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La presente tesis tuvo como objetivo evaluar los efectos causados por el herbicida glifosato, principalmente en su formulación comercial Roundup Ultramax®, sobre la maduración gonadal y su control endocrino, en hembras y machos del cangrejo Neohelice granulata, de extensa distribución en ambientes estuariales de nuestro país. Para evaluar los efectos sobre el crecimiento ovárico, se realizaron bioensayos in vivo durante el período pre-reproductivo de las hembras (invierno). El ensayo principal consistió en la exposición de las mismas a dos concentraciones subletales de Roundup de relevancia ambiental (0,01 y 0,2 mg/L) durante todo el pre-reproductivo, realizando además un ensayo adicional que sólo comprendió el primer mes de dicho período. Luego de los tres meses de exposición, se observó un aumento de la glucemia y de lípidos en el músculo, no registrándose diferencias en el nivel de glucógeno y proteínas en ese tejido. En el ovario de las hembras expuestas a 0,2 mg/L de Roundup se observó un descenso significativo del contenido de vitelogenina, en correlación con una disminución en el tamaño de oocitos vitelogénicos y una mayor incidencia de oocitos vitelogénicos en reabsorción; a su vez, se observó un descenso en el contenido de vitelogenina hepatopancreática. No obstante, al mes de iniciado el ensayo, el nivel de vitelogenina aumentó significativamente a la mayor concentración de Roundup, en correspondencia con un aumento en la proporción relativa de los oocitos vitelogénicos. Estos resultados sugirieron que un posible efecto de desorganización endócrina por parte del herbicida, podría haber ocurrido en los animales expuestos in vivo. Para validar esta hipótesis, se realizaron ensayos in vitro en el ovario, en los cuales se evaluó la posible interferencia del Roundup sobre hormonas relacionadas con el proceso de maduración gonadal. La exposición directa a 0,01 y 0,2 mg/L de Roundup en el medio de incubación provocó un descenso en el contenido de vitelogenina ovárica, observándose el mismo efecto con glifosato puro, pero sólo a 0,2 mg/L. A la mayor concentración de Roundup, se observó además una inhibición de la síntesis proteica. Histológicamente, sin embargo, se observó un avance en la maduración ovárica, sugiriendo nuevamente un posible efecto de desorganización endocrina. La co-incubación del ovario con extracto de ganglio torácico (secretor de un factor estimulante del crecimiento gonadal), o con extracto de pedúnculo ocular (productor de una neurohormona inhibitoria) no mostró una interferencia evidente del Roundup con las neurohormonas o factores presentes en tales extractos. En cambio, sí se observó por parte del Roundup un efecto facilitador del aumento en el contenido de vitelogenina producido por progesterona (1,5 μM). En un ensayo in vitro posterior, en el cuál se incubó el ovario con mifepristona (antagonista de los receptores de progesterona), el agregado del herbicida no modificó el nivel de vitelogenina. Estos resultados sugieren que el Roundup actuaría como inductor de la vía de transducción de la hormona, o eventualmente como un xenoprogestágeno, aportando indicios para explicar, al menos en parte, la estimulación ovárica observada in vivo, al mes de iniciada la exposición. Finalmente, el ensayo in vitro realizado con el inhibidor de prostaglandinas ibuprofeno, mostró que el agregado de Roundup aumenta el efecto inhibitorio del ibuprofeno sobre la disminución del contenido de vitelogenina. Este resultado, en conjunto con la inhibición de la síntesis proteica, la menor disponibilidad de vitelogenina en el hepatopáncreas y la mayor incidencia de reabsorciones, aporta indicios para explicar la inhibición del crecimiento ovárico observado al finalizar los tres meses de exposición in vivo. En cuanto a los machos, se realizó un primer ensayo in vivo de 30 días de duración, dentro del período pre-reproductivo, a fin de evaluar el efecto sobre la maduración gonadal, tanto del Roundup como del glifosato puro. En este ensayo, se observó con ambos herbicidas una menor ganancia en peso, en correlación con un menor contenido de proteína muscular, si bien el nivel de glucógeno se vio incrementado. El análisis histológico de las gonadas indicó una proporción significativamente más alta de espermatóforos anormales (presentando áreas concéntricas desprovistas de espermatozoides) tanto a 1 mg/l de Roundup como de glifosato puro, en concordancia con una disminución en el número de espermatozoides por espermatóforo. En un segundo ensayo in vivo, también de 30 días de duración, se propuso evaluar la viabilidad espermática, mediante la técnica de tinción doble con las sondas fluorescentes Sybr®/ Ioduro de propidio; observándose un aumento no significativo de la mortalidad. Finalmente, se realizó un ensayo in vitro incubando testículo y vaso deferente (proximal y medio) con Roundup 1 mg/L, en presencia o ausencia de glándula androgénica. Los resultados obtenidos mostraron que el aumento en el número de espermatozoides por espermatóforo, producido por la glándula androgénica, era revertido a los niveles del control por la exposición a Roundup, sugiriendo que éste podría inhibir la secreción y/o el efecto de la hormona secretada por esta glándula, si bien el herbicida per se produjo un descenso significativo en el número de espermatozoides.

El aluminio (Al) es un elemento ampliamente distribuido en la Naturaleza, de hecho, el tercero en abundancia. A pesar de su ubicuidad, no posee una función biológica conocida, por lo tanto, su incorporación a los seres vivos puede provocar signos de toxicidad. La sobrecarga con Al ha sido asociada con la aparición de diferentes desórdenes, tales como: defectos óseos, encefalopatía y alteraciones hematológicas. Estos signos de toxicidad, aunque fueron inicialmente detectados en pacientes con insuficiencia renal crónica, pueden presentarse también en individuos con función renal intacta. El extenso uso de este elemento en la vida cotidiana lo convierte en un riesgo potencial para la población en general. Una vez ingresado al organismo, el Al es conducido a través del torrente sanguíneo por la misma proteína que transporta hierro (Fe), la transferrina (Ti) y acumulado en distintos órganos y tejidos. Diversos antecedentes permitieron relacionar la acumulación de Al con el desarrollo de anemia. Por lo tanto, el objetivo planteado para desarrollar este trabajo de investigación fue estudiar la interferencia del Al con el metabolismo normal de Fe. Para ello, se emplearon células de la línea eritroleucémica K562, las cuales expresan receptores específicos para Tf (RTf y RTf2) en su membrana y experimentan maduración eritroide por la acción de inductores, tales como hemina y butirato de sodio. Los resultados demostraron que el Al interfiere con el proceso de diferenciación celular, ya que provoca disminución del número de células hemoglobinizadas. El cálculo de las Kd correspondientes mostró que el RTf posee afinidad similar por los complejos Tf-Fe y Tf-Al, lo cual conlleva al establecimiento de una relación competitiva cuando ambos están presentes simultáneamente en el entorno celular. Esta situación trae como consecuencia la disminución de la incorporación total de Fe y, por lo tanto, de su utilización en la síntesis de hemo. Sin embargo, cuando el Al es removido, dependiendo de la duración de la exposición a este metal y de las condiciones de inducción, la captación de Fe excede a la de las células que no fueron expuestas previamente a Al. Esta observación sugiere la activación de algún mecanismo destinado a compensar la menor incorporación del metal esencial por efecto del Al. La posibilidad de que la expresión del RTf o RTf2 fuera regulada positivamente fue descartada, ya que los niveles de ARNm y de proteína no fueron modificados como consecuencia de la exposición a Al. Además de las vías que median la incorporación de Fe unido a Tf, existen mecanismos alternativos para la captación del metal esencial cuando está presente en la forma de compuestos de bajo peso molecular. La remoción de Al, después de un tratamiento previo, indujo una regulación positiva de estos sistemas de transporte de Fe independientes de Tf. Puede concluirse que la presencia de Al en el entorno celular interfiere la normal incorporación y utilización de Fe. Ello induce una adaptación celular tendiente a alcanzar los niveles del metal esencial requeridos para el metabolismo. La regulación positiva de las vías alternativas de captación de Fe, las cuales no participan en la incorporación de Al, da cuenta de parte de esta respuesta, aunque no puede ser descartada la posibilidad de que la afinidad de los receptores para Tf pueda ser modificada. Sin embargo, a pesar de estas adaptaciones, la presencia continua de Al en el medio impide a las células lograr la utilización adecuada de Fe en la síntesis de hemoglobina.

Este trabajo comprendió el estudio experimental de la posible interferencia del cadmio sobre el proceso de muda del cangrejo Chasmagnathus granulata. Se realizó en primer término la descripción de los distintos estadios y subestadíos del ciclo normal de muda, principalmente a través del estudio setogénico. Esta información permitió desarrollar una herramienta esencial para el seguimiento del ciclo de muda de los animales que se utilizaron en los experimentos posteriores. Estos consistieron tanto en una exposición crónica ai cadmio, in vivo, así como en una exposición aguda al mismo metal, in vitro. Se determinaron numerosas variables en estos experimentos, tales como actividad ATPásica en branquias e hipodermis, contenido de calcio en el caparazón y niveles de ecdiesteroides. Durante la postmuda, la exposición in vitro a cadmio causó una inhibición irreversible sobre la actividad máxima de la Na,K-ATPasa, pero a concentraciones que in vivo resultaron ser letales. Concentraciones subletales ensayadas in vivo, en cambio, no produjeron una inhibición significativa ni sobre la actividad máxima de la Na,K-ATPasa, ni sobre la actividad fisiológica de la enzima (estimada mediante el consumo de oxígeno sensible a ouabaína). En correspondencia con estos resultados, se observó que el proceso de calcificación del exoesqueleto no se veía afectado, en términos del contenido de calcio que presentaban los caparazones en postmuda tardía. De igual modo, se verificó durante la premuda que el proceso de descalcificación del exoesqueleto no se veia significativamente inhibido por la exposición in vivo al metal. Si se encontró durante la premuda un arresto significativo de la muda, a una concentración de cadmio de 0,5 mg/I. Los animales arrestados fueron incapaces de avanzar en el desarrollo setal, quedando detenidos en premuda temprana, correspondiente al comienzo del aumento exponencial de la ecdisona en hemolinfa. Exposiciones que comenzaron en subestadíos posteriores de la premuda, cuando se verifica el pico de ecdisona, no inhibieron la muda, sugiriendo que el cadmio inhibiria la muda mediante la inhibición de la secreción pico de ecdisona esencial para que ésta ocurra.

En esta tesis se presenta el desarrollo de la técnica interferometría de banda ancha en oposición a la interferometría de luz blanca como un método para medir espesores de líquidos y láminas delgadas. Es posible ganar precisión en la medición reduciendo el ancho de banda de la fuente para evitar las distorsiones causadas por la dispersión del material. A partir del análisis de este efecto se refiita el dogma establecido de que el mayor ancho de banda posible es el óptimo. Se demuestra que el conocimiento preciso de la dependencia del índice de refracción con la longitud de onda es imprescindible para una medición adecuada del espesor de un medio dispersivo. El dispositivo experimental presentado es, además, adecuado para obtener esta dependencia con suficiente resolución. En el marco del desarrollo de una técnica capaz de medir con eficiencia espesores de lubricantes, pinturas y barnices, se ilustran los alcances del sistema con la medición del espesor de aceite de siliconas sobre una superficie plana en tiempo real. Finalmente se propone una modificación al esquema experimental con el objetivo de reducir el espesor mínimo mensurable. Se presenta el desarrollo de la Interferometría de tres ondas como la solución para ampliar el rango dinámico de la interferometría de banda ancha.

A lo largo de la historia, los sistemas magmáticos activos han demostrado tener la capacidad de generar impactos negativos en las poblaciones vulnerables situadas en sus cercanías. Cada año, aproximadamente 7% de la población mundial se ve afectada en mayor o menor medida por los diversos sucesos de origen volcánico. La comunidad científica y los gobiernos locales dirigen esfuerzos (políticos, económicos, recursos humanos) con la finalidad de paliar las posibles consecuencias adversas originadas por la actividad volcánica. El desarrollo de conocimiento sobre los mecanismos que conducen a la actividad observada, las estructuras subsuperficiales que intervienen, y la construcción de los escenarios futuros más probables, resulta fundamental para la eficiente aplicación de medidas de reducción de riesgo por amenazas volcánicas. La presente tesis doctoral representa una contribución al conocimiento de las condiciones físicas subsuperficiales de dos sistemas volcánicos andinos, el Complejo Volcánico Planchón-Peteroa (CVPP) y el Complejo Volcánico Cotacachi-Cuicocha (CVCC). Estos complejos volcánicos, si bien sufrieron grandes erupciones en el pasado, con destrucción de sus edificios volcánicos, flujos piroclásticos, y avalanchas, motivos de su elevada peligrosidad, actualmente poseen niveles de actividad moderados a bajos. El limitado nivel de riesgo de estos complejos ha motivado una escasa densificación de su instrumentación. El CVPP y el CVCC sugieren una oportunidad para la implementación de nuevas técnicas que exploten al máximo la información contenida en las señales sísmicas registradas en sus cercanías. Esta tesis propone entonces, la aplicación de distintas metodologías basadas en la técnica interferometría sísmica (IS) a registros adquiridos en el área del CVPP y del CVCC. Desde el año 2010, el CVPP ha sido monitoreado por el Observatorio Volcanológico de los Andes del Sur (OVDAS), a través de las estaciones de la Red Nacional de Vigilancia Volcánica (RNVV-SERNAGEOMIN, Chile) desplegadas sobre el territorio chileno (red OVDAS); y recientemente por el Observatorio Argentino de Vigilancia Volcánica (OAVV-SEGEMAR, Argentina), a partir de la información adquirida por estaciones en suelo argentino. Esta información es utilizada para la identificación de los diferentes tipos de señales y la estimación de la distribución espacial de las fuentes sísmicas. Adicionalmente, durante el año 2012, seis estaciones sísmicas (red PV) fueron temporalmente (un año) instaladas por el proyecto MalARRgue sobre el flanco oriental del CVPP. En una etapa previa al presente trabajo de tesis, este mismo grupo de investigación ha utilizado los registros sísmicos de la red PV para caracterizar la actividad sismovolcánica del CVPP, realizar un análisis de atenuación sísmica en el área, y localizar los eventos sísmicos identificados; asimismo, ha utilizado la información otorgada por las redes PV y OVDAS para el refinamiento de la ubicación de los eventos de fractura registrados. El conocimiento de la disposición en el subsuelo de las fuentes de los sismos locales es el punto de partida para la aplicación de IS basada en autocorrelaciones de eventos locales seleccionados. Sus resultados proveen una estimación precisa de la profundidad de las discontinuidades con mayor contraste de impedancia sísmica debajo de cada una de las estaciones de las redes PV y OVDAS, hasta una profundidad de 4 km, demostrando una elevada correlación con la información geológica disponible para el área. Además, estos resultados sugieren la presencia de zonas caracterizadas por una elevada heterogeneidad, así como de una zona de acumulación de material magmático en la región más occidental de análisis. Las interpretaciones inferidas refuerzan el modelo de subsuelo desarrollado por BenaventeZolezzi (2010) para el área del CVPP construido mediante análisis de fluidos termales y sensores remotos. Los resultados obtenidos son datos fundamentales para las técnicas de modelado de la dinámica interna del sistema magmático. Con el objeto de extender la caracterización del subsuelo a mayores profundidades, se utilizan los registros sísmicos adquiridos por las redes PV y OVDAS para la aplicación de IS mediante autocorrelaciones a sismos regionales y telesismos, aquellos seleccionados de acuerdo a su magnitud, localización, y ángulo de incidencia de la energía de onda P. La aplicación de esta metodología para tres rangos de frecuencias particulares permite precisar la profundidad de rasgos relevantes a la tectónica regional (discontinuidades intracorticales, discontinuidad corteza-manto, techo y base del bloque subductante, zona de baja velocidad litosférica, discontinuidad litósfera-astenósfera, zona de baja velocidad astenosférica) en el subsuelo debajo de las estaciones de las redes PV y OVDAS, así como la inferencia de las zonas de mayor probabilidad de acumulación de material fundido en la corteza. La información sísmica registrada por las estaciones de la red PV es utilizada para la extracción y análisis de la información de ondas superficiales contenidas en el ruido sísmico ambiental, logrando mejorar la resolución de los modelos de velocidad en sus primeras capas. Para ello, se utilizan ventanas temporales seleccionadas de acuerdo a su correspondencia con señales de fuentes ubicadas en las áreas de fase estacionaria para cada par de estaciones, en el rango de frecuencias [0.8 , 4] Hz. Construidas las curvas de dispersión, se prosiguió a la obtención de los perfiles de velocidad de onda S, las cuales sugieren la presencia de dos capas bien diferenciadas en los primeros 350 m del subsuelo. La distribución espacial de velocidades de onda S permite una interpretación de los posibles factores (litología, porosidad, contenido de agua) que condicionan este comportamiento. Los resultados obtenidos de la aplicación de IS mediante autocorrelaciones a eventos seleccionados, en integración con los obtenidos de la IS por correlaciones de ruido sísmico ambiental, permiten elaborar un modelo de subsuelo volcánico a niveles corticales, el cual posibilita la identificación de las zonas de mayor probabilidad de acumulación de fundido magmático. El CVCC ha sido monitoreado por el Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (IGEPN, Ecuador) desde el año 1988, momento en el que instaló la primera estación sismológica dada la clasificación este complejo volcánico como potencialmente activo. Hacia el año 2010 mostró un incremento de su actividad, lo que condujo a la instalación de tres estaciones sismológicas adicionales. Las señales sísmicas registradas por la red de monitoreo del CVCC son utilizadas, en el marco de esta tesis, para la aplicación de una novedosa variación de la técnica IS, basada en la correlación de ruido sísmico ambiental registrado en distintas componentes de una misma estación. Esta metodología permite caracterizar la magnitud y ubicación de los cambios subsuperficiales ocurridos en el CVCC. Los resultados para el periodo de registro (Mayo de 2011 a enero de 2016) indican variaciones leves de velocidad (< 3%), manifestando un aumento del parámetro hacia la zona norte del complejo, en la zona del volcán inactivo Cotacachi, y una disminución del mismo en la zona sur, en el área del volcán Cuicocha. El menor error relativo de los resultados para las componentes cruzadas refuerza su utilización en lugar de las autocorrelaciones, para las cuales se observa una probable mayor sensibilidad a las variaciones espacio-temporales de las fuentes de ruido. La presente tesis doctoral logra suministrar información fundamental sobre las condiciones subsuperficiales del CVPP y el CVCC, evidencia científica que no solo demuestra la versatilidad de las técnicas de IS en sistemas geodinámicos complejos (como lo son las zonas volcánicas) y para bases de datos de distinta naturaleza (eventos sísmicos, ruido sísmico ambiental -ondas de cuerpo y ondas superficiales), sino que proporciona resultados que serán de utilidad a las metodologías del monitoreo orientadas a la estimación y reducción del riesgo de origen volcánico en las áreas del CVPP y el CVCC.