Caffeine: a novel endocrine disruptor in molluscs?

Abstract

Caffeine is a potent neuroactive drug widely consumed worldwide. It is not completely eliminated in waste water treatment plants (WWTPs), so as a reason it is a pseudo-persistent and ubiquitous contaminant in aquatic environment. Little is known about the effect of relevant environmental caffeine concentrations on marine organisms. Therefore, the objective of this experiment is to assay the effect of a 5-days caffeine exposure at 500 ng/l concentration in the Mediterranean mussel (Mytilus galloprovincialis) at transcript level of 1) potentially gene specific biomarkers, 2) reproduction, 3) oxidative stress and 4) immunological related genes. A total of 8 mussels of each group (control and treatment) were randomly sacrificed. Samples of gills, gonad and digestive gland tissue of each bivalve were extracted for RNA extraction, cDNA synthesis and Real-Time quantitative PCR analysis. Our results showed 1) a significant increase in adenosine receptor A2a (arA2a), but not in dopamine receptor D2 (drD2) expression in digestive gland tissue. We also detected 2) a significant downregulation in cyclooxygenase2 (cox2) and vitellogenin (vtg) expression in gonad. No differences were observed in 3) glutathione-s-transferase (gst), heat shock protein 70 (hsp70), 4) myticin B or mytilin B expression. These results suggest that 1) arA2a could be a potentially gene specific biomarker of caffeine contamination; 2) caffeine could be a potentially endocrine disruptor in molluscs 3) caffeine concentration of 500 ng/l (relevant environmental concentration), is not enough to increase gst and hsp70 expression and therefore, to have a negative impact on mussels health status; and 4) does not affect immunological system at myticin B and mytilin B level.

La cafeína es una potente droga neuroactiva ampliamente consumida en todo el mundo. No es eliminada completamente en las estaciones depuradoras de aguas residuales (EDARs), así que como consecuencia, es un contaminante pseudo-persistente y ubiquista en el medio acuático. Existe poco conocimiento acerca del efecto de concentraciones relevantes de cafeína del medio en los organismos marinos. Por tanto, el objetivo de este experimento es estudiar el efecto de una exposición de cafeína de 5 días a una concentración de 500 ng/l en la clóchina (Mytilus galloprovincialis) a nivel de transcritos de 1) genes biomarcadores potencialmente específicos, además de genes relacionados con 2) reproducción, 3) estrés oxidativo y 4) sistema inmunológico. Un total de 8 mejillones de cada grupo (control y tratamiento) fueron sacrificados al azar. Se extrajeron muestras de tejido de branquias, gónada y glándula digestiva de cada bivalvo para una posterior extracción de ARN, síntesis de ADNc y análisis de PCR cuantitativa en tiempo real. Nuestros resultados mostraron 1) un incremento significativo en la expresión del receptor de adenosina A2a (arA2a), pero no del receptor de dopamina D2 (drD2) en glándula digestiva. Además, detectamos 2) una disminución significativa en la expresión de ciclooxigenasa2 (cox2) y vitelogenina (vtg) en gónada. No se observaron diferencias en la expresión de 3) glutatión-s-transferasa (gst), proteína de choque térmico 70 (hsp70), 4) miticinaB y mitilinaB. Estos resultados sugieren que 1) arA2a podría ser un gen potencialmente específico de contaminación por cafeína; 2) la cafeína podría ser un disruptor endocrino en moluscos; 3) una concentración de cafeína de 500 ng/l (concentración relevante del medio), no es suficiente para aumentar la expresión de gst y hsp70 y, por tanto, para generar un impacto negativo en el estado de salud de las clóchinas; ni 4) para afectar al sistema inmunológico a nivel de miticinaB y mitilinaB.