Efecto del fungicida tebuconazol sobre la calidad del semen de los zánganos
El éxito reproductivo depende de la calidad del apareamiento. En las abejas melíferas, uno de los factores decisivos es la calidad del semen de los zánganos. Una baja viabilidad de los espermatozoides puede comprometer la reproducción, una cuestión fundamental que subyace a los debates sobre las subespecies y su selección en apicultura. Comprender las amenazas para la especie implica reconocer el papel de los zánganos en la fecundación y la renovación de las colonias.
La pérdida de hábitats naturales y ciertas prácticas agrícolas modernas afectan a las abejas melíferas. Se han registrado pérdidas de abejas y colonias en todo el mundo. Entre los factores que contribuyen figuran los cambios estacionales, las enfermedades de las abejas, las prácticas de manejo deficientes y los plaguicidas químicos (Gregorc, 2020). Los efectos de los plaguicidas agrícolas suscitan cada vez más atención. Las abejas polinizan los frutales (Halder et al., 2019), por lo que los campos de cultivo son lugares importantes para instalar colmenas. Sin embargo, el uso excesivo de plaguicidas o su aplicación en momentos inadecuados puede provocar la muerte de abejas y alterar la biodiversidad. Los tratamientos durante la floración de los frutales suponen un riesgo especial (Uhl & Brühl, 2019).
El tebuconazol (TEB), o (RS)-1-(4-clorofenil)-4,4-dimetil-3-(1,2,4-triazol-1-ilmetil)pentan-3-ol, es un fungicida que inhibe la biosíntesis de ergosterol en los hongos y permite controlar patógenos fúngicos del suelo y del follaje (Ito et al., 2013). Sin embargo, estudios anteriores han descrito efectos adversos del TEB sobre distintos tejidos, incluidos órganos y células reproductivos. En líneas celulares de trofoblasto placentario humano, 10 µM de TEB redujeron la proliferación y la migración celulares, aumentaron la apoptosis y disminuyeron los niveles de ARNm asociados a proteasas, hormonas, factores angiogénicos, factores de crecimiento y citocinas (Zhou et al., 2016). Se ha descrito que 0,1 µM de TEB inhibieron la producción de testosterona y estrógenos en tejido ovárico de hámster (Kjærstad et al., 2010) y que 10 µM inhibieron la síntesis de progesterona en células luteínicas bovinas (Atmaca et al., 2018). En células testiculares bovinas, 1 µM habría aumentado la secreción de testosterona y reducido la viabilidad de los espermatozoides (Kabakci et al., 2021).
El estudio describe la toxicidad aguda del TEB y sus efectos endocrinos documentados. La aprobación de la sustancia activa en la UE para productos fitosanitarios se prorrogó hasta el 31 de julio de 2028 mediante el Reglamento de Ejecución (UE) 2026/1421. En ratas se ha descrito una dosis letal mediana (DL₅₀) de 1 700 mg/kg (EFSA, 2015). En abejas melíferas, las concentraciones letales medianas comunicadas fueron de 2 770 mg/L tras dos días de exposición y de 1 840 mg/L tras cuatro días. A concentraciones entre 20 y 30 veces inferiores, el TEB redujo la actividad de enzimas del metabolismo, la digestión y la detoxificación y afectó a la expresión de genes relacionados con la inmunidad, el crecimiento y la apoptosis (Cang et al., 2023).
Diversos estudios han detectado residuos de TEB en plantas y frutos. La exposición durante la floración de manzanos, perales, cerezos y melocotoneros, que aportan néctar y polen a las abejas melíferas, supone un riesgo potencial (Fang et al., 2020; Li et al., 2020; Lucini & Molinari, 2009; Mohapatra, 2015; Szarka & Ramanarayanan, 2021). Estudios anteriores han relacionado la exposición en flores tratadas o a través de alimentos contaminados con toxicidad aguda o mortalidad larvaria (Fine et al., 2017; Yoder et al., 2017). Johnson et al. (2010) describieron concentraciones de residuos de TEB más altas en abejas melíferas y más bajas en polen y miel.
La calidad del semen de los zánganos es decisiva para la reproducción. La motilidad de los espermatozoides (MOT) se utiliza ampliamente para evaluar la capacidad de fecundación. Tras el apareamiento, el semen se acumula inicialmente en los oviductos de la reina. Una parte de los espermatozoides migra a la espermateca. Durante la puesta, los espermatozoides liberados desde este órgano fecundan los óvulos de los que pueden desarrollarse las obreras. La motilidad de los espermatozoides contribuye tanto a su almacenamiento en la espermateca como a la fecundación durante la puesta (Cobey et al., 2013). La integridad de la membrana plasmática (PMI) y el potencial de membrana mitocondrial (MMP) también son indicadores de la calidad del semen. La PMI informa sobre la viabilidad celular mediante la permeabilidad selectiva de la membrana. El MMP refleja la función de las mitocondrias, que intervienen en la síntesis de ATP (Kaya & Uysal, 2023).La baja calidad del semen de los zánganos puede comprometer la continuidad de la colonia.
Los contaminantes ambientales pueden alterar la calidad del semen. Se habían descrito efectos adversos del TEB sobre la reproducción en diversos animales y en modelos celulares humanos, pero se desconocían sus consecuencias sobre el semen de los zánganos (Kabakci et al., 2021; Taxvig et al., 2007; Yan et al., 2023; Zhou et al., 2016). El estudio evaluó in vitro cómo la concentración y el tiempo de exposición al TEB afectaban a la MOT, la PMI y el MMP de los espermatozoides.
Los zánganos procedían del Centro de Investigación Apícola de la Universidad de Kırıkkale. El semen se recogió en mayo y junio, cuando los machos maduros son más abundantes en este clima continental. Los autores utilizaron seis colonias de fuerza comparable con reinas de la misma edad y obtuvieron en total 100 µL de semen con un dispositivo Schley de inseminación instrumental. Ensayaron 0, 1, 10, 100 y 1 000 µM de TEB a 33 °C. La calidad se evaluó al inicio y después de 24 horas de incubación (Cobey et al., 2013). Todos los experimentos se repitieron al menos seis veces.
Después de 24 horas de incubación, la concentración más alta de TEB (1 000 µM) redujo significativamente (p < 0,05) la MOT, la PMI y el MMP frente a las demás concentraciones (figura 4). Los efectos variaron según la concentración y el tiempo de exposición. A 1 000 µM, la MOT y la PMI ya eran menores en la primera medición (figura 1), y el MMP también se redujo después de 24 horas (figura 2).
Otros estudios in vitro e in vivo han descrito efectos de los fungicidas triazólicos, incluido el TEB, sobre la reproducción de distintas especies. En células testiculares y semen bovinos, 1 µM de TEB aumentó la producción de testosterona por las células de Leydig y redujo la viabilidad de los espermatozoides (Kabakci et al., 2021). Los efectos en el semen de toro se observaron a una concentración inferior a la del ensayo con zánganos. Las diferencias de estructura y longevidad de los espermatozoides podrían contribuir a este resultado. En las condiciones de conservación citadas por los autores, los espermatozoides de zángano se mantuvieron viables a temperatura ambiente unas seis semanas, frente a dos o tres días en el toro (Burley et al., 2008; De Pauw et al., 2003). La exposición oral al TEB en ratas gestantes se asoció a la feminización de las crías macho y a cambios en la producción de testosterona y progesterona (Taxvig et al., 2007). En el pez cebra, el TEB afectó al desarrollo testicular y redujo la motilidad de los espermatozoides (Yan et al., 2023).
En el campo, las abejas melíferas pueden estar expuestas a varios plaguicidas, entre ellos el TEB. Los estudios sobre sus efectos en las colonias y en el rendimiento reproductivo siguen siendo escasos.En un estudio con zánganos, la exposición oral a 200 ppb de imidacloprid redujo la motilidad de los espermatozoides y alteró el MMP, mientras que la PMI permaneció sin cambios (Ciereszko et al., 2017).En otro estudio, los residuos de amitraz, fluvalinato y cumafós en la cera utilizada para la cría redujeron entre un 5 y un 20 % la viabilidad de los espermatozoides de zángano (Fisher & Rangel, 2018). Kairo et al. (2016) observaron que la exposición al fipronil redujo la PMI y los niveles de ATP de los espermatozoides frente a los controles (Kairo et al., 2016). Del mismo modo, la exposición de los zánganos a neonicotinoides redujo un 20 % la PMI de sus espermatozoides frente al grupo de control (Straub et al., 2021).
Pocos estudios han examinado in vitro los efectos de los plaguicidas sobre el semen de los zánganos. Los trabajos disponibles describen cambios en la motilidad, la integridad de la membrana plasmática y/o el contenido de ATP tras la exposición a determinados plaguicidas (Abdelkader et al., 2015; Inouri-Iskounen et al., 2020).
Los autores presentan este trabajo como el primer estudio in vitro de los efectos del tebuconazol sobre la calidad del semen de los zánganos. A 1 000 µM, se redujeron la MOT y la PMI en ambos momentos de medición y el MMP después de 24 horas. Entre 0 y 100 µM, el ensayo no detectó diferencias estadísticamente significativas en estos parámetros.La motilidad de los espermatozoides es un indicador importante de la capacidad reproductiva. Disminuyó en ambos momentos de medición en el grupo expuesto a 1 000 µM de TEB. La pérdida de integridad de la membrana plasmática puede causar daño celular y reducir la motilidad. Varios estudios han descrito una correlación entre la motilidad y la PMI (Ahmad et al., 2014; Fraser et al., 2001; Varisli et al., 2009). El movimiento de los espermatozoides requiere un suministro continuo de energía. El ATP proporciona esa energía y las mitocondrias contribuyen a su producción (Abdelkader et al., 2015).El MMP disminuyó significativamente tras 24 horas de exposición a 1 000 µM de TEB. Este cambio pudo contribuir a la pérdida de motilidad al final de la exposición. La PMI se mide habitualmente para evaluar la viabilidad de los espermatozoides de zángano (Kaya & Uysal, 2023). La exposición in vitro a 1 000 µM de TEB redujo la PMI. Los autores plantean un posible efecto sobre la membrana celular. En los hongos, el TEB inhibe una enzima del citocromo P450 implicada en la síntesis de ergosterol, lo que afecta a la integridad de la membrana (Ito et al., 2013). Hajer et al. (2020) describieron en ratas la inhibición del P450 y de la glutatión S-transferasa testiculares, epididimitis y un menor recuento de espermatozoides. Estudios in vivo en ratas (Hajer et al., 2020) y pollos (Serra et al., 2023) describieron más anomalías y descensos en la motilidad, la velocidad, el recuento y/o la viabilidad de los espermatozoides.
El estrés oxidativo podría explicar también la reducción de la PMI. Trabajos anteriores asociaron la exposición al TEB con peroxidación lipídica, oxidación de proteínas y degradación marcada del ADN en órganos reproductivos masculinos (Hajer et al., 2020).El MMP es un indicador de la función mitocondrial. Estudios anteriores demostraron que los plaguicidas presentes en el ambiente pueden alterar los niveles de ATP de los espermatozoides (Abdelkader et al., 2015; Kairo et al., 2016). En este ensayo, 1 000 µM de TEB redujeron el MMP a las 24 horas. Los autores plantean la posibilidad de efectos subletales por exposición prolongada o acumulación a concentraciones inferiores.
Se han detectado residuos de fungicidas, incluido el TEB, en el ambiente, en las abejas melíferas y en los productos de la colmena. La exposición prolongada a bajas concentraciones constituye una cuestión distinta. Los efectos endocrinos, metabólicos o sistémicos dependen del organismo, la concentración y la duración de la exposición (Johnson et al., 2010).
Conclusión Este estudio examinó los posibles efectos in vitro del fungicida triazólico TEB sobre la calidad del semen de los zánganos. La integridad de la membrana plasmática y la función mitocondrial contribuyen a mantener la viabilidad y la motilidad de los espermatozoides. Los cambios observados justifican investigar sus posibles implicaciones para la reproducción de las abejas melíferas y la producción de miel y otros productos de la colmena en condiciones de campo.
Abdulkadir KAYA (Departamento de Reproducción e Inseminación Artificial, Facultad de Medicina Veterinaria, Universidad de Kırıkkale, Kırıkkale, Türkiye; Instituto de Ciencias de la Salud, Universidad de Ankara, Ankara, Türkiye) y Ruhi KABAKÇI (Departamento de Fisiología, Facultad de Medicina Veterinaria, Universidad de Kırıkkale, Kırıkkale, Türkiye)
Turkish Veterinary Journal, 6(2), pp. 71–77, 2024 · DOI 10.51755/turkvetj.1577784
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