Influencia de la radiación ultravioleta y la temperatura sobre parámetros bioquímicos y fisiológicos de Microcystis spp

• Autores: De la Rosa, Florencia Grisel
• Año de publicación: 2024
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Hernando, Marcelo; Malanga, Gabriela; Di Conza, José; Juárez, Angela; Campana, Gabriela
• Materia: Microcystis aeruginosa; Temperatura; Radiación ultravioleta; Estrés oxidativo; Cianotoxina; Ciencias de la vida
• Institución: Universidad de Buenos Aires

Fil: De la Rosa, Florencia Grisel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Buenos Aires, Argentina
Las cianobacterias se han estudiado ampliamente ya que representan un problema para los cuerpos de agua de uso doméstico, industrial y de recreo, principalmente por el incremento en la producción de metabolitos tóxicos. Se ha demostrado que el aumento de la temperatura del agua favorece el desarrollo de las cianofíceas, observándose un incremento de floraciones a nivel mundial. Según la predicción de modelos del cambio climático se prevé un aumento de 3°C en la temperatura promedio durante días calurosos en latitudes medias. La estratificación de la columna de agua debido al aumento de temperatura incrementa su exposición a la radiación solar ultravioleta (RUV).\nEl objetivo general del trabajo fue estudiar en forma combinada los efectos de un aumento de 3°C de temperatura según las predicciones del cambio climático y de la RUV sobre la biomasa, la producción de toxinas, las variables de estrés oxidativo, la composición de ácidos grasos y la expresión génica en la cianobacteria Microcystis aeruginosa. También determinar el pasaje de ácidos grasos de M. aeruginosa por la cadena trófica hacia el bivalvo Limnoperna fortunei. Para ello se realizaron experimentos a corto (5 hs) y largo plazo (4 días) de ambas variables, con cultivos que presentaron una preadaptación a temperatura elevada y otros sin preadaptación.\nLa interacción entre el aumento de temperatura (3°C) y la RUV ejerce un notable impacto en la producción de toxinas y la biomasa de las cianobacterias. A temperaturas mayores, se observa una disminución en la producción de microcistinas (MCs), lo que podría estar relacionado con su función antioxidante, contrarrestando el estrés oxidativo generado por el cambio de temperatura y la RUVB.\nAdemás, el incremento de la temperatura conlleva un aumento en la actividad de antioxidantes enzimáticos (catalasa, superóxido dismutasa y glutatión S transferasa) y no enzimáticos (ácido ascórbico, glutatión, betacaroteno, alfa-tocoferol y astaxantina) en M. aeruginosa. Estos antioxidantes protegen contra el estrés oxidativo y la peroxidación lipídica, permitiendo mantener el crecimiento y la concentración de clorofila en M. aeruginosa. Se registró un incremento en el índice TBARS/?-tocoferol como indicativo del estrés oxidativo moderado en la fase lipídica. La aclimatación de M. aeruginosa a temperaturas elevadas se manifiesta en una menor peroxidación de ácidos grasos poliinsaturados (AGPI) y una mayor activación de sistemas antioxidantes, lo que se traduce en un menor daño lipídico y un aumento en la velocidad de crecimiento de los cultivos.\nComo parte de la adaptación de M. aeruginosa a altas temperaturas se evidencia un cambio en la composición de AGPI, con una mayor presencia de ?6, especialmente 18:3?6, que podría servir como indicador biológico de estos impactos. La mayor producción de AG a 29°C por parte de M. aeruginosa resulta en una mayor concentración de ácido eicosapentaenoico (EPA) y ácido araquidónico (ARA) en el tejido del mejillón L. fortunei, sin afectar su contenido lipídico. Así, esta mayor producción de ?3 y ?6 en los mejillones puede beneficiar a organismos superiores que los consuman.\nOtro beneficio de la adaptación de los cultivos a mayor temperatura es el incremento del metabolismo que compensa parcialmente la disminución de biomasa causada por la exposición a RUVB. Los cultivos preadaptados a altas temperaturas presentan una menor reducción en la biomasa ante la exposición a RUV, posiblemente debido a mecanismos de protección antioxidante incrementados. La reducción de la peroxidación diferencial de AGPI y una mayor capacidad antioxidante explican la adaptabilidad de M. aeruginosa al estrés por RUV, especialmente a altas temperaturas. Como parte de estos mecanismos de adaptación frente a un aumento de temperatura en la exposición a RUV, se ha observado un cambio en la expresión génica de algunas enzimas. Así, en M. aeruginosa, la expresión de genes de desaturasa disminuye con la aclimatación a estas condiciones, posiblemente debido a una mayor estabilidad de membrana luego de varios días de incubación.\nEn conclusión, M. aeruginosa exhibe una respuesta adaptativa a altas temperaturas y RUV, caracterizada por cambios en la composición relativa de AGs, el contenido de toxinas, actividad enzimática antioxidante y producción de antioxidantes no enzimáticos. Esta adaptación atenúa el daño lipídico y favorece la supervivencia celular bajo estrés, destacando la importancia de la aclimatación para la supervivencia de las cianobacterias en ecosistemas afectados por el cambio climático. Estos resultados mejoran la comprensión del impacto de las condiciones ambientales con relación a la producción de cianotoxinas y las estrategias de supervivencia de estos organismos que pueden constituir una amenaza para la salud humana y de diversas especies animales, contribuyendo a minimizar su efecto.
Doctora de la Universidad de Buenos Aires en Ciencias Biológicas