Optimización de ensayos celulares para la detección de toxinas marinas responsables de intoxicaciones alimentarias. Aplicación en extractos lipofílicos de muestras naturales de

Abstract

Esta tesis doctoral tiene por objeto el estudio de la aplicabilidad de los cultivos celulares de mamífero como uso de métodos toxicológicos alternativo al uso de métodos establecidos con animales de experimentación en la detección y cuantificación de toxinas marinas responsables de intoxicaciones alimentarias. Incluye cuatro artículos ya publicados y un manuscrito sometido a publicación en revista indexada. Hasta el momento, el uso de los ensayos celulares (Cell Based Assays, CBAs) como métodos toxicológicos de detección y cuantificación de toxinas marinas en alimentos de origen alimentario se había enfocado por grupos de toxinas con mecanismo de acción similar. En esta tesis, lo que se ha propuesto es simplificar la estrategia de uso de los CBAs mediante un único modelo celular capaz de detectar y cuantificar el efecto tóxico del mayor número de grupos de toxinas partiendo de las siguientes prioridades:  Sensibilidad y repetitividad de respuesta del/os ensayo/s a la detección de la toxicidad teniendo en cuenta los mecanismos de toxicidad implicados.  Reducción del tiempo, complejidad y costes del método.  Interpretación de los resultados.  Priorización de la puesta a punto del método para aquellas toxinas que tienen un mayor impacto en las zonas de muestreo de este estudio. Los pasos seguidos en la optimización se han dividido en dos grandes bloques: Un primer bloque en el que se trabajó con toxinas purificadas estándar a fin de establecer las condiciones de los ensayos para la detección y cuantificación de las toxinas, así como contribuir a la caracterización toxicológica de las diferentes toxinas. Un segundo bloque, en el que se trabajó con muestras naturales con toxinas a fin de establecer las condiciones en situaciones reales. Para evaluar la respuesta del CBA frente a toxinas purificadas se escogieron toxinas representativas de los grupos más comunes. Para el primer grupo de ensayos (Cañete and Diogène, 2008) se utilizó: STX, PbTx-3, PlTX, PTX-2, OA, DTX-1, DA. Para el segundo grupo de ensayos (Cañete and Diogène, 2010) se amplíaron los estudios a toxinas actuando sobre canales de sodio dependientes de voltaje (STX, PbTx-3 y P-CTX) y a toxinas lipofílicas (OA, DTX-1, PTX-2, YTX y AZA-1). Para evaluar la respuesta del CBA frente a muestras naturales con toxinas (Caillaud et al., 2009; Cañete et al., 2010; Cañete et al.) se utilizaron muestras de bivalvos procedentes del Delta del Ebro. Por su elevada importancia en el área geográfica en la que nos encontramos, este trabajo se centró en la optimización del CBA para toxinas del tipo lipofílico. En este trabajo se proponen como conclusiones unas directrices a seguir para el uso de CBAs en este contexto. PUBLICACIONES Caillaud, A., Cañete, E., De la Iglesia, P., Giménez, G., Diogène, J., 2009. Cell-based assay coupled with chromatographic fractioning: A strategy for marine toxins detection in natural samples. Toxicology in Vitro 23 (8), 1591-1596. Cañete, E., Campàs, M., De la Iglesia, P., Diogène, J., 2010. NG108-15 cell-based and protein phosphatase inhibition assays as alternative semiquantitative tools for the screening of lipophilic toxins in mussels. Okadaic acid detection. Toxicology in Vitro 24 (2), 611-619. Cañete, E., De la Iglesia, P., Diogène, J., Evaluation of a toxicological alternative tool for lipophilic toxicity screening in mussels. NG108-15 cell-based assay coupled to chromatographic fractioning; a case study for YTX contamination. Toxicology in Vitro. Submitted. Cañete, E., Diogène, J., 2008. Comparative study of the use of neuroblastoma cells (Neuro-2a) and neuroblastoma x glioma hybrid cells (NG108-15) for the toxic effect quantification of marine toxins. Toxicon 52 (4), 541-550. Cañete, E., Diogène, J., 2010. Improvements in the use of neuroblastoma x glioma hybrid cells (NG108-15) for the toxic effect quantification of marine toxins. Toxicon 55 (2-3), 381-389.

ABSTRACT

This thesis aims to study the applicability of mammalian cell cultures as a toxicological alternative to the mouse bioassay in the detection and quantification of marine toxins which can produce food-borne intoxications. The study includes four published articles, and a manuscript submitted, in indexed journals.

On previous studies, the use of Cell Based Assays (CBAs) as a toxicological method for marine toxins screening on seafood products were focused on toxins with similar mechanism of action. This thesis was oriented to simplify the strategy and propose a CBA, with a single cell model, able to detect and quantify the toxic effect of a higher number of groups of toxins. The following priorities were considered for the assay:  Sensitivity and repeatability of the assay for the detection of the toxic effects taking into considerations the mechanisms of action involved.  Reduce time, complexity and costs of the method.  Interpretation of results.  Prioritize improvements of assay conditions for those toxins which have a greater impact on the sampling areas of this study. The experiments performed in the optimization can be divided into two main groups:

The first group of experiments were performed with standard purified toxins to establish assays conditions for the detection and quantification of toxicity and to contribute to the toxicological characterization of the different groups of toxins. For this propose some toxins were chosen as a representation of the principal groups. For the first set of tests, the following toxins were used: STX, PbTx-3, PlTX, PTX-2, OA, DTX-1 and DA. For the second group of tests, studies were extended to toxins acting on voltage gated sodium channels (STX, PbTx-3 and P-CTX) and lipophilic toxins (OA, DTX-1, PTX-2, YTX and AZA-1).

A second group of experiments were performed with bivalve natural samples containing toxins to establish the conditions in real situations. For this propose samples were obtained from the Ebre Delta. This part of the study was focused to optimize the assay for lipophilic toxins which are of particular relevance in this geographical area.

In this thesis we finally propose some guidelines for the use of CBAs as a toxicological tool for marine toxins screening and the points which needs improvements in order to obtain a method alternative to the mouse bioassay.