Efecto de residuos de piretroides y organofosforados sobre el modelo biológico de vigna unguiculata

Abstract

El crecimiento acelerado de la población mundial ha promovido el aumento de la demanda en el consumo de productos agrícolas y agropecuarios, y con ello, la necesidad de adoptar técnicas no convencionales de producción, como la cría intensiva de bovinos y la agricultura intensiva, con el fin de abastecer los mercados internacionales. Estos modelos se centran en conseguir un aumento exponencial del rendimiento en el menor tiempo posible, conduciendo a altas densidades de plantas y animales en espacios reducidos, y la administración de esquemas alimenticios y planes de fertilización controlados que implican el uso de plaguicidas como los piretroides (PTDs) y organofosforados (OFs) para prevenir la colonización de plagas y promoción de enfermedades en animales y cultivos. Sin embargo, el uso indiscriminado de estas sustancias conlleva la acumulación de sus residuos en el ambiente, los animales de consumo, las plantas y sus productos, representando una problemática sanitara de carácter mundial, ya que dichos residuos pueden llegar hasta el consumidor final a través de los alimentos y mediar en ellos la promoción de efectos toxicológicos. Para garantizar la inocuidad alimentaria, la Comisión Europea, la Administración de alimentos y medicamentos y la comisión del Codex Alimentario establecieron los Límites máximos de residuos (LMR) de plaguicidas en alimentos. No obstante, en función a la severidad de los efectos toxicológicos de estas sustancias, surge la inquietud acerca de su inocuidad sobre los sistemas diana, especialmente porque estas sustancias inducen estrés oxidativo en los sistemas biológicos, y con ello, la capacidad de alterar rutas metabólicas que pueden desencadenar en enfermedades o efectos deletéreos en las proteínas funcionales de los mismos. Estudios previos realizados por el grupo de investigación en Química Analítica y Biomedicina de la universidad de Cartagena, demostraron mediante ensayos in vitro, que concentraciones entorno a los LMRs de PTDs y OFs promueven la oxidación irreversible de las proteínas mayoritarias de la leche bovina, y el músculo de res y pollo, cuestionando la inocuidad de tales concentraciones sobre el alimento disponible para consumo humano y sus repercusiones una vez ingresa a la cadena alimentaria. Con el fin de evaluar estos efectos bajo un modelo in vivo, tres PTDs (Cipermetrina, Fenvalerato, Flumetrina) y tres OFs (Diazinón, Paratión y Clorpirifós) fueron ensayados utilizando un modelo biológico basado en el uso de la especie vegetal Vigna unguiculata, valorando los efectos fitotóxicos producidos sobre la germinación, crecimiento, desarrollo morfológico y oxidación de proteínas de las plántulas. Para ello, inicialmente se realizó un ensayo de germinación in vitro en cajas de Petri, seguido por la optimización del modelo de cultivo a escala de laboratorio. Las plántulas se sometieron a dos períodos de exposición a los contaminantes, evaluando parámetros de crecimiento y desarrollo morfológico como longitud, peso y volumen de los brotes y raíces al final de dichos períodos. El efecto oxidativo sobre las proteínas de estos órganos vegetales se evaluó utilizando metodologías previamente validadas en el grupo de investigación. Este efecto se expresó como el índice de carbonilos y se cuantificó mediante metodología proteómicas como dot blot, utilizando 2,4-Dinitrifenilhidrazina (DNPH) como sonda de marcaje. Los resultados mostraron que residuos de los PTDs y OFs evaluados afectaron la germinación, crecimiento, desarrollo morfológico y carbonilación de proteínas presentes en las plántulas de V. unguiculata. El 83.3% de los plaguicidas disminuyó significativamente el porcentaje de germinación de las semillas, destacándose Cipermetrina como el de mayor efecto con respecto al grupo control (p<0.005). Tras 22 días de exposición, se observaron reducciones significativas en la longitud, peso fresco y volumen de los brotes, junto con un aumento de su finura en plántulas expuestas a los OFs; mientras que, en las raíces, se identificó a Fenvalerato como el que indujo reducción significativa de la longitud y un aumento en el peso fresco y el volumen de éstas. Por su parte, los ensayos proteómicos de las plántulas mostraron una disminución en el rendimiento de extracción de proteínas en todos los tratamientos, excepto Flumetrina; así como un aumento significativo de la carbonilación de proteínas de las raíces y brotes, siendo estos últimos los más susceptibles. Estos resultados evidencian el efecto fitotóxico y oxidante de concentraciones residuales de los plaguicidas evaluados, así como la utilidad del modelo biológico basado en el uso de V. unguiculata para esta evaluación.