W perspectives in the use of sentinel organisms in emerging contaminants ecotoxicological assessments for coastal waters

Resumen

La presencia y persistencia de contaminantes emergentes en el medio ambiente acuático constituye un problema de interés creciente. A pesar de la escasa toxicidad aguda de estos compuestos sobre parámetros vitales de especies marinas, aún no se conoce con claridad los posibles efectos adversos sobre organismos en estadios de desarrollo temprano o que se encuentran en la base de la cadena trófica. La presente investigación aborda la evaluación de los efectos subletales y embrio-toxicológicos de contaminantes emergentes como fármacos y microplásticos sobre especies centinelas pertenecientes al medio ambiente marino, así como la validación de medidas a tiempo final que permitan la Evaluación del Riesgo Ambiental (ERA) y la monitorización costera. La validación de medidas a tiempo final de carácter subletal fue analizada en mejillones adultos (Mytilus galloprovincialis) tras la exposición a concentraciones ambientales de cafeína (CF), mediante el análisis combinado de la bioacumulación y los biomarcadores de estrés ambiental; así como mediante la integración de las respuestas biológicas para dar lugar a un índice único de “estado de salud” mediante la metodología conocida como “Mussel Expert System” (MES). El mismo enfoque se desarrolló con el fin de evaluar las relaciones entre la presencia, biodisponibilidad y efectos de contaminantes emergentes (EC) (fármacos y pesticidas) y/o contaminantes regulados (HAP y metales) en mejillones expuestos in situ dentro de una laguna costera altamente antropizada (Piallassa Piomboni, Ravenna, Italy). Asimismo, se realizaron ensayos de toxicidad con especies en estadíos tempranos de desarrollo para caracterizar el riesgo ambiental asociado a propranolol (PROP), 17-α etinilestradiol (EE2) y gemfibrozil (GEM) sobre el estado embrionario del mejillón (M. galloprovincialis), erizo de mar (Paracentrotus lividus), y teleósteo (Sparus aurata). Además, en el contexto del Proyecto Europeo PLASTOX, se evaluó la incorporación de microplásticos de poliestireno en estadios larvales de mejillón, así como se determinaron los efectos potenciales sobre de tránsito intestinal, alimentación, desarrollo embrio-larvario y transcripción génica. Aunque no se observó bioacumulación de cafeína en los mejillones expuestos, si se observó una alteración lisosomal tras la exposición in vivo, lo que sugirió la presencia de estrés en organismos expuestos a contaminantes de forma crónica. Los niveles de EC, como compuestos farmaceúticos, y pesticidas no se detectaron en los tejidos biológiocs de los mejillones expuestos in situ. Por el contrario, la bioacumulación de HAP y metales se relacionaron significativamente con los biomarcadores de lisosomal, estrés oxidativo y genotoxicidad. La integración de los datos de biomarcadores en el MES ha permitido clasificar como bajo el nivel de estrés inducido por la cafeína en los mejillones, y así como aclarar las relaciones entre la incorporación de contaminantes y alteraciones (de bajas a moderadas) del estado de salud de los organismos tras la exposición in situ. Las respuestas a tiempo final determinadas a nivel embrionario (más específicamente: fertilización, desarrollo embrio-larval y supervivencia de larval) han mostrado toxicidad significativa tras la exposición a concentraciones ambientales de PROP, EE2 y GEM. Los cocientes de riesgo calculados por los tres fármacos testados (MEC /PNEC) han mostrado valores > 1, lo que indica un riesgo elevado para los ecosistemas costeros. Los estadios larvarios de mejillón han mostrado incorporación y bioacumulación dosis-dependiente de microplásticos y su retención en el intestino hasta 192 horas. Ningún efecto fue inducido por los microplásticos sobre el consumo del alga Nannochloropsis oculata por parte de las larvas. Sin embargo, los organismos han mostrado alteraciones de la transcripción de genes involucrados en la bio-mineralización, señalación neuro-endocrina y repuestas lisosomales, inmunitarias y antioxidantes. En general, los resultados obtenidos en esta tesis sugieren la necesidad de incluir los análisis de biomarcadores y embrio-toxicidad medidos en especies centinela marinas en el contexto de las evaluaciones de riesgo ambiental de fármacos, y ponen de manifiesto la utilidad de integrar pruebas químicas y biológicas en mejillones marinos en el contexto de la biomonitorización costera.