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Ver el documento (formato PDF)   Giusto, Anabella.  "Efectos de la contaminación por metales pesados sobre anfípodos de agua dulce y su aplicación en estudios de toxicidad de sedimentos"  (2015-04-07)
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
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Resumen:
Las evaluaciones ecotoxicológicas son herramientas fundamentales en las estimaciones de riesgo ambiental y la toma de decisiones de políticas de control y prevención de daños ecológicos. A nivel regional la caracterización ecotoxicológica de sedimentos se determina principalmente evaluando en ellos niveles de contaminantes considerados como prioritarios, sin tener en cuenta factores tales como biodisponibilidad, resuspensión posibles interacciones o impacto sobre estructura y funcionamiento de las comunidades asociadas a sedimentos. En ese sentido los bioensayos son herramientas esenciales para evaluar la calidad del ambiente porque responden de manera integrada a los efectos adversos de mezclas químicas complejas con las que están en contacto y cuya ecotoxicidad interesa conocer. Los bioensayos con anfípodos tienen considerable relevancia en la evaluación toxicológica de agua dulce, siendo Hyalella azteca, de amplia distribución en el hemisferio norte, la especie más utilizada. Los protocolos para bioensayos estandarizados fueron diseñados en el hemisferio norte en función de los requerimientos y biología de esta especie. Además, estos protocolos se centran primordialmente en la evaluación de parámetros tradicionales (mortalidad y crecimiento) sobre los anfípodos, asumiendo que la ausencia de efecto indica que el medio de ensayo es ecotoxicológicamente aceptable. Sin embargo, hay una tendencia mundial a evaluar el impacto de los contaminantes en un sistema acuático particular a través del monitoreo ecotoxicológico con especies nativas. La necesidad de utilizar especies locales se hace evidente, entre otras razones, porque el uso de las mismas adaptadas a las características del ambiente, pueden proporcionar resultados mucho más cercanos a la realidad que los obtenidos con una especie exótica. Por lo tanto, debido a que las especies propuestas en los protocolos internacionales no son las mismas que encontramos en nuestros ecosistemas acuáticos, es muy importante evaluar el efecto de los contaminantes sobre especies autóctonas sobre la base del conocimiento biológico, ya que estas pueden mostrar requerimientos y características diferentes a las de las especies estandarizadas en dichos protocolos. Es recomendable que cada región geográfica tenga protocolizado diversos métodos de ensayo donde las especies autóctonas estén representadas. Este trabajo presenta resultados obtenidos a partir de la evaluación de efectos de matriz acuosa y sedimentos contaminados sobre dos especies de anfípodos dulceacuícolas presentes en la región: Hyalella curvispina y Hyalella pseudoazteca, por medio de bioensayos de toxicidad en condiciones controladas de laboratorio. Utilizando organismos de dos estadios de vida, se realizaron ensayos de exposición aguda y subcrónica a dos metales pesados, tóxicos referentes (cobre y cadmio) en matriz acuosa, sedimento procesado y agua de poro extraída del mismo, adaptando una metodología estandarizada para H. azteca. Los puntos finales fueron concentración de metal en tejidos, sobrevivencia y crecimiento, siendo los dos últimos parámetros tradicionales para estos protocolos experimentales. A su vez, se investigó la utilidad del Índice de Masa Corporal (IMC) como nuevo parámetro evaluador de efecto subletal. Con el objetivo de utilizar nuevos puntos finales de evaluación de efecto temprano por exposición a metales en H. curvispina, se determinaron efectos sobre el contenido de glucógeno, proteínas totales, lípidos totales, triglicéridos, arginina fosfato, niveles de peroxidación lipídica (TBARS) y actividad de catalasa (CAT), superóxido dismutasa (SOD) y Na+/K+ ATPasa, en matriz sólida y acuosa. Además se ajustó e implementó para esta especie la técnica de sistema de transporte de electrones (ETS) como biomarcador de estado metabólico. Se llevó a cabo la evaluación de la ecotoxicidad de sedimentos ambientales realizando ensayos con sedimento completo y agua de poro, utilizando a H. curvispina como organismo prueba, evaluando como puntos finales parámetros tradicionales de efecto. A su vez, sobre muestras de sedimento completo se investigó la utilidad de biomarcadores de efecto temprano (niveles de lipoperoxidación y actividad de SOD, CAT y ETS). En relación al efecto del cadmio y cobre en solución H. curvispina probó ser sensible a concentraciones ecológicamente relevantes de ambos metales. Los resultados reafirman su importancia como una especie adecuada para ensayos de evaluación ecotoxicológica en cuerpos de agua dentro de su área de distribución. Con respecto a la toxicidad de ambos metales en bioensayos en matriz sólida, se demostró que ambas especies sufren efectos negativos sobre el crecimiento a concentraciones de Cd y Cu cercanas a los Niveles Guía de Calidad de Sedimentos (SQGs), desarrollados para el hemisferio norte, siendo el IMC el mejor parámetro discriminador de efecto. En cuanto al desarrollo de nuevos puntos finales de efecto temprano para ensayos con anfípodos se confirmó que la exposición a Cu ó Cd, tanto en solución como en sedimento, afectó de manera significativa a la mayoría de los parámetros metabólicos y bioquímicos evaluados. Se postula al ETS como nuevo biomarcador de efecto en bioensayos ecotoxicológicos con H. curvispina. El protocolo aplicado, los parámetros determinados y la especie test elegida, resultaron ser aptos para monitorear la calidad toxicológica de sedimentos ambientales. El uso de biomarcadores demostró una mayor sensibilidad y un más preciso ajuste de evaluación de efectos que el obtenido por el ensayo estándar de sobrevivencia y crecimiento, y se revelan más contundentes en relación a la evaluación de efectos proponiéndose su implementación en estudios de biomonitoreo de sedimentos. Por último, se estableció una línea de base como contribución al incremento del conocimiento biológico de las especies de ensayo, utilizando como criterio el IMC y parámetros del metabolismo energético, comparando el estado general de los animales en medio acuoso y sedimento en situaciones control. Se concluyó que H. curvispina puede ser empleada en bioensayos tanto en matriz sólida como acuosa, pero la especie resulta más apropiada para la realización de bioensayos en presencia de sedimentos. Con respecto a H. pseudoazteca resulta una especie apropiada para su uso en bioensayos en matriz sólida, pero no es recomendada para su utilización en ensayos en matriz acuosa.

Abstract:
Ecotoxicology assays are fundamental tools for assessing environmental risks and making political to control and prevent environmental damage. At a regional level, ecotoxicological characterization of sediments is determined mostly by analysing the toxic levels present in them that are prioritized, not taking into account variables such as bioavailability, resuspension, possible interactions or impact on the structure and functioning of the communities associated to the sediments. In this sense, bioassays are essential tools for assessing environmental quality because they respond in an integral way to adverse effects of complex chemical mixtures with which they come in contact and of which there is an interest in knowing their ecotoxicity. Bioassays with amphipods are of remarkable relevance for toxicological assessment in freshwater, being Hyalella azteca, widely distributed across the northern hemisphere, the most employed species. Standardized bioassay protocols were designed in the northern hemisphere based on the requirements and biology of this species. Moreover, these protocols are focused mainly on the assessment of traditional parameters (growth and mortality) of amphipods, assuming the absence of an effect implies that the assay medium is ecotoxicologically acceptable. However, there is a worldwide trend to assess toxic impact in a particular aquatic system through ecotoxicological monitoring with native species. The need to use local species becomes evident, among other reasons, because using these adapted to the environmental characteristics can give results which are much closer to reality than those obtained using an exotic species. Therefore, considering the species proposed by international protocols are not the ones we find in our aquatic ecosystems, it is extremely important to assess the effect of pollutants on native species on the basis of biological knowledge, since native species may present requirements and characteristic that are different to those of the standardized species in said protocols. It is advisable that each geographic region have a diversity of standardized assay protocols where native species are represented. This work presents results obtained from the assessment of the effects of polluted sediments and liquid matrix on two freshwater amphipod species present in the region: Hyalella curvispina and Hyalella pseudoazteca, through toxicity bioassays in controlled laboratory conditions. Acute and subchronic exposure to two heavy metals, reference toxics (copper and cadmium) in liquid matrix, processed sediment and groundwater assays were performed, adapting a methodology standardized for H. azteca, using organisms at different life stages. Endpoints were metal tissue concentration, survival and growth, being these last two the traditional parameters for these experimental protocols. At the same time, utility of the body mass index (IMC) as a new parameter to evaluate sublethal effects was assessed. Aiming to use new endpoints to evaluate early effects of metal exposure in H. curvispina, the effects on glycogen, total proteins, total lipids, triglycerides, phosphate arginine, lipids peroxidation levels (TBARS) and catalase activity (CAT), superoxide dismutase (SOD) and Na+/K+ ATPase were determined in both solid and liquid matrix. In this work, the electron transportation system (ETS) technique was adjusted and implemented for this species as a metabolic state biomarker. Environmental sediment ecotoxicity assessment was carried out with complete sediment and pore water assays using H. curvispina as test organism, taking as endpoint the traditional effect parameters. Utility of early effect biomarkers (lipoperoxidation levels and SOD, CAT and ETS activity) was also assessed using complete sediment samples. With regard to the effect over cadmium and copper in solution, H. curvispina showed sensitivity to concentrations of both ecologically relevant metals. The results reasserted its significance as an adequate species for ecotoxicological assessment assays in water bodies inside their area of distribution. As for the toxicity of both metals in bioassays with solid matrix, it showed that both species suffer negative effects on growth when using concentrations of Cd and Cu close to the Sediment Quality Guideline (SQG) levels (developed for the North hemisphere), with the IMC being the best parameter for effect discrimination. With regard to developing new early effect endpoints for assays with amphipods, it was confirmed that the exposition to both metals significantly affected most of the intermediary metabolism parameters and biochemical oxidative damage evaluated, both in solution and in sediment. ETS is presented as a biomarker of effect in ecotoxicological bioassays with H. curvispina. The applied protocol, the determined parameters and the test species chosen were adequate for monitoring the toxicological quality of environmental sediments. The use of biomarkers showed a higher sensitivity and a more precise effect evaluation adjustment than the one obtained through the use of the standard survival and growth assay. Since they are also more telling in regards to the effects evaluation, its implementation in sediment biomonitoring studies is proposed. Finally, a baseline was established as contribution to the increment of biological knowledge of the test species, using the IMC and parameters from the energetic metabolism as criteria, comparing the general state of the animals in water and sediment media in control situations. It is concluded that H. curvispina can be used in bioassays with both solid and water matrix, but the species is more adequate for carrying out bioassays in presence of sediments. With regard to the H. pseudoazteca, it is an adequate species to be used in solid matrix bioassays, but it is not recommended for its use in water matrix trials.

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Registro:
Título : Efectos de la contaminación por metales pesados sobre anfípodos de agua dulce y su aplicación en estudios de toxicidad de sedimentos     =    Effects of heavy metal pollution on freshwater amphipods and its application in sediment toxicity assessment
Autor : Giusto, Anabella
Director : Ferrari, Lucrecia
Consejero : Izaguirre, Irina
Jurados : Rodríguez, Enrique  ; Bonetto, Carlos A.  ; Venturino, Andrés
Año : 2015-04-07
Editor : Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
Filiación : Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Universidad Nacional de Luján. Departamento de Ciencias Básicas. Laboratorio del Programa de Ecofisiología
Grado obtenido : Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Biológicas
Ubicación : Preservación - http://digital.bl.fcen.uba.ar/gsdl-282/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=tesis&d=Tesis_5691_Giusto
Idioma : Español
Area Temática : Biología / Ecología
Biología / Impacto Ambiental
Palabras claves : HYALELLA CURVISPINA; HYALELLA PSEUDOAZTECA; COBRE; CADMIO; BIOENSAYOS DE TOXICIDAD DE SEDIMENTOS; BIOMARCADORES; HYALELLA CURVISPINA; HYALELLA PSEUDOAZTECA; COPPER; CADMIUM; SEDIMENT TOXICITY BIOASSAYS; BIOMARKERS
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