isla SanLucas, ubicada en el Golfo de Nicoya. Lamuestra se fijó con glutaraldehído al 2% enamortiguador de cacodilato de sodio al 0.1 M,pH 7.4. Para su observación con el microsco-pio electrónico de transmisión (MET) la mues-tra se lavó varias veces con amortiguador decacodilato de sodio al 0.1 M y se colocaron go-tas de la misma sobre rejillas de 1 mesh previa-mente cubiertas con membrana de Formvar®.

Las rejillas se observaron con un micros-copio electrónico de transmisión (Hitachi H-7000) operando a un voltaje de aceleración de100 kv. Para la observación con el microsco-pio electrónico de barrido (MEB) se colocóuna gota de la muestra sobre una membranapreviamente recubierta con poli-L-lisina y sedejó secar al aire. Una vez seca la muestra serecubrió con 30 nm de grosor de platino en un

INTERNATIONAL JOURNAL OF TROPICAL BIOLOGY AND CONSERVATION 129

cobertor iónico marca Hitachi IB-5. Finalmen-te se observó con un microscopio electrónicode rastreo (Hitachi, S-2360N) a un voltaje deaceleración de 15 kv.

RESULTADOS

La muestra analizada fue dominada pordiatomeas. La que presentó mayor concentra-ción (con una densidad aproximadamente de102 células/ml) fue P. pungens f. pungens (Fig.1A y B), y en menor concentración las diato-meas Skeletonema costatum (Fig. 1C), Chaeto-ceros lorenzianus (Fig. 1D) y diatomeas delgénero Coscinodiscus spp.

Mediante la observación de P. pungenscon el MET, se localizó el sistema de rafe ca-racterístico y una serie de poroides distribuidosen la pared del canal externo. Algunas de lasespecies tienen estrías con filas de 2 o más po-roides como se observa en la Fig. 1A y B. Es-tas diatomeas tienen forma fusiforme y lasbandas intercalares están abiertas, distintiva-mente punteadas, son angostas y en su mayorparte estriadas. Las células de S. costatum seobservaron formando cadenas unidas por tu-bos externos o procesos acomodados en unanillo marginal (Fig. 1C). C. lorenzianus secaracteriza por formarse en cadenas derechasy firmes, la apertura o forámen generalmentees entre elíptico y oval. Las setas tienen porosy pequeñas espinas (Fig. 1D).

DISCUSIÓN

Las diatomeas del género Nitzschia oPseudo-Nitzschia, pertenecen a la clase Baci-llariophyceae y han sido descritas producien-do proliferaciones tóxicas en las costas deestado de Washington (Trainer et al. 1998),Argentina (Negri e Inza 1998) y en otras par-tes del mundo (Hallegraeff et al. 2000).

Algunas de estas diatomeas tienen formafusiforme, angostas, y las bandas intercalaresestán abiertas, mostrando sus distintivos poros(Tomas 1997).

El aumento en el número de especies dePseudo-Nitzschia capaces de producir prolifera-ciones algales, es un tema de mucho interés pa-ra los investigadores en el ámbito mundial. Eneste caso, la concentración de estas microalgases significativa (102 cel/ml), por lo que debe po-nerse mucha atención a estos fenómenos, sien-do esta la primera vez que se describe estaespecie tóxica produciendo eventos de prolife-raciones algales nocivas en el Golfo de Nicoya.

Estos episodios naturales y su impacto enla salud pública y en el sector pesquero, secontrolan hoy día en los países desarrolladosmediante el establecimiento de programas deseguimiento (monitoreos) de la calidad del me-dio y de los productos marinos dedicados alconsumo humano (Hallegraeff et al. 1995).

Por lo tanto, es importante mantener unsistema de vigilancia constante en las zonas demayor extracción de bivalvos, para prevenir laaparición del fenómeno y alertar a las autorida-des de salud.

Es importante destacar que para identificareste tipo de diatomeas es necesario el uso delmicroscopio electrónico de transmisión, dado aque su pequeño tamaño y su ultraestructura ca-racterizada por poroides de aproximadamente0.5 µm de grosor, no pueden resolverse utili-zando un microscopio de luz convencional.

A pesar de que tenemos conocimiento deproliferaciones algales producidas en el Golfode Nicoya, este es el primer reporte de PANdominadas por diatomeas que se conoce parael área, por lo que destacamos la importanciadel mismo para colaborar con investigacionesposteriores.

A pesar de ser comunes en Costa Rica, enlos últimos años se han presentado serios pro-blemas por la permanencia y toxicidad produ-cida a causa de los fenómenos PAN. En CostaRica se desconoce si ha existido algún efectodañino por parte de las proliferaciones produ-cidas por diatomeas, por lo que es importanteanalizar la presencia de algunas diatomeas quepodrían ser dañinas tanto para la salud públicacomo para la fauna existente en nuestrascostas. Algunas especies de Chaetoceros estándocumentadas como responsables de la muerte

REVISTA DE BIOLOGÍA TROPICAL130

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 producensus largas setas sílicias en sus branquias (Cle-ment y Lembeye en Smayda y Shimizu 1991).Se debe crear conciencia del problema que re-presentan las mareas rojas, pues el impacto másobvio son los internamientos debidos a las neu-rointoxicaciones, que afortunadamente son po-cos en Costa Rica, gracias a las campañas deprevención y a los períodos de veda decreta-dos, que prohiben la extracción de mariscos bi-valvos mientras perdure el fenómeno. Sinembargo, el mayor impacto se relaciona con eldetrimento económico, que incide principal-mente en las familias de pescadores artesanales,cuyo sustento depende de la comercializaciónde moluscos bivalvos. Ante este problema, elgobierno ha tenido que hacer derogaciones im-portantes para subvencionar a esas familias; noobstante, otras personas que indirectamentetambién dependen de la comercialización demoluscos, como empresarios, dueños de res-taurantes, y el turismo en general, también sonafectados, aunque ese impacto no se ha cuanti-ficado en Costa Rica.

Actualmente la distribución de especies dePseudo-Nitzschia en el Golfo de Nicoya sedesconoce, por lo que se sugiere desarrollar unprograma de monitoreo para determinar la dis-tribución de las mismas.

AGRADECIMIENTOS

Se agradece a Juan Torres y su familia, porsu valiosa colaboración para la recolecta de lamuestra de marea roja.

RESUMEN

En el mes de noviembre de 2001, se aisló de una ma-rea roja cerca de la Isla San Lucas, las diatomeas Pseudo-Nitzschia pungens f. pungens seguida por Skeletonemacostatum, Chaetoceros lorenzianus y en menor concentra-ción Thalassiosira spp. las cuales fueron caracterizadas pormicroscopía electrónica de rastreo y transmisión, siendo es-ta la primera vez que se describe la presencia de estas espe-cies produciendo proliferaciones en Costa Rica.Actualmente existe un aumento en el reporte de mareas ro-jas donde predominan las diatomeas, y los conteos celulares

indican el aumento en el número de las especies conocidascomo Pseudo-nitzschia pungens f. multiseries. A estas seles atribuye la producción del ácido domóico, un aminoá-cido de bajo peso molecular. Las intoxicaciones amnésicaspor mariscos (IAM) que afectan a los humanos, se produ-cen por la ingesta de mariscos contaminados con este áci-do. En Costa Rica, hasta la fecha, solo se han reportadocasos de intoxicación paralítica por mariscos contamina-dos por los dinoflagelados Pyrodinium bahamense var.compressum y Gymnodinium catenatum, sin embargoexiste la posibilidad de producirse intoxicaciones humanaspor la ingesta de mariscos y peces contaminados con toxi-nas amnésicas las cuales son hidrosolubles y termoesta-bles. Debe entonces considerarse el peligro potencial deaparición de casos de intoxicaciones amnésicas y se sugie-re la inclusión de estas especies en los programas de mo-nitoreo permanente para tomar las medidas preventivas desalud pública.

REFERENCIAS

Glibert, P.M. & G. Pitcher. 2001. Global Ecology andOceanography of harmful algal blooms. SciencePlan. An International Programme sponsored by theScientific Committee on Oceanic Research (SCOR)and the Intergovernmental Oceanographic Commis-sion (UNESCO). 86 p.

Hallegraeff, G.M., D.M. Anderson & A.D. Cembella.1995. Manual of Harmful Marine Microalgae. Inter-governmental Oceanographic Commission (UNES-CO). 551 p.

Hallegraeff, G.M., S. Blackburn, C. Bolch & R. Lewis.2001. Harmful Algal Blooms 2000. Proceedings ofthe Ninth International Conference on Harmful Al-gae Blooms, Hobart, Australia, 7-11 February 2000.Intergovernmental Oceanographic Commission(UNESCO). 518 p.

Hargraves, P. & R. Víquez. 1981. The dinoflagellate red ti-de in Golfo de Nicoya, Costa Rica. Rev. Biol. Trop.29: 31-38.

Horner, R., L. Hanson, C. Hatfield & J. Newton. DomoicAcid in Hood Canal, Washington, USA. In T. Yasu-moto, Y. Oshima & Y. Fukuyo. 1996. Harmful andToxic Algal Blooms. Proccedings of the Seventh In-ternational Conference on Toxic Phytoplankton Sen-dai, Japan, 12-16 July 1995, UNESCO.

Mata L., G. Abarca, L. Marranghello & R. Víquez. 1990.Intoxicación paralítica por mariscos (IPM) porSpondylus calcifer contaminado con Pyrodinium ba-hamense, Costa Rica. Rev. Biol. Trop. 38: 129-136.

Negri, R. & D. Inza. 1998. Some potentially toxic speciesof Pseudo-Nitzschia in the Argentine sea (35º-39º S).

Harmful Algae, Xunta de Galicia and Intergovern-mental Oceanographic Commision of UNESCO1998. pp. 84-85.

Ochoa, J.I., A.P. Sierra-Beltran, G. Olaiz-Fernández &L.M. Del Villar-Ponce. 1998. Should mollusk toxi-city in Mexico be considered a public health issue?J. Shellf. Res. 17(5): 1671-1673.

OPS 1997. Manual para el Control de las EnfermedadesTransmisibles. Organización Panamericana de la Salud.

Smayda, T.J. & Y. Shimizu. 1991. Toxic PhytoplanktonBlooms in the Sea. Fifth International Conference onToxic Marine Phytoplankton, Newport, Rhode Island.

Tomas, C.R. (ed.). 1997. Identifying marine phytoplank-ton. Academic, New York. 858 p.

Trainer, V., J. Wekell, R. Horner, C. Hatfield & J. Stein.1998. Domoic acid production by Pseudo-Nitzschiapungens, pp. 337-339. In B. Reguera, J. Blanco,M.L. Fernández & T. Wyatt. 1997 Harmful Algae,VIII International Conference, Vigo 1997. Xunta deGalicia and Intergovernmental Oceanographic Com-mision of UNESCO.

Víquez, R. & P. Hargraves. 1995. Annual cycle of poten-tially harmful dinoflagellates in the Golfo de Nicoya,Costa Rica. Bull. Mar. Sci. 57(2): 467-475.

Yasumoto, T., Y. Oshima & Y. Fukuyo. 1996. Harmful andToxic Algal Blooms. Intergovernmental Oceano-graphic Commission, UNESCO. Proceedings of theSeventh International Conference on Toxic Phyto-plankton. 586 p.

REVISTA DE BIOLOGÍA TROPICAL132