Proiect Sectorial 731/2011Influenţa poluării mediului asupra integrităţii materialului genetic

la taurine şi bubaline

Director de proict : Dr.ing. Ioana NICOLAEI.C.D.C.B. BALOTEŞTI

DURATA: 2011-2014Conducător de proiect: ICDCB BaloteştiPartener: SC SIAT SA Bucureşti

OBIECTIV GENERAL:Evaluarea efectelor poluării mediului asupra integrităţii materialului genetic prin investigaţii citogenetice

OBIECTIVE SPECIFICE :• Investigarea citogenetică a unor populaţii de taurine şi

bubaline crescute în diferite zone ale ţării • Stabilirea impactului factorilor poluanţi asupra

performanţelor zootehnice şi a rolului animalelor ca indicatori biologici ai poluării mediului.

REZULTATE SCONTATE● Identificarea genotipurilor anormale şi evalurea acestora în diferite

rase de taurine şi bubaline, a patogenezei diferitelor tipuri de infertilitate, mortalitate embrionară şi fetală, dezvoltare anormală;

● Identificarea şi cuantificarea agenţilor mutageni prezenţi în mediul înconjurător şi, mai ales, în hrana animalelor, care au indus apariţia genotipurilor anormale, în raport cu limitele maxime admise de legislaţia europeană şi românească în vigoare;

● Evaluarea efectelor agenţilor poluanţi asupra integrităţii materialului genetic la taurine şi bubaline şi evidenţierea rolului animalelor ca indicatori biologici şi măsura în care prin investigaţie citogenetică putem controla aspecte de eredopatologie animală cu efecte majore în creşterea şi exploatarea animalelor de fermă;

● Bază de date şi imagini (web-page) cu indicatori de caracterizare citogenetică a taurinelor şi bubalinelor investigate.

PLAN DE REALIZARE

Faza I: 01.11.2011-15.12.2011Studii privind efectele biologice ale factorilor poluanţi asupra taurinelor şi bubalinelor şi rolul animalelor ca indicatori biologici ai poluării

Activităţi realizate : S-a efectuat documentarea privind efectele agenţilor poluanţi asupra integrităţii materialului genetic la taurine şi bubaline precum şi metodele de identificare şi cuantificare a agenţilor poluanţi. Raport de fază

Faza II: 15.12.2011-30.06.2012Stabilirea cadrului experimental de lucru în vederea efectuării investigaţiilor citogenetice şi biochimice la efective de taurine si bubaline.

Activităţi realizate:- S-a stabilit cadrul experimental de lucru în vederea efectuării investigaţiilor

citogenetice şi biochimice la efective de taurine si bubaline- S-au identificat loturile de animale din rase de taurine şi bubaline din diferite

zone geografice;- S-au stabilit tehnicile analitice pentru identificarea şi cuantificarea agenţilor

poluanţi în apă, furaje şi probe biologice. - S-au proiectat şi elaborat specificaţii tehnice pentru suportul IT destinat

încărcării, dezvoltării şi actualizării bazei de date şi imagini cu indicatori de caracterizare citogenetică a taurinelor şi bubalinelor (Partener 1 – SIAT S.A.).

- Raport de fază

Faza III: 30.06.2012-20.11.2012Investigarea citogenetică a unor populaţii de taurine şi bubaline

crescute în zona centrală şi sudică a ţării

Activităţi realizate:• S-a efectuat controlul de cariotip şi s-a stabilit diagnosticului citogenetic la efective de taurine şi bubaline din

zona centrală şi sudică a ţării:– 50 de tauri de reproducție de la S.C.Semtest BVN S.A. Tg.Mureș, din care:

45 Cariotip Normal (CN)= 2n 60, XY ; 5 Instabilitate cromozomală (IC) = rupturi mono- și bicromatidice pe autosomi (fig.) și heterosomi (fig.).

– 20 de vaci de rasă BNR, ferma I.C.D.C.B. Balotești, din care:16 CN=60,XX ; 4 Instabilitate cromozomală

– 20 de bivoli de la S.C.D.C.B. Sercaia , din care:15 CN=50,XX ;

5 Instabilitate cromozomală • S-a aplicat testul SCEs (Sister Chromatid Exchanges) indivizilor cu instabilitate cromozomală:

- Taurine : 9-11 SCEs/celulă comparativ cu situaţiile normale (6-7 SCEs/celulă) - Bubaline: 9-17 SCEs/celulă comparativ cu situaţiile normale (7-8 SCEs/celulă)

• S-au făcut determinări ale încărcăturii de agenți poluanți în furajele utilizate în hrana animalelor : - Metale grele (plumb şi cadmiu) : în limite admisibile- Micotoxine - aflatoxine ( LMA = 4,0 ppb) : rogoz 100,38 ppb; paie triticale 8,36 ppb; fîn natural de

balta 6,37ppb • S-a realizat suportul IT şi a interfeţele de incărcare, dezvoltare şi actualizare a bazei de date şi imagini cu

indicatori de caracterizare citogenetică a taurinelor şi bubalinelor. (Partener 1 –SC Siat SA).

Taurine

Taurine SCEs

Bubaline

Bubaline SCEs

Faza IV: 20.01.2012 - 30.06.2013Investigarea citogenetică a unor populaţii de taurine şi bubaline

crescute în zona de vest şi nord-vest a ţării

Activităţi realizate:• S-a efectuat controlul de cariotip şi s-a stabilit diagnosticul citogenetic la efective de

taurine şi bubaline din zona de vest şi nord-vest a ţării: - 30 de vaci de rasă BR și B (S.C.D.C.B. Arad), din care:

26 CN=60,XX4 IC

- 25 de bivolițe din 8 exploatații ale crescătorilor particulari de bivoli (Dezna, Laz – jud. Arad) din care: 22 CN; 3 IC.

• S-a aplicat testul SCEs (Sister Chromatid Exchanges):- Taurine : 9-11 SCEs/celulă - Bubaline: 9-13 SCEs/celulă

• S-au făcut determinări ale încărcăturii de agenți poluanți în furajele utilizate în hrana animalelor : - Metale grele : plumb SLD ; cadmiu 0,08 ppm în nutrețul combinat ( LMA 0,05 ppm).

- Micotoxine - aflatoxine ( LMA = 4,0 ppb) : fig...........• S-a încărcat, dezvoltat şi actualizat baza de date ((Partener 1 – Siat SA).

Nivelul aflatoxinelor totale din furajele analizate destinate hrănirii taurinelor (ppm)

Nivelul aflatoxinelor totale din furajele analizate destinate hrănirii bubalinelor (ppm)

BubalineSCEs►

◄TaurineSCEs

Faza V: 30.06.2013 - 11.11.2013Investigarea citogenetică a unor populaţii de taurine şi bubaline

crescute în zona de est şi sud-est a ţării

Activităţi realizate:● S-a efectuat controlul de cariotip şi s-a stabilit diagnosticul citogenetic la efective

de taurine din zona de est și sud-est a țării: - 23 vaci și 2 tauri de rasă Sură de Stepă (S.C.D.C.B. Dancu-Iași) : IC =4 ♀si 1 ♂- 25 vaci de rasă BNR, I.C.D.C.B.Balotești-Ilfov: IC=4 ♀- 10 vaci de rasă HF, S.C.Agrotraiani S.R.L., Adamclisi-Constanța: IC= 3 ♀- 10 vaci de rasă Montbeliarde,S.C. PrestServ SRL, Grădiștea - Călărași: CN- 10 vaci de rasă HF, S.C. Afiliu Trans SRL, Amaru-Buzău: CN

● S-a aplicat testul SCEs (Sister Chromatid Exchanges): 9-16 SCEs/celulă● S-au făcut determinări ale încărcăturii de agenți poluanți în furajele utilizate în

hrana animalelor (tabel). ● S-a încărcat, dezvoltat şi actualizat baza de date ((Partener 1 – Siat SA).

Nivelul aflatoxinelor totale din furajele analizate comparativ cu nivelul maxim admis prevăzut în Regulamentele CE nr. 1881/2006 și nr. 1126/2007

Faza VI: 11.11.2013- 30.06.2014Evaluarea gradului de afectare a integrităţii materialului

citogenetic şi a bunăstării animalelor din efectivele investigate

Activităţi realizate:• S-a completat numărul de animale investigate citogenetic și s-a stabilit diagnosticul

citogenetic pentru următoarele efective:- 50 de tauri de reproducție de la S.C.Semtest BVN S.A. Tg.Mureș :

47 CN; 3 IC - 7 femele de rasă Bălțată cu Negru Românească (BNR)de la I.C.D.C.B. Balotești:

6CN; 1 IC- 18 femele de bivol de la S.C.D.C.B. Sercaia:

15 CN; 3 IC• S-a aplicat testul SCEs (Sister Chromatid Exchanges):

- Taurine : 8-13 SCEs/celulă - Bubaline: 9-13 SCEs/celulă

• S-au făcut examene de profil metabolic la animalele investigate citogenetic (tabele)• S-a încărcat, dezvoltat şi actualizat baza de date ((Partener 1 – Siat SA).

Examene de profil metabolic la taurine

Examene de profil metabolic la bubaline

Faza VII: 30.06.2014 – 30.11.2014

Elaborarea de propuneri privind monitorizarea poluării mediului în scopul evitării efectelor negative asupra integrităţii materialului genetic, a performanţelor zootehnice şi bunăstării la taurine şi bubaline.

Activități realizate:

1. Completarea numarului de animale investigate si stabilirea diagnosticului citogenetic pentru următoarele efective:-40 vaci de rasă Brună de la SCDCB Sighet: 38 CN; 2 IC.-10 vaci de rasă Holstein Friză de la SC Gropeneanu Com SRL: 9CN; 1IN

2. Interpretarea rezultatelor obţinute și propunerea măsurilor privind monitorizarea poluării mediului (tabel)

Distribuția instabilității cariotipice identificate la efectivul de animale investigat

Concluzii și recomandări

• Investigația citogenetică a unui efectiv de 350 de animale, din specii (taurine şi bubaline) și rase diferite (BNR, Sura de Stepă, Brună, Bălţată Germană, Holstein Friză, Montbeliarde), s-a finalizat cu identificarea genotipurilor anormale în 32 de cazuri la taurine şi 11 cazuri la bubaline;

• Prezenţa, localizarea şi frecvenţa rupturilor cromozomale pe autosomi şi heterosomi au indus instabilitate cromozomală, care , de regulă, afectează integritatea materialului genetic cu consecinţe grave asupra capacităţii reproductive a purtătorilor; În toate cazurile identificate de noi, la femelele cu instabilitate cariotipică, starea lor de reproducţie era caracterizată de monte repetate şi interval foarte mare între montele fecunde.

• Identificarea aflatoxinei şi cadmiului în furajele utilizate în hrana animalelor peste limitele maxime admise confirmă rezultatele testului SCEs care este un test specific pentru identificarea efectelor agenţilor toxici asupra integrităţii materialului genetic;

• Rezultatele examenului de profil metabolic la taurine au evidenţiat pentru unii parametri (hematocrit, leucocite) valori sub minima de referinţă în timp ce pentru parametrii profilului enzimatic ( TGO şi PAL) valorile au fost peste limitele fiziologice normale;La bubaline, parametrii hematologici s-au situat in limite normale, în timp ce parametrii profilului enzimatic au fost cu mult mai mari decât la taurine.

• Aşadar, considerăm că studiul nostru aduce unele clarificări privind efectele agenţilor poluanţi asupra integrităţii materialului genetic şi implicit asupra sănătăţii şi bunăstării animalelor;

• Pe de altă parte, s-a evidenţiat rolul animalelor ca indicatori biologici ai poluării mediului și măsura în care prin investigație citogenetică putem controla aspecte de eredopatologie animală cu efecte majore în creșterea și exploatarea animalelor de fermă.

Măsuri privind monitorizarea poluării mediului

Propunerile noastre privind măsurile necesare pentru monitorizarea poluării mediului în scopul evitării efectelor negative asupra integrităţii materialului genetic, a performanţelor zootehnice şi bunăstării la taurine şi bubaline, vizează o metodologie care trebuie să conțină următoarele coordonate:1. Obiectiv general: Implementarea controlul citogenetic sistematic şi eliminarea genotipurilor anormale în scopul menţinerii sănătăţii genetice a efectivelor de taurine şi bubaline crescute în ţara noastră

2. Obiective specifice: 2.1. Investigarea citogenetică a populaţiei active de taurine şi bubaline din diferite zone ale ţării; 2.2. Diagnosticul citogenetic și elucidarea etiologiei anomaliilor cromozomale;2.3.Identificarea agenţilor mutageni și stabilirea impactului lor asupra performanţelor zootehnice şi implicit asupra sănătăţii şi bunăstării animalelor;2.4. Utilizarea animalelor ca indicatori biologici ai poluării mediului

3. Obiective măsurabile:3.1. Eliberarea buletinelor de analiză citogenetică (BAC) 3.2. Aplicarea măsurilor de profilaxie adecvate.

4. Metoda de lucru:4.1. Investigaţia citogenetică 4.2. Investigaţia biochimică

5. Necesitatea implementării controlului citogenetic sistematic:

■ Examenul de cariotip este obligatoriu pentru populaţia activă (masculi şi femele de reproducţie) în scopul evitării transmiterii în descendenţă a diferitelor anomalii cromozomale cu impact mare asupra generaţiilor viitoare.

■ Depistarea purtătorilor (masculi şi femele) de constituţii cromozomale anormale şi hotărârea măsurilor de profilaxie ce se impun constituie calea cea mai eficientă pentru creşterea natalităţii la nivel de fermă, prin : reducerea mortalităţii embrionare şi a nou-născuţilor; asigurarea ritmicităţii normale a producţiilor zootehnice; reducerea tratamentelor şi intervenţiilor sanitar-veterinar; evitarea pierderilor economice.

■ Integrarea controlului oficial al cariotipului în strategia şi programele de creştere a efectivelor de taurine și bubaline din ţara noastră poate să contribuie la asigurarea unui fond genetic valoros şi implicit la creşterea eficienţei în selecţia aplicată efectivelor celor două specii.

DISEMINAREA REZULTATELOR• 350 Buletine de analiză citogenetică (BAC)

• Mase rotunde: S-au organizat 2 mese rotunde la SCDCB Sercaia și ICDCB Balotesti la care au participat pe lângă specialiști din domeniu și crescători de animale, cu următoarele teme:1. Importanta testului citogenetic la animalele de ferma – organizată ( Şercaia)2. Investigaţia citogenetică- instrument de monitorizare a factorilor de risc din mediu

(ICDCB Balotesti)

• Lucrări ştiinţifice susţinute şi publicate în ţară sau în străinătate:

2012: 1) 20thICACGM, Cordoba, Spania - 25-28 aprilie 2012 - Cytogenetic monitoring of the Grey Steppe Cattle breed (Ioana Nicolae şi col.).

2) Sesiunea anuală ICDCB Baloteşti – 8 iunie 2012 Testul citogenetic –instrument de evaluare a genomului la bovine (Ioana Nicolae şi col.).

3) Simpozion Academia Română -Ziua Mondială a Alimentației - 16 oct.2012 - Ioana Nicolae, Marinela Enculescu, A. Bota, Daniela Vidmichi, Cristina Petrescu - Aflatoxinele din furaje – implicații asupra sănătății animale în contextul siguranței alimentare- Ed.Acad. Române, 2013, pg.209-216, ISBN 978-973-27-2363-0.

The Chromosomal Abnormalities as Causes of Reproductive Failure in Cattle

IOANA NICOLAE , A.T.BOGDAN , NICOLETA DEFTA , L. HARCEAGA , M.ROMAN, CRISTINA PETRESCU, DANIELA VIDMICHI

TESTUL CITOGENETIC – IMPORTANT INSTRUMENT DE EVALUARE A GENOMULUI LA BOVINE

2013 :1) Simpozionul ASAS " Preocupări actuale şi de perspectivă în

genetica vegetală şi animală", 20 iunie 2013 - Ioana Nicolae -Programul de Monitorizare Citogenetică la Bovine în Romania (Cytogenetic Screening Programme of Bovine in Romania)

2) 9th European Cytogenetics Conference, 29 iunie-2 iulie

2013, Dublin, Irlanda - Ioana Nicolae, Daniela Vidmichi , Marinela Enculescu, Nicoleta Defta , L. Harceaga, A.Bota , Cristina Petrescu -The Biological Effect of Environmental Toxic Agents on Genetic Material Integrity in Bovine - Chromosome Research (2013) Vol.21, Suppl 1: S129, Springer, ISSN 0967-3849, cotaţie ISI.

The Chromosomal Abnormalities as Causes of Reproductive Failure in CattleThe Biological Effect of Environmental Toxic Agents

on Genetic Material Integrity in Bovine

Ioana Nicolae, Daniela Vidmichi , Marinela Enculescu, Nicoleta Defta , L. Harceaga, A.Bota , Cristina Petrescu

2014 : - 21thICACGM), Ischia, Italia, 7-10 Iunie 2014 - „Chromosomal abnormalities in cattle induced by aflatoxin contamination of forages“ -Ioana Nicolae și col.- Simpozionul ASAS, 31 oct.2014- Influenta poluării mediului asupra integrității materialului genetic la bovine- Ioana Nicolae

- Pliant: Poluarea mediului și instabilitatea cromozomală la bovine- Broșură: Efectele biologice ale agenților poluanți asupra integrității

materialului genetic la bovine, 84 pagini, Ed.Ceres, 2014, ISBN 978-973-40-1086-8

- Catalog de investigație citogenentică

Pliant, Broșură, Catalog

Pagina WEB

BAZĂ DE DATE – ANALIZE CITOGENETICE LA TAURINE

BAZĂ DE DATE – ANALIZE CITOGENETICE LA BUBALINE