Resumen de Application of omic approaches on the characterization of novel toxicity mechanisms of pollutants using daphnia magna as model species
La toxicología ambiental está experimentando un cambio de paradigma debido a la preocupante nueva realidad medioambiental. Hoy en día, gestionar los efectos más sutiles y crónicos de los compuestos químicos, ya sean individualizados o en mezclas, es una necesidad imperiosa, especialmente en concentraciones bajas y relevantes para el medio ambiente. No menos importante es ocuparse de los contaminantes emergentes (EC), cuyos efectos nocivos en los ecosistemas y sus mecanismos de toxicidad aún se desconocen. Por lo tanto, deben elaborarse nuevas estrategias con mayor relevancia ambiental para evaluar la toxicidad de los contaminantes, lo que requiere la aplicación de enfoques integradores que combinen herramientas de distintas disciplinas. Las tecnologías ómicas permiten medidas holística de efectos producidos a bajos niveles de organización biológica en plataformas de alto rendimiento, y proporcionan datos mecanicistas que pueden resultar esenciales para el desarrollo y la aplicación de estrategias de ensayo más eficientes y eficaces. En general, el objetivo de esta tesis ha sido demostrar la importancia de integrar enfoques toxicológicos ómicos con ensayos toxicológicos convencionales a fin de obtener información significativa que ayude a desentrañar cualquier nuevo mecanismo de toxicidad desencadenado por ECs en el medio acuático utilizando Daphnia magna como especie modelo.
Los contaminantes estudiados en esta tesis incluyeron aquellos sospechosos de ser disruptores de lípidos (compuestos disruptores endocrinos, EDC) y ECs que se sabe que afectan al sistema nervioso central (es decir, fármacos neuroactivos y otros productos químicos). Se han desarrollado diferentes enfoques integradores para evaluar la toxicidad de estos compuestos vinculando los efectos sobre la reproducción y el comportamiento (respuestas individuales del organismo), con los cambios en la expresión de los genes y su posterior alteración metabolómica (y por tanto lipidómica) en D. magna. A lo largo de esta tesis se ha abordado la capacidad de los EDCs y de los fármacos neuroactivos de afectar a la reproducción y perturbar la homeostasis lipídica, así como a las vías de señalización molecular que modulan esta perturbación. En el capítulo 2, se realizó un análisis transcriptómico mediante microarrays de hembras adultas de D. magna expuestas a algunos EDCs durante su etapa reporductora, y se estudiaron los efectos producidos en su lipidoma mediante un análisis lipidómico utilizando UHPLC-TOF MS. Se identificaron mecanismos transcripcionales comunes descritos con categorías funcionales relacionadas con la energía, la muda y la reproducción, así como diferentes categorías funcionales de lípidos. Los resultados obtenidos permitieron vincular los efectos reproductivos con cambios en los perfiles de lípidos, así como con una alterada transferencia de lípidos de las hembras de D. magna a sus huevos. En el capítulo 3 se estudiaron los efectos lipidómicos de productos farmacéuticos neuroactivos en concentraciones ambientalmente relevantes y los mecanismos moleculares asociados a ellos. La hipótesis de que la serotonina puede participar en la regulación de la dinámica de los lípidos y las respuestas de la fecundidad en D. magna se confirmó mediante el análisis del lipidoma de clones con el gen triptófano hidrolasa silenciado. Por último, en el capítulo 4 se desarrolló un enfoque metabolómico dirigido para analizar neurotransmisores en D. magna y se empleó en el estudio de los efectos de fármacos neuroactivos que afectaban a su comportamiento cognitivo. Los resultados metabólicos se vincularon a la alteración transcripcional asociada estudiada a través del RNAseq, probando la idoneidad de estos organismos para estudios de neurotoxicidad ambiental.
En general, los resultados obtenidos a lo largo de esta tesis permitieron vincular las vías de señalización transcriptómica con efectos metabolómicos (perfiles lipidómicos y de neurotransmisores) y con respuestas apicales (reproducción y comportamiento).
