Characterisation of environmental stress biomarkers in Prodiamesa olivacea (Diptera) and their analysis and comparative evaluation in two chironomid species for ecotoxicity studies in natural scenarios

• Autores: Lola Llorente Ortega
• Directores de la Tesis: Oscar Herrero Felipe (dir. tes.), Rosario Planelló Carro (dir. tes.)
• Lectura: En la UNED. Universidad Nacional de Educación a Distancia ( España ) en 2022
• Idioma: inglés
• Tribunal Calificador de la Tesis: José Luis Bella Sombría (presid.), M. José Servia García (secret.), Sofia Isabel Antunes Guiherme (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ciencias por la Universidad Nacional de Educación a Distancia
• Materias:
  • Ciencias de la vida
    • Biología de insectos (entomología)
      • Fisiología de los insectos
    • Biología molecular
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en:  TESEO  e-spacio (pdf) 
• Resumen

  • Junto con los métodos tradicionales de investigaciones ecotoxicológicas utilizando organismos modelo, los estudios toxicológicos en organismos no modelo se están considerando un complemento perfecto para conseguir metodologías más robustas. Esta estrategia integradora nos permite descifrar la complejidad de las exposiciones en los ecosistemas naturales. El objetivo principal de este trabajo ha sido caracterizar los efectos moleculares que tres contaminantes ambientales comunes (BBP, butil bencil ftalato; BPA, bisfenol A; y BP3, benzofenona 3), así como el estrés por choque térmico provocan en poblaciones naturales de dos invertebrados acuáticos: la especie no modelo Prodiamesa olivacea (Chironomidae, Diptera) y el organismo modelo en ecotoxicología Chironomus riparius (Chironomidae, Diptera).

    El género de los quironómidos, un género de mosquitos no picadores, cuenta con cuatro ensayos estandarizados y aceptados internacionalmente con fines regulatorios para evaluar la toxicidad del agua y los sedimentos. En todos ellos, se utilizan especies de quironómidos y se analizan parámetros clásicos de toxicidad. Por el contrario, Prodiamesa rara vez se usa para estudios de toxicidad, pese a ser una especie interesante desde el punto de vista toxicológico ya que comparte hábitats con Chironomus pero requiere condiciones menos extremas y niveles de oxígeno más altos. Esta divergencia de requerimientos es particularmente interesante para evaluar las diferentes respuestas de ambas especies a condiciones de estrés.

    En esta investigación de tesis doctoral, se recolectaron larvas de cuarto estadío de ambos quironómidos en un río contaminado (Sar) de Galicia (España) y se expusieron de forma independiente a 1 µg/L BBP, BPA o BP3 durante 4 h y 24 h. Además, para evaluar el impacto del choque térmico, las larvas se expusieron a 35 °C y 39 °C durante 30', 60', 120' and 120' seguido de 2 h a temperatura ambiente. Los efectos se midieron analizando alteraciones transcripcionales y enzimáticas de diferentes biomarcadores de interés.

    Los resultados han permitido identificar y caracterizar por primera vez en P. olivacea nuevos biomarcadores tempranos de efecto implicados en la respuesta de estrés celular (Hsp27, Hsp60, Hsp70, Hsc70, Cdc37), el sistema endocrino (EcR, Kr-h1, JHEH), respuestas de biotransformación y estrés oxidativo (MnSOD, CAT, PHGPx, Cyp4g15, Cyp6a-14-like, Cyp6a2-like), el sistema inmune (PGRP, C-type lectin, TOLL, JAK/hopscotch) y el metabolismo energético (GAPDH). Se han descrito respuestas tóxicas diferenciales específicas de especie tras la exposición a xenobióticos y choque térmico, siendo P. olivacea el díptero que mostró una mayor sensibilidad en la mayoría de los biomarcadores moleculares estudiados.

    De entre los tres contaminantes de estudio, BBP fue el compuesto más tóxico para las larvas de P. olivacea ya que produjo una clara y rápida inhibición de genes relacionados con vías metabólicas esenciales. Los tres compuestos interfirieron con el sistema endocrino desencadenando un efecto antagonista de las hormonas esteroideas. El análisis transcripcional comparativo entre C. riparius y P. olivacea reveló que la exposición a xenobióticos desencadenó una temprana y aguda activación transcripcional en C. riparius, en contraposición al descenso de la actividad transcripcional observado en P. olivacea. El choque térmico activó drásticamente la respuesta de estrés celular e inhibió el sistema inmune en P. olivacea, mientras que ambas respuestas se activaron en C. riparius. Estos efectos podrían comprometer la capacidad de adaptación y supervivencia de P. olivacea y destaca la alta tolerancia de C. riparius a ambientes extremos.

    Las respuestas diferenciales detectadas entre P. olivacea y C. riparius proporcionan información novedosa sobre los efectos nocivos del BBP, BPA y BP3, así como del choque térmico en estos mosquitos acuáticos y destacan el potencial de P. olivacea para ser considerado un organismo centinela adecuado para estudios de ecotoxicidad en escenarios naturales.