First study of heavy metals analysis in hair and oxidative status of European otters (Lutra lutra) from Southwestern Europe

Abstract

Heavy metal(loid)s are continuously released into semi-aquatic ecosystems. This poses a potential threat to wildlife, such as the European otter (Lutra lutra) whose population has been gradually declining. Non-invasive sampling (e.g., hair samples) offers a valuable approach to assess pollutant exposure in otters without harm. In this study, we quantified As, Cd, Hg, Pb, and Zn concentrations in the hair, liver, and kidney of European otters from NW Spain, with the aim of validating the effectiveness of hair as a non-invasive biomonitoring tool by comparing it with internal organ concentrations. The correlation between metal concentrations, age, sex, and habitat, as well as a battery of oxidative stress biomarkers (catalase, glutathione reductase, glutathione S-transferase and malondialdehyde production), were also assessed. Tissues from 28 otters were analyzed and metal concentrations were quantified by inductively coupled plasma mass spectrometry. Oxidative stress biomarkers, including antioxidant enzymes and lipid peroxidation, were determined in the liver and kidney by spectrophotometric methods. Significantly higher Hg concentrations were found in otter hair compared to liver and kidney, particularly in areas with local pollution sources. The rest of the heavy metal(loid)s were recorded at lower concentrations. Positive correlations were observed between Hg and As levels in hair and the liver and kidney. Statistically significant differences in Hg, Cd and Pb concentrations were found between adults and juveniles, as well as between males and females from coastal areas. Moreover, the correlations between heavy metal(loid)s and oxidative stress biomarkers reflected the physiological responses of individuals exposed to these pollutants. The present study is the first to quantify hair metal levels and oxidative status in the European otter from SW Europe. According to our findings, hair demonstrated its suitability as a non-invasive biomonitoring tool for assessing internal Hg and As concentrations, and could be considered in future long-term wildlife biomonitoring programs.Los metales pesados (loides) se liberan continuamente en ecosistemas semiacuáticos. Esto supone una amenaza potencial para la fauna, como la nutria europea (Lutra lutra), cuya población ha ido disminuyendo gradualmente. El muestreo no invasivo (por ejemplo, muestras de pelo) ofrece un enfoque valioso para evaluar la exposición a contaminantes en nutrias sin causar daño. En este estudio, cuantificamos las concentraciones de As, Cd, Hg, Pb y Zn en el cabello, hígado y riñón de nutrias europeas del noroeste de España, con el objetivo de validar la eficacia del cabello como herramienta biomonitorizadora no invasiva comparándola con las concentraciones de órganos internos. También se evaluó la correlación entre las concentraciones de metales, la edad, el sexo y el hábitat, así como una batería de biomarcadores de estrés oxidativo (catalasa, glutatión reductasa, glutatión S-transferasa y producción de malondialdehído). Se analizaron tejidos de 28 nutrias y se cuantificaron las concentraciones de metales mediante espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente. Los biomarcadores de estrés oxidativo, incluyendo enzimas antioxidantes y peroxidación lipídica, se determinaron en el hígado y el riñón mediante métodos espectrofotométricos. Se encontraron concentraciones significativamente más altas de Hg en el pelo de nutria en comparación con el hígado y el riñón, especialmente en zonas con fuentes locales de contaminación. El resto de los heavy metals (loid) se registraron a concentraciones más bajas. Se observaron correlaciones positivas entre los niveles de Hg y As en el cabello y el hígado y el riñón. Se encontraron diferencias estadísticamente significativas en las concentraciones de Hg, Cd y Pb entre adultos y juveniles, así como entre machos y hembras de zonas costeras. Además, las correlaciones entre los metales pesados (LOIDE) y los biomarcadores de estrés oxidativo reflejaban las respuestas fisiológicas de los individuos expuestos a estos contaminantes. El presente estudio es el primero en cuantificar los niveles de metal del pelo y el estado oxidativo en la nutria europea del suroeste de Europa. Según nuestros hallazgos, el cabello demostró su idoneidad como herramienta de biomonitorización no invasiva para evaluar concentraciones internas de Hg y As, y podría considerarse en futuros programas de biomonitorización a largo plazo de la fauna.Os metais pesados (loides) libéranse continuamente en ecosistemas semiacuáticos. Isto supón unha ameaza potencial para a fauna, como a londra europea (Lutra lutra), cuxa poboación foi diminuíndo gradualmente. A mostraxe non invasiva (por exemplo, mostras de pelo) ofrece un enfoque valioso para avaliar a exposición a contaminantes en londras sen causar dano. Neste estudo, cuantificamos as concentracións de As, Cd, Hg, Pb e Zn no cabelo, fígado e ril de londras europeas do noroeste de España, co obxectivo de validar a eficacia do cabelo como ferramenta biomonitorizadora non invasiva comparándoa coas concentracións de órganos internos. Tamén se avaliou a correlación entre as concentracións de metais, a idade, o sexo e o hábitat, así como unha batería de biomarcadores de tensións oxidativo (catalasa, glutatión reductasa, glutatión S-transferasa e produción de malondialdehído). Analizáronse tecidos de 28 londras e cuantificáronse as concentracións de metais mediante espectrometría de masas de plasma axustado inductivamente. Os biomarcadores de tensións oxidativo, incluíndo encimas antioxidantes e peroxidación lipídica, determináronse no fígado e o ril mediante métodos espectrofotométricos. Atopáronse concentracións significativamente máis altas de Hg no pelo de londra en comparanza co fígado e o ril, especialmente en zonas con fontes locais de contaminación. O resto dos heavy metals (loid) rexistráronse a concentracións máis baixas. Observáronse correlacións positivas entre os niveis de Hg e As no cabelo e o fígado e o ril. Atopáronse diferenzas estatisticamente significativas nas concentracións de Hg, Cd e Pb entre adultos e xuvenís, así como entre machos e femias de zonas costeiras. Ademais, as correlacións entre os metais pesados (LOIDE) e os biomarcadores de tensións oxidativo reflectían as respostas fisiolóxicas dos individuos expostos a estes contaminantes. O presente estudo é o primeiro en cuantificar os niveis de metal do pelo e o estado oxidativo na londra europea do suroeste de Europa. Segundo os nosos achados, o cabelo demostrou a súa idoneidade como ferramenta de biomonitorización non invasiva para avaliar concentracións internas de Hg e As, e podería considerarse en futuros programas de biomonitorización a longo prazo da fauna.