Monitoreo ambiental, cuantificación de plaguicidas y evaluación de efectos neurotóxicos y de estrés oxidativo en peces dulceacuícolas

• Autores: Bernal Rey, Daissy Lisbeth
• Año de publicación: 2022
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Menéndez Helman, Renata Julia; Dos Santos Afonso, María
• Materia: MONITOREO AMBIENTAL; COMPOSICION FISICOQUIMICA; CARACTERIZACION HIDROQUIMICA; PLAGUICIDAS; GLIFOSATO; CLORPIRIFOS; PECES DULCEACUICOLAS; CNESTERODON DECEMMACULATUS; BIOMARCADORES; ACETILCOLINESTERASA (AChE); DEFENSAS ANTIOXIDANTES; ESTRES OXIDATIVO; ENVIRONMENTAL MONITORING; PHYSICOCHEMICAL COMPOSITION; HYDROCHEMICAL CHARACTERIZATION; PESTICIDES; GLYPHOSATE; CHLORPYRIFOS; CNESTERODON DECEMMACULATUS; BIOMARKERS; ACETYLCHOLINESTERASE (AChE); ANTIOXIDANT DEFENSES; OXIDATIVE STRESS
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Durante las últimas décadas se consolidó en Argentina un modelo intensificado de producción agropecuaria ligado al uso creciente de plaguicidas. Distintos procesos determinan que estos contaminantes alcancen los cuerpos de agua pudiendo ocasionar efectos adversos sobre la biota. El objetivo general de esta Tesis fue estudiar la calidad del agua, con énfasis en la identificación y cuantificación de diferentes plaguicidas, en un cuerpo de agua superficial de la Provincia de Buenos Aires y evaluar potenciales efectos sobre peces dulceacuícolas. Con este propósito, se realizó durante dos años un monitoreo ambiental de diferentes sitios de un arroyo de la subcuenca Las Catonas, (cuenca del Río Reconquista, Cuartel V, Partido de Moreno, Provincia de Buenos Aires) que presentan impacto antropogénico residencial, agrícola e industrial. Se seleccionaron tres sitios de muestreo, un sitio aguas arriba cercano a una zona residencial (Sitio A, SA), uno frente a una planta de tratamiento (Sitio B, SB) y otro aguas abajo del anterior y lindero a una zona hortícola (Sitio C, SC). A través de la caracterización hidroquímica, pudo concluirse que el tipo de agua dominante en los sitios de muestreo corresponde a bicarbonatada sódica y que predomina el mecanismo de meteorización, características que concuerdan con lo descripto para las lagunas pampásicas. Por otro lado, se determinó que las concentraciones de casi todos los iones mayoritarios son mayores en el SB y SC con respecto al SA, al igual que la concentración de los nutrientes. Estas diferencias espaciales podrían deberse al aporte de compuestos de origen antropogénico de la actividad agrícola e industrial de la zona. Además, se observó una agrupación entre las estaciones cálidas (verano y primavera) separadas de las frías (invierno y otoño). Los plaguicidas detectados en el cuerpo de agua, en muestras correspondientes a SB y SC, fueron: DEET, paraquat, clorpirifós y glifosato, en un rango de concentraciones 0,52 – 5,49 μg x L-1, mientras que en SA no se identificó ninguno de estos plaguicidas durante los dos años de muestreo. Por otra parte, se analizaron los efectos de los plaguicidas glifosato (PMG) y clorpirifós (CPF) sobre biomarcadores de neurotoxicidad, defensas antioxidantes, estrés oxidativo y detoxificación en una especie de teleósteo nativo, Cnesterodon decemmaculatus, mediante bioensayos semi-estáticos de toxicidad aguda (96 h). La actividad de acetilcolinesterasa (AChE) demostró ser un biomarcador de neurotoxicidad sensible para la exposición a PMG y CPF en esta especie, existiendo una potencial reversibilidad de los efectos. Adicionalmente, se estudió en forma comparativa el efecto sobre la actividad de AChE de otra especie de poecílido (Gambusia affinis) y se analizaron los mecanismos involucrados. La inhibición de la actividad de AChE luego de la exposición in vivo a CPF difirió entre ambas especies, siendo C. decemaculatus la especie más susceptible. Estas diferencias podrían deberse a una diferencia en la sensibilidad de la enzima, considerando las CI50 determinadas mediante la exposición in vitro al metabolito clorpirifós oxón (CPF-oxón). A su vez, la exposición generó una respuesta de las vías de protección antioxidante, glutatión (GSH) para PMG y catalasa (CAT) para CPF, resultando además los efectos variables entre tejidos. Esto podría estar indicando que, si bien ambos plaguicidas estarían induciendo estrés oxidativo, las vías involucradas podrían diferir entre ellos. En el mismo sentido, los resultados sugieren que la enzima glutatión-S-transferasa (GST) estaría involucrada en la vía de detoxificación en el caso del PMG. Por último, se llevaron adelante bioensayos exponiendo ejemplares de C. decemmaculatus a muestras ambientales de los sitios estudiados SA y SC, evidenciándose cambios en biomarcadores de neurotoxicidad y de defensas antioxidantes. Los efectos sobre algunos de los parámetros no parecerían estar causados por la exposición a los plaguicidas estudiados y podrían tener baja especificidad ya que se vieron alterados en la exposición tanto a SA como SC (enzima superóxido dismutasa, SOD), mientras que para otros biomarcadores (AChE, CAT, GSH) los resultados sugieren que los plaguicidas presentes en las muestras podrían explicar total o parcialmente los cambios observados. Esta Tesis constituye una contribución al estudio del destino ambiental de los plaguicidas y la toxicidad en especies no blanco. Particularmente se demuestra que tanto PMG como CPF generan efectos sobre biomarcadores de neurotoxicidad y en las defensas antioxidantes de C. decemmaculatus. A la vez, al realizar una evaluación de toxicidad en el contexto de muestras ambientales con mezclas complejas de contaminantes, dichos parámetros resultaron ser sensibles a la exposición al agua de la subcuenca Las Catonas evidenciando el deterioro en la calidad del agua que presentan estos arroyos [fórmula aproximada, revisar la misma en el original].
Over the last decades, an agricultural model of intensive production linked to the increasing use of pesticides was consolidated in Argentina. Different processes determine that these pollutants reach water bodies, which can cause adverse effects on biota. The general objective of this Thesis was to study water quality, with emphasis on the identification and quantification of different pesticides in a surface water body of the Buenos Aires Province and to evaluate their potential effects on freshwater fish. Considering this, an environmental monitoring was carried out over a period of 2 years on different sites of a stream in Las Catonas sub-basin (Reconquista River basin, Cuartel V, Partido Moreno, Province of Buenos Aires) that have urban, agricultural, and industrial anthropogenic impact. The sampling sites were upstream, close to an urban area, (Site A, SA); in front of a treatment plant (Site B, SB); and downstream of SB and bordering a horticultural area (Site C, SC). Throughout the hydrochemical characterization, it was possible to conclude that the dominant type of water in the sampling sites corresponds to sodium bicarbonate and that the weathering mechanism is predominating, characteristics that are like to those of pampasic lagoons. On the other hand, it was determined that the concentrations of almost all the major ions are higher in SB and SC compared to SA, as well as the concentration of nutrients. These spatial differences could be due to the contribution of agricultural and industrial activity in the area. In addition, a grouped data was observed between the warm seasons (summer and spring) separated from the cold seasons (winter and autumn). The pesticides detected in the water body, in samples corresponding to SB and SC, were DEET, paraquat, chlorpyrifos and glyphosate in a concentration range of 0.52 - 5.49 μg x L-1, while none of these pesticides were identified in SA during the two years of sampling. Furthermore, the effects of the pesticides glyphosate (PMG) and chlorpyrifos (CPF) on biomarkers of neurotoxicity, antioxidant defenses, oxidative stress, and detoxification in a native teleost species, Cnesterodon decemmaculatus, were analyzed by semi-static bioassays of acute toxicity (96 h). Acetylcholinesterase (AChE) activity has been shown to be a sensitive neurotoxicity biomarker for exposure to PMG and CPF in this species, with potential reversibility of the effects. In addition, the effects on the AChE activity for other species of Poeciliidae (G. affinis) was comparatively studied and the mechanisms involved were analyzed. In vivo AChE inhibition differed between both species, with C. decemaculatus being the most susceptible species. These differences could be caused by a difference in enzyme sensitivity taking into account the IC50 determined by in vitro assays using CPF oxon metabolite. At the same time, the exposure generates a response of the antioxidant protection pathways, glutathione (GSH) for PMG and catalase (CAT) for CPF, also resulting in variable effects between tissues. This could indicate that, although both pesticides are inducing oxidative stress, the pathways involved could differ between them. In the same way, the results suggested that the GST enzyme would be involved in the detoxification pathway in the case of PMG. Finally, bioassays were carried out exposing specimens of C. decemmaculatus to environmental samples from the studied sites (SA and SC), showing changes in biomarkers of neurotoxicity and antioxidant defenses. The effects on some of the parameters would not seem to be caused by exposure to the pesticides studied and could have low specificity since they were altered in exposure to both SA and SC (superoxide dismutase enzyme, SOD), while for other biomarkers (AChE, CAT, GSH) the results suggested that the pesticides present in the samples could fully or partially explain the observed changes. This Thesis constitutes a contribution to the study of the environmental fate of pesticides and their toxicity in non-target species. In particular, it has shown that both PMG and CPF generate effects on biomarkers of neurotoxicity and on the antioxidant defenses of C. decemmaculatus. At the same time, these parameters turned out to be sensitive to exposure to the water of Las Catonas sub-basin, when carrying out a toxicity assessment in the context of complex mixtures of pollutants, indicating the deterioration of water quality [fórmula aproximada, revisar la misma en el original].
Fil: Bernal Rey, Daissy Lisbeth. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.