Respuestas citotóxicas y disrupción endocrina generadas por el insecticida Clorpirifos y su metabolito 3,5,6-tricloro-2-piridinol con el uso de la batería de bioensayos estándar y levaduras marinas

Abstract

El uso indiscriminado de plaguicidas, como los insecticidas organofosforados y específicamente el Clorpirifós (CP), impactan ecosistemas terrestres y acuáticos, produciendo efectos en los organismos vivos. En ecotoxicología el uso de modelos estándar de organismos se ha empleado para medir la toxicidad aguda del Clorpirifos (CP) y su metabolito principal 3,5,6-tricloro-2-piridinol (TCP) solo y en combinación, utilizando una batería de pruebas con organismos acuáticos de diferentes niveles tróficos como bacterias marinas luminiscentes Aliivibrio fischeri, alga unicelular de agua dulce Pseudokirchneriella subcapitata y la pulga de agua Daphnia magna. La exposición a concentraciones de CP, TCP y CP comercial para A. fischeri fue de 0.019 – 8 mg/L, y para mezcla de 0.009 – 4 mg/L; para P. subcapitata fue CP (2.08 – 50 mg/L), TCP (0.087 - 2.08 mg/L), CP comercial (0.26 - 6.25 mg/L) y mezcla 1:1 (0.004 – 0.1 mg/L); para D. magna fue CP (0.294 - 31.25 mg/L), TCP (0.977 - 250 mg/L), CP comercial (0.122 - 3.9 mg/L) y mezcla 1:1 (0.004 – 0.1 mg/L). D. magna fue el organismo más sensible a los compuestos probados, siendo el CP más tóxico que su metabolito. Por el contrario, se encontró que el TCP era más tóxico que su compuesto parental para A. fischeri y P. subcapitata. En todos los casos, la mezcla de CP y su metabolito fue más tóxica que los compuestos probados por separado, multiplicándose entre 5 y 200 veces el nivel de toxicidad de CP y hasta 15 veces el nivel de toxicidad de TCP. P. subcapitata fue la de efecto sinérgico mayor (sinergismo muy fuerte), seguido de D. magna (sinergismo fuerte) y A. fischeri (sinergismo), según clasificación de índice de combinación, lo que puede indicar que la coexistencia del producto químico original y su producto de degradación en el medio ambiente puede dar lugar a una interacción sinérgica que implica un alto riesgo para los ecosistemas acuáticos. Así mismo, se evaluó la citotoxicidad y la actividad estrogénica del CP y su principal metabolito 3,5,6-tricloro-2-piridinol (TCP) mediante ensayos in vitro, utilizando modelos eucarióticos de dos líneas celulares de mamíferos (HEK293 y N2a) y levaduras marinas para citotoxicidad, y una levadura recombinante para estrogenicidad. La exposición a CP y TCP de las líneas celulares HEK293 y N2a fue de 6.3 – 1600 mg/L y para la mezcla 1:1 de 6.3 – 800 mg/L. Con referencia a las levaduras marinas, la exposición a CP y TCP fue de 3.9 – 250 mg/L y para la levadura recombinante de 0.002 – 0.4 mg/L. Los resultados indican que el TCP es más tóxico que el CP para las dos líneas celulares ensayadas, siendo la linea célular N2a más sensible a ambos compuestos y con una actividad estrogénica similar entre 2.500 y 3.000 veces menos que el 17β-estradiol. Se estudiaron 10 levaduras marinas con ensayos de viabilidad celular frente a CP y TCP. De las cepas de levaduras aisladas de sedimentos marinos, seis de ellas mostraron sensibilidad y una respuesta dependiente de la concentración a los compuestos probados, siendo la levadura mas sensible a CP y TCP Rhodotorulla minuta, por lo que podrían considerarse como modelo futuro para pruebas de toxicidad. Las levaduras de sedimento marino estudiadas para evaluar la citotoxicidad de CP y TCP, se caracterizaron bioquímicamente, haciendo pruebas de antibiosis, pruebas de crecimiento con concentraciones de sal de 2 %, 4 %, 10 % y 25 %, usando diferentes temperaturas (4 ° C, 25 ° C, 37 ° C y 45 ° C), prueba de esterasa en superficie de agar y una prueba piloto de toxicidad (CP / TCP) en superficie de agar. Se recuperó y cuantificó el ácido dexoxirribonucleico (ADN) total del sedimento, mostrando mayores concentraciones en el sedimento liofilizado y, con la técnica DGGE (Degrading Gel Gradiant Electrophoresis) se mostró una mayor diversidad de hongos en el sitio de muestreo. Se aislaron 10 levaduras, donde el género dominante fue la Candida (60 %), seguida de Cryptococcus (30 %), y Rhodotorulla (10 %), con una alta asimilación de diferentes carbohidratos mostrando su versatilidad metabólica, una baja antibiosis entre las levaduras para utilizar como consorcio en procesos futuros de degradación de CP y TCP, asi como presencia de esterasas/ lipasas en todas, enzimas involucradas en procesos degradativos de estas sutancias. Además de lo anterior, se evidenció crecimiento en temperaturas extremas y en concentraciones de sal, obteniendo levaduras extremófilas, diversidad microbina muy importante para futuros estudios, asi como una concentración mínima inhibitoria de CP y TCP en cuatro levaduras que muestran mayor toxicidad de TCP, para su uso en Ecotoxicología Microbiana.