Significado de la biomonitorización animal para evaluar la exposición a contaminantes orgánicos en el medio ambiente
- Autores: Xiana González Gómez
- Directores de la Tesis: Elena Martínez Carballo (dir. tes.), Jesús Simal Gándara (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidade de Vigo ( España ) en 2021
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Rafael Cela Torrijos (presid.), Begoña Jiménez Luque (secret.), Encarnación Moyano Morcillo (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ciencia y Tecnología Agroalimentaria por la Universidad de Vigo
- Materias:
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- Tesis en acceso abierto en: Investigo
- Resumen
El crecimiento demográfico trae consigo un aumento en la demanda de recursos, que junto con el avance tecnológico e industrial han originado la liberación de cantidades importantes de diversas sustancias, tanto de forma intencionada como no intencionada, al medio ambiente. Todo ello causa un gran impacto ambiental sobre la tierra, sobre sus recursos y, por tanto, sobre los seres vivos.
Una gran cantidad de contaminantes ambientales se acumula en los organismos animales. Entre ellos se encuentran los denominados contaminantes orgánicos (OP). Estos compuestos constituyen un grupo muy heterogéneo de sustancias con probados efectos negativos sobre los seres vivos. Claro ejemplo son los contaminantes orgánicos persistentes (POP), regulados bajo el Convenio de Estocolmo y cuyo uso y fabricación han sido prohibidos o restringidos en la mayoría de países. Dentro de este amplio grupo, sustancias como los policlorobifenilos (PCB), los polibromodifenil éteres (PBDE) y los plaguicidas organoclorados (OCP) han sido ampliamente utilizados en numerosas aplicaciones tanto industriales como domésticas o agrícolas. Muchos de estos compuestos tienen el potencial de actuar como disruptores endocrinos dando lugar a graves trastornos metabólicos en los animales. Por otro lado, la liberación de sustancias orgánicas nocivas al medio, no se limita solamente a POP. Los hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH) se producen de forma natural o también a través de procesos industriales. Aunque estos contaminantes no se consideran POP estrictos por su eficiente metabolización, se sabe que pueden causar efectos mutagénicos y cancerígenos en mamíferos e invertebrados. A mayores, el uso extensivo de ésteres y plaguicidas organofosforados (OPE y OPP, respectivamente) y piretroides (PYR) en reemplazo de algunos POP, los convierte también en un tema de gran preocupación. Se ha relacionado el uso de OPE con alteraciones endocrinas y la aparición de neoplasias en animales y humanos. De la misma forma, la aparición de trastornos respiratorios y del desarrollo en humanos se ha asociado con la exposición a PYR y OPP.
Por ello y derivado de la preocupación por conocer a qué riesgos ambientales se exponen los animales, entre ellos el hombre, la necesidad de controlar y monitorizar estos cambios perjudiciales para la salud nunca ha sido tan prioritaria. La biomonitorización de estos OP constituye una herramienta eficaz proporcionando información relevante sobre la viabilidad de los distintos ecosistemas. Su finalidad no es otra sino la de intentar conocer el tipo de exposición y/o los efectos a largo plazo que provocan este tipo de sustancias químicas y que repercuten negativamente sobre los organismos vivos.
En muchas ocasiones, la monitorización de estos contaminantes en muestras humanas se ve dificultada por varios factores como son la propia obtención de la muestra, la cantidad disponible o las reticencias o aspectos éticos que dificultan el estudio. Es por este motivo que uno de los grandes retos hoy en día es el de encontrar especies válidas para llevar a cabo estas tareas de biomonitorización. Tanto los mamíferos terrestres como las aves representan organismos útiles para realizar dichos estudios. Mientras que las plantas como biomonitores indican la carga de contaminantes ambientales durante un cierto período de tiempo, los animales pueden utilizarse cuando se requiere información tanto temporal como espacial. Al analizar las concentraciones de contaminantes acumulados en los tejidos corporales de los animales, se obtiene información sobre la calidad del hábitat del que el animal es parte intrínseca.
En este sentido, los animales de compañía, como los perros, se consideran valiosos biomonitores puesto que son fisiológicamente similares a los humanos y comparten su mismo entorno de vida. También están potencialmente expuestos a una gran cantidad de productos químicos de fabricación humana, como por ejemplo, al estar en contacto con una amplia variedad de productos para la casa y el jardín, al inhalar partículas de polvo contaminado, pasear por zonas urbanas o industriales y comer alimentos para mascotas a los que se le añaden numerosos productos químicos. Además, debido a que suelen tener un ciclo de vida más corto que las personas, los períodos de latencia para el desarrollo de enfermedades son menores que en los humanos.
Los estudios de biomonitorización con animales en libertad o de vida silvestre también han sido un enfoque común para evaluar la salud ambiental. Esto se debe a que dependen exclusivamente de la calidad de los alimentos, el agua y el aire de su hábitat (su dieta refleja la contaminación local del suelo, el agua y el aire). Por tanto, la contaminación influye en el animal y potencialmente también en su salud. El jabalí puede considerarse una especie silvestre idónea para monitorizar los niveles de OP en el ambiente. En los últimos años y debido a los cambios inducidos por el hombre y a la plasticidad de la dieta de estos animales, la interacción entre éstos y el ser humano ha aumentado notablemente. Esta especie tiene una vida relativamente larga, una tolerancia alta frente al estrés ambiental, son fáciles de obtener en actividades cinegéticas (su carne y vísceras pueden formar parte de la dieta humana) y comparten muchos mecanismos fisiológicos con el ser humano.
Las aves son uno de los grupos mejor estudiados y conocidos. Situadas en los niveles tróficos más altos de la cadena alimentaria, a menudo han jugado un papel importante como bioindicadores de problemas ambientales puesto que son especies muy sensibles a cualquier cambio que se produzca en el ecosistema. Las palomas urbanas son un grupo de aves que ocupan altas densidades en numerosas ciudades y que se han adaptado para explotar los recursos alimenticios humanos en hábitats antropogénicos, por lo que pueden considerarse útiles para controlar los niveles de contaminación local en ambientes humanos.
Por ello, la presente Tesis Doctoral tiene como objetivo principal la evaluación de la exposición a OP en diversas especies animales mediante el análisis de muestras biológicas invasivas como el plasma sanguíneo y el hígado y el análisis de muestras biológicas no invasivas como son el pelo o la pluma. Todos los datos recogidos de cada especie se han tratado de relacionar con los datos epidemiológicos obtenidos de cada una de ellas. Se han incluido en este estudio un amplio grupo de OP (OCP, OPE, OPP, PAH, PBDE, PCB, y PYR) susceptibles de causar efectos adversos para la salud humana y animal.
Esta Tesis Doctoral se ha dividido en tres bloques principales: En el primer bloque se llevó a cabo la evaluación de la exposición a OP en mamíferos domésticos mediante el uso de pelo y plasma sanguíneo de perro. Para ello, se optimizó un método de análisis mediante cromatografía de gases y cromatografía de líquidos acopladas a la espectrometría de masas en tándem (GC-QqQ-MS/MS y LC-QqQ-MS/MS, respectivamente) capaz de detectar más de 70 contaminantes en las muestras biológicas seleccionadas. Los resultados del análisis de 51 muestras de pelo y 39 muestras de plasma mostraron la importancia de diversas variables epidemiológicas como son el lugar, el tamaño y el género de los animales con respecto a los niveles de PAH. Se encontraron correlaciones significativas entre ambas matrices para este grupo de compuestos que pusieron de manifiesto el potencial del pelo como matriz no invasiva para evaluar la exposición a OP en el perro. Asimismo y derivado de estos datos, se sugirió que los perros podrían considerarse buenos bioindicadores de la contaminación por inhalación de contaminantes volátiles y semivolátiles.
En el segundo bloque, se evaluó la exposición a OP en mamíferos silvestres mediante el uso de pelo e hígado de jabalí. Para ello, se llevó a cabo la optimización de un método de extracción selectiva presurizada de líquidos (SPLE) mediante el uso de KOH como aditivo y el empleo de acetonitrilo como disolvente de elución. Los resultados del análisis de 60 muestras de pelo e hígado mediante GC-QqQ-MS/MS reflejaron que tanto la edad, el sexo y el lugar fueron los factores epidemiológicos con significancia estadística para la mayoría de OP en las muestras de hígado, mientras que solo la edad mostró ser un factor con significancia estadística para los OCP y el clorpirifós en el pelo. Se planteó que una fuente similar de compuestos organoclorados y plaguicidas podría ser responsable de los niveles detectados en el hígado, puesto que se han encontrado correlaciones estadísticamente significativas entre los PCB no similares a dioxinas (NDLPCB) y los OCP, así como el clorpirifós (OPP) y la permetrina (PYR).
En el tercer bloque, se llevó a cabo la evaluación de la exposición a OP en aves. Para ello se analizaron 71 muestras de plumas de paloma mediante GC-QqQ-MS/MS. Se detectó la presencia de todos los grupos de OP analizados en un amplio rango de concentraciones, donde el grupo de PAH destacó por encima del resto. Los resultados obtenidos reflejaron diferencias significativas entre el lugar y el género, lo que indica que el entorno local y el patrón específico de OP según el género, podría ser clave a la hora de valorar la exposición a OP en esta especie. Derivado de estos datos se sugirió que las plumas pueden ser herramientas útiles para la evaluación tanto de contaminantes persistentes como de aquéllos cuyo uso no está restringido resaltando, no obstante y a mayores, se sugirió la necesidad de revisar el origen de la contaminación en dicha matriz, así como de diversos factores como el hábitat, la edad y la muda, entre otros, que afectan directamente a los niveles de contaminantes en estos animales.
