Ecotoxicología del arsénico y mecanismos de acción en el desarrollo del anfibio Rhinella arenarum - Mardirosian, Mariana Noelia (2015)
El arsénico (As) es un elemento natural de relevancia ecológica que seencuentra en fuentes naturales de agua en toda la Argentina enconcentraciones entre 0,001 y 15 mg/L. La especie autóctona de sapo Rhinellaarenarum fue seleccionada para estudiar la toxicidad sub-crónica y crónica delarsénico y las respuestas bioquímicas y moleculares provocadas por laexposición a este tóxico durante su desarrollo embrionario y larval, con elobjetivo de identificar biomarcadores moleculares y bioquímicos. El valor promedio de la CL50 fue de 24,27 mg As/L y se mantuvoconstante a lo largo del desarrollo embrionario. Sin embargo, cuando losembriones fueron expuestos a partir del estadio de “latido cardíaco” (5 días dedesarrollo), la toxicidad del arsénico disminuyó drásticamente, lo que sugiere laactivación de mecanismos de desintoxicación. El valor de NOEC arrojó unresultado de 10 mg As/L y el de LOEC (efecto: mortalidad) un valor de 20 mg As/L para los distintos experimentos. Dadas las concentraciones ambientalesde arsénico en Argentina, hay una probabilidad de exceder los niveles letalesen un 1 por ciento de los sitios. El valor de LOEC sería superado en el 1,3 porciento de los sitios, mientras que el de NOEC en el 3,5 por ciento de los sitiosen términos probabilísticos. El arsénico en concentraciones de 10 y 20 mg/L causó una disminuciónsignificativa en la capacidad antioxidante total (TRAP), pero generó un aumentoen el contenido de glutatión reducido (GSH) endógeno y en la actividad deglutatión S-transferasa (GST) cuando la exposición se realizó en forma subcrónicahasta el final del desarrollo embrionario. Esta respuesta protectorapodría estar impidiendo un descenso más profundo en el sistema antioxidante yun mayor daño oxidativo, o estar vinculado a la conjugación del arsénico con GSH para su excreción. Cuando la exposición a arsénico se realizó en formacrónica durante 23 días a concentraciones por debajo de 10 mg/L, se observóla inducción de las actividades de GST y glutatión reductasa (GR). Por suparte, el arsénico disminuyó la actividad de catalasa (CAT) en los estadiosembrionarios, mientras que la actividad de la glutatión peroxidasa Sedependienteno se vio afectada con la presencia del tóxico. Si bien se observóuna disminución de TRAP durante toda la exposición a 1 y 10 mg/L, no seobservó alteración en el contenido de GSH ni en los niveles de peroxidación delípidos. La actividad de superóxido dismutasa (SOD) se vio inducida a los 9 y 16 días e inhibida al final de la exposición, sugiriendo la inactivación de laenzima. Se detectó la misma tendencia en la expresión de las proteínas CAT, SOD y GST, analizadas por Western blot, que la observada en sus actividadesenzimáticas. Se estudiaron los efectos del arsénico sobre vías de transducción deseñales y factores de transcripción que podrían estar relacionados a sutoxicidad crónica. Las quinasas de la vía MAPK, MEK y ERK y los factores detranscripción c-FOS y c-JUN fueron inducidos por la exposición a arsénico,pudiendo estar modulando la respuesta antioxidante. Además, se evaluó la acumulación de arsénico y la concentración dehierro, zinc y cobre en embriones y larvas expuestos a arsénico. Los resultadosmostraron que los embriones expuestos crónicamente a 1 y 10 mg/Lacumularon arsénico a partir del día 5, mientras que los embriones expuestos a 0,01 y 0,1 mg/L lo hicieron entre el día 5 y el día 9 de desarrollo. Luego de 23días de exposición, se determinó una bioacumulación de arsénico de 27 vecesen el grupo expuesto a 0,01 mg/L, de 11 veces en el grupo expuesto a 0,1mg/L, de 44 veces en el grupo expuesto a 1 mg/L, y de solamente 5 veces enel grupo expuesto a 10 mg/L, tomando como referencia el arsénico presente enel medio. La bioacumulación se comportó de manera lineal en el tiempo de laexposición excepto para el valor más alto de 10 mg/L, concentración quepodría provocar la saturación de los sistemas de transporte. El arsénicoutilizaría el sistema de excreción de transportadores ABC según los estudios exvivo que realizamos sobre la actividad de proteínas de resistencia a múltiplesxenobióticos, MRP, las cuales transportan en forma fisiológica compuestosconjugados con GSH. Asimismo, se observó un aumento en lasconcentraciones de hierro, zinc y cobre en las larvas expuestas a arsénico,sugiriendo que el arsénico podría estar modulando la retención o acumulaciónde estos elementos dentro de las larvas expuestas. Los resultados obtenidos nos permiten concluir que los embriones de R.arenarum son más sensibles al arsénico durante las etapas tempranas deldesarrollo, probablemente debido a que se requiere la evolución demecanismos detoxificantes ligados a GSH; asimismo, altas concentraciones deeste elemento son necesarias para provocar la mortalidad cuando la exposiciónse realiza hasta el final del desarrollo embrionario. El arsénico es capaz dealterar el estado oxidativo en embriones y larvas de R. arenarum, afectando elestado redox celular a concentraciones subletales tanto en la exposición subcrónicacomo crónica, modulando la respuesta antioxidante a través de la víade MAPK por MEK y ERK y la acción de los factores de trascripción muytempranos c-FOS y c-JUN. El arsénico en concentraciones de hasta el ordende mg/L se bioacumularía en forma continua desde el medio, probablementedebido a su transformación enzimática a compuestos organoarsenicales, entreellos la conjugación con GSH para su excreción por MRP. Además, debido aque la actividad de las enzimas GR y GST, los niveles de proteínas de la vía de MAPK MEK y ERK y de los factores de transcripción c-FOS y c-JUN se vieron alterados a bajas concentraciones de arsénico, su respuesta puede serutilizada como marcador de exposición temprana a dicho tóxico.