Desenvolupament de tècniques moleculars avançades per la monitorització de l'impacte per microcontaminants

Abstract

Un dels efectes del desenvolupament industrial i més concretament de la sofisticació de la indústria química ha estat l’aparició de contaminants capaços de produir els seus efectes tòxics mitjançant la seva interacció amb dianes moleculars molt específiques, com són els receptors nuclears. Aquest mecanisme de toxicitat fa que alguns contaminants tinguin efectes metabòlics rellevants a concentracions molt baixes, de l’orde de micrograms o fins i tot nanograms per litre. Són els anomenats microcontaminants, i el seu control representa un doble repte. Per un lloc, requereixen el desenvolupament de tècniques analítiques d’alta sensibilitat i precisió, capaces de detectar concentracions de ppbs o ppts de molècules orgàniques.

Aquesta tesi ha desenvolupat alguns d’aquests assaigs per detectar efectes de microcontaminants sobre sistemes propis de vertebrats i que constitueixen una amenaça latent tant pels ecosistemes com per les poblacions humanes. Per tal efecte s’han utilitzat biomarcadors gènics en diversos animals sentinelles, tant procedents de llocs sospitosos de patir contaminació com en animals estabulats, el que ha permès l’avaluació mediambiental de determinats ecosistemes i el disseny de nous biomarcadors per a la detecció de microcontaminants, com és el cas dels disruptors tiroïdals. Més concretament, s’ha establert un bioassaig no letal basat en l’anàlisi d' escames de peix zebra per a la monitorització de l’activitat dioxina en aigües superficials, s’han realitzat estudis dels efectes de diversos fàrmacs sobre el correcte desenvolupament del sistema tiroïdal a Danio rerio, s'ha estudiat el Transcriptoma durant el desenvolupament embrionari de Danio rerio i els efectes de diversos disruptors tiroïdals sobre el sistema visual i hematopoètic de Danio rerio.

New regulations on water quality require a close control of the possible biological activities known or unexpected pollutants may bring about. It is known that many pollutants could interact directy with some regularory molecules like te nuclear receptors. We present here various protocols based on the direct exposure of the sentinell animal to various polluted river water and the analysis of expression of specific genes to determine the presence of compounds with differnt activities. More precisely this work develops a method that does not require the killing of sentinells animals and allows detection of the biological activity after a single day of exposure to the river water. When tested, the method with real samples from the Llobregat River, clear temporal and spatial variations were observed, demonstrating its suitability for monitoring natural variations in water quality linked to specific discharges. High biological activities were unrelated to the currently checked water quality parameters (macropollutants, turbidity, TOC, etc.), but they did correlate with the presence of micropollutants (estrogens, detergents, etc.) related to domestic and/or industrial runoffs. In addition, we present here a transcriptome analysis of thyroid hormone-regulated genes in zebrafish during the eleutheroembryonic stage (days 2-5 post fertilization) to detect potential markers of thyroid disruption. Exposure to 3,5,3'-triiodo-l-thyroxine (T3, 50 nM) induced changes in a minor portion (less than 2%) of the zebrafish transcriptome, with a significant fraction of genes involved in the haematopoietic system, eye formation, and ossification/skeletal system, including the thyroid receptor thra gene. Some of the transcriptomic changes were reflected macroscopically, as an allometric decrease of eye size and an increase on thra hybridization signal in the skeletal tissue. Using this information, changes on transcription of three genes (adult alpha globin gene si:ch211-5 k11.6, embryonic globin gene hbae3, and long wavelength cone opsin gene opn1/w1) were analyzed to monitor the effect of the suspected thyroid disrupter bisphenol A (BPA) on the thyroid system during this period of development of zebrafish.