Efectos citotóxicos de ftalatosIdentificación de biomarcadores moleculares de ecotoxicidad en larvas acuáticas de chironomus riparius (diptera)

Resumen

Los ftalatos son compuestos plastificantes de amplio uso industrial y presencia ubicua en el medio ambiente. El di(2-etilhexil) ftalato (DEHP) y el butil bencil ftalato (BBP) son dos de los cinco ftalatos que hasta la fecha han sido evaluados por la Agencia Europea de Sustancias Químicas, estando ambos incluidos en su lista de sustancias candidatas que suscitan especial preocupación por su capacidad disruptora endocrina. Su constante presencia en ambientes acuáticos resulta especialmente preocupante debido a su capacidad de acumularse en los sedimentos y a lo largo de las cadenas tróficas. Aunque sus efectos tóxicos para la reproducción y el desarrollo han sido descritos en vertebrados, la información sobre los efectos que provocan en invertebrados es todavía limitada. El objetivo de este trabajo ha sido evaluar los efectos citotóxicos del DEHP y el BBP en larvas de cultivos de laboratorio y de poblaciones naturales de Chironomus riparius, organismo de referencia en Toxicología acuática. El análisis de los efectos citotóxicos, evidenciados por las alteraciones en diferentes procesos celulares, ha permitido identificar biomarcadores moleculares de exposición a estos compuestos y aumentar así la información disponible en la actualidad sobre los mecanismos de acción de los mismos. El estudio de los efectos de estos ftalatos se llevó a cabo en tratamientos agudos en exposiciones cortas (24h), prolongadas (hasta 96h) y retardadas (24h de tratamiento y 24h de recuperación sin droga), mediante el análisis de cambios en la expresión de genes y en los niveles de actividad enzimática de dianas relacionadas con importantes procesos fisiológicos: biogénesis ribosómica (ITS2, rpL4, rpL11 y rpL13), sistema endocrino (EcR, ERR), respuesta celular de estrés (hsp70, hsc70, hsp40, hsp27 y hsp10), metabolismo energético (GAPDH) y metabolismo de xenobióticos (CYP450, GST y GPx). Los resultados tras 24 horas de exposición a las dosis más altas de estos compuestos mostraron que tanto el BBP como el DEHP inducen la expresión del gen hsp70, lo que refuerza la idea de que éste constituye un buen biomarcador de estrés en invertebrados en multitud de situaciones ambientales adversas. Además, el BBP aumenta de forma significativa los niveles de transcrito del gen del receptor de la ecdisona (EcR), resultado que muestra por vez primera la capacidad del BBP de alterar de forma selectiva un gen que representa un elemento clave en la ruta de señalización celular mediada por ecdisona, sugiriendo así una interacción directa con el sistema endocrino de los insectos. En contraposición, el DEHP también provoca una alteración en la actividad del gen EcR, aunque consistente en este caso en una represión. Este trabajo añade un nuevo dato que refuerza la idea del gen EcR como un biomarcador de disrupción endocrina valioso. Por último, el BBP causa una reducción significativa de los niveles de ARNr y de diversos genes codificantes para proteínas ribosómicas, resultado que proporciona la primera evidencia de la interacción del BBP con la biogénesis ribosómica y la alteración de la actividad del nucléolo, un orgánulo esencial para la supervivencia de las células. Sin embargo, el DEHP no altera significativamente ninguno de los elementos de la función nucleolar analizados. Respecto a los estudios a tiempos largos de exposición, se observó un descenso en los niveles de expresión de la mayoría de los genes analizados, lo que podría ser en parte consecuencia de un efecto tóxico más general de los ftalatos. Sin embargo, hay un efecto genómico diferencial del DEHP y del BBP sobre genes específicos. Los resultados más llamativos fueron los relacionados los estudios sobre la toxicidad retardada de estos compuestos, en los que se constató el aumento generalizado de los niveles de expresión génica, especialmente de los genes relacionados con la respuesta celular a estrés. Esta respuesta sólo se vio alterada en el caso de la ruta hormonal, donde el DEHP inhibe la expresión del gen EcR y se comporta de forma antagónica al BBP. Este estudio aporta resultados novedosos sobre los efectos diferenciales del DEHP y el BBP en C. riparius y ponen de manifiesto la importancia de este organismo en la evaluación del riesgo ecotoxicológico, especialmente en ecosistemas acuáticos. A pesar de que los biomarcadores constituyen una herramienta importante en los ensayos de laboratorio, permitiendo vincular la exposición o el efecto de sustancias tóxicas con eventos clave celulares y moleculares, resulta necesaria su validación posterior en poblaciones naturales expuestas a una mezcla compleja de contaminantes antes de poder sacar conclusiones acerca de su utilidad en escenarios reales. En este trabajo se han analizado por primera vez los efectos tóxicos de ambos ftalatos en poblaciones naturales de larvas de Chironomus riparius, procedentes de un río contaminado de Galicia (Sar), las cuales se encuentran expuestas de manera habitual a multitud de xenobióticos, teniendo de este modo sus sistemas metabólicos adaptados a las condiciones físico- químicas del nicho ecológico que habitan. Los resultados obtenidos en la evaluación de los efectos que los ftalatos provocan en larvas de campo muestran diferencias importantes respecto a los datos obtenidos en larvas de laboratorio en cuanto al grado de toxicidad de ambos compuestos y en el efecto que provocan sobre algunas dianas, lo que confirma la necesidad de llevar a cabo este tipo de estudios para tener una aproximación más completa sobre las dianas de efecto que cada compuesto es capaz de alterar, así como al tipo de respuesta que pueden provocar en escenarios reales. PALABRAS CLAVE Ecotoxicología; Chironomus riparius; ftalatos; biomarcadores; expresión génica; respuesta de estrés; biogénesis ribosomal; ruta hormonal; ecdisona; metabolismo; destoxificación