Laboratorio de Enzimología, Estrés oxidativo y Metabolismo

Líneas de Investigación:

Caracterización in vitro del potencial genotóxico de nanopartículas de plata y agentes fungicidas de aplicación agronómica (Dirigida por la Dra. Chaufan)

El uso de agroquímicos para el control de plagas y enfermedades de los cultivos es una variable fundamental en los sistemas de producción. Sin embargo, el uso regular de agroquímicos es un riesgo potencial para el ambiente y la salud humana. La IARC, en el 2001, revisó el potencial carcinogénico de un amplio rango de agroquímicos insecticidas, fungicidas, herbicidas y otros agroquímicos, clasificando a muchos pesticidas como carcinogénicos para animales de laboratorio. En Argentina el uso de plaguicidas, como reflejo de lo sucedido en el mundo, ha incrementado más de un 400% desde el año 1998 al 2018. El resultado es una mayor intensificación en el uso de agroquímicos, los que luego de un tiempo pierden efectividad debido a la aparición de resistencia.

La línea de investigación que llevamos a cabo trata principalmente de dilucidar los mecanismos de toxicidad (tanto cito como genotoxicidad) que ejercen las mezclas de agroquímicos, que actualmente se usan en las fumigaciones de pre y post cosecha, sobre cultivos celulares humanos.  Para ello se usa como modelo biológico líneas celulares humanas epiteliales de pulmón (A549) y de laringe (HEp-2) como posibles blancos en el caso de exposiciones tanto agudas como crónicas. Estos sistemas in vitro son una alternativa para evaluar el efecto de compuestos potencialmente tóxicos en mamíferos y en el hombre, minimizando así la necesidad de sacrificar animales, de contar con muestras de pacientes y permitiendo hacer una primera estimación de los mecanismos celulares implicados en la toxicidad de los compuestos.

Utilización de múltiples respuestas metabólicas y fisiológicas en comunidades acuáticas para predecir y cuantificar el impacto biológico causado por la presencia de xenobióticos en el medio acuático (Dirigida por el Dr. Sabatini)

La línea de investigación que llevamos a cabo se focaliza en la ecotoxicología acuática. Trata principalmente  sobre los mecanismos de toxicidad de diferentes contaminantes ambientales, en particular los que involucran al estrés oxidativo. Se realiza un enfoque multidisciplinario utilizando determinaciones fisicoquímicas y bioquímicas e histológicas, para evaluar  eficazmente el impacto de la calidad del agua sobre el metabolismo de los organismos acuáticos estudiados.

Los esfuerzos se orientan, por un lado, a estudiar el posible rol de distintas especies de bivalvos como especies indicadoras de la presencia de metales en las costas Patagónicas, analizando parámetros relacionados con el estrés oxidativo como posibles biomarcadores tempranos de contaminación ambiental. Resulta posible cuantificar la respuesta de los organismos a los contaminantes a través de la determinación de parámetros metabólicos, que constituyen un método validado y sirven como alerta temprana de cambios, efectos adversos y daños resultantes de la exposición a sustancias químicas y alteración de parámetros físico-químicos ambientales (temperatura, pH, disponibilidad de oxígeno, entre otros).

Por otra parte, se ha visto la necesidad de plantear e implementar nuevas estrategias multidisciplinaria para predecir y prevenir los impactos negativos ocasionados por las especies invasoras, en particular aquellos que refieren a la pérdida de la biodiversidad biológica. Las especies invasoras tendrán un mayor éxito de adaptación en el nuevo ambiente si éste se encuentra impactado por la acción antrópica, en comparación con un ambiente prístino.  Llevamos adelante un enfoque multidisciplinario mediante experimentación a campo y en el Laboratorio para explicar la dispersión de especies invasoras en detrimento de las especies nativas. Esta línea de investigación forma parte de la tesis doctoral que realiza la Lic. Tatiana Noya Abad bajo mi dirección en la FCEN-UBA, financiada por una beca CONICET la cual codirijo.

Por su parte, los moluscos bivalvos constituyen una fuente de proteína animal saludable con altos niveles de ácidos grasos esenciales, lo que ha motivado un aumento en el consumo de estos productos marinos, permitiendo proyectar una significativa expansión de este sector de la acuicultura. Si bien los bancos de bivalvos son abundantes en la costa argentina, la sobre explotación de este recurso en décadas anteriores, ha generado problemas de sustentabilidad sobre dichas actividades, resultando la misma comercialmente insostenible en algunas zonas. Dada esta problemática, hemos planteado el  desarrollo de un modelo predictivo basado en la utilización de sensores para evaluar los efectos de parámetros ambientales en la productividad del mejillón Mytilus edulis platensis en sistemas de cultivos, lo que ayudará a determinar zonas marítimas del litoral argentino aptas para el cultivo viable de bivalvos de valor comercial. Esta investigación la llevamos adelante con financiación del MINCYT  (PICT-2018-01895, IR: Sebastián Sabatini), en colaboración con el Dr. Eduardo Cortón (Laboratorio de Biosensores y Bioanálisis del IQUIBICEN) y la Dra. Marisol Yusseppone (Instituto de Superior de Formación Docente 186).

Efectos de plaguicidas sobre la reproducción y el desarrollo de peces dulceacuícolas. Participación del estrés oxidativo (Dirigida por la Dra. Menéndez Helman)

Con el avance de la frontera agrícola y el uso intensivo del suelo se ha acrecentado también el uso de agroquímicos, entre ellos los plaguicidas. El tema de investigación es la evaluación de toxicidad de plaguicidas ampliamente utilizados en la región en peces dulceacuícolas. En este marco pueden enumerarse varias líneas de investigación:

Efectos de plaguicidas en el desarrollo y aspectos de la reproducción de peces dulceacuícolas

Los estudios a nivel de toxicidad reproductiva y en el desarrollo se vienen impulsando como herramientas para el estudio sistémico de los efectos de un contaminante. En el caso de aquellas sustancias liberadas al medio frecuentemente (estacional o constantemente) y las que resultan persistentes, se plantea cada vez más, en el área de la ecotoxicología, lo apropiado de realizar ensayos de ciclo de vida parcial (desarrollo, reproducción) o ciclo de vida completo (full life-cycle test). En este sentido, realizamos ensayos de exposición a concentraciones subletales de diferentes plaguicidas y otros contaminantes para evaluar los efectos sobre motilidad espermática, fecundación y desarrollo embrionario larval en peces de agua dulce, como Odontesthes bonariensis y zebrafish.

Efectos neuro-endócrinos

Uno de los biomarcadores de neutoxicidad más utilizado para determinar la exposición a algunos plaguicidas organofosforados y carbamatos es la actividad de la enzima acetilcolinesterasa (AChE). En cuanto a este biomarcador hemos descripto que la exposición a glifosato produce un efecto de disminución de la actividad de AChE en ejemplares de Cnesterodon decemmaculatus (Menéndez Helman et al., 2012) y la existencia de ritmos circanuales en los niveles basales de dicha enzima (Menéndez Helman et al., 2015). También, hemos determinado la diferencia de susceptibilidad de dos especies de poecílidos frente a la exposición a clorpirifós (Bernal-Rey et al., 2017). En el último tiempo reportamos cambios estacionales en la relación dosis- respuesta de AChE en los animales frente a la exposición a glifosato y clorpirifós (Bernal-Rey et al., 2019).

Por otro lado, llevamos adelante el estudio del efecto del glifosato sobre el eje hipotálamo-hipófisis-gónada en la especie O. bonariensis, determinando el efecto de la exposición subcrónica sobre distintos parámetros neuro-endócrinos en diferentes tejidos.

Rol del estrés oxidativo en el mecanismo de toxicidad del glifosato

Ante una situación de estrés ambiental puede producirse como efecto primario una alteración del equilibrio de óxido-reducción celular causando daños a macromoléculas de vital importancia. Nos hemos planteado evaluar la existencia de estrés oxidativo como una vía inespecífica presente en distintos escenarios de toxicidad en peces expuestos a plaguicidas (glifosato y clorpirifós), como también alteraciones en los niveles de las defensas antioxidantes enzimáticas y no enzimáticas, y de la glutatión-S-transferasa (enzima cuyo rol fisiológico es la detoxificación).

Estudios de monitoreo de plaguicidas en cuerpos de agua superficiales

Realizamos el monitoreo del arroyo Las Catonas (Cuartel V, Partido de Moreno) en las cercanías de zonas de cultivos, el mismo se encuentra enmarcado en el Proyecto de Unidades Ejecutoras del IQUIBICEN financiado por el CONICET (22920160100064CO). Se han realizado campañas de muestreo estacionales en las que se determinan parámetros fisicoquímicos para la caracterización del cuerpo de agua y, a la vez, hemos determinado mediante un equipo LC-MS-MS QTOF los niveles de una extensa lista de plaguicidas.

De estas líneas de investigación participan o han participado tesistas de maestría y doctorado (Daissy Bernal Rey) y estudiantes de grado que contaron con beca Estímulo UBA (Ma. Antonella Paci y Carmín Zangari).