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Toxic Waste Minimization in Print.Circ.

La liberación de plaguicidas altera la calidad de los ambientes acuáticos cercanos a las áreas de aplicación. Estos agroquímicos pueden afectar a macrocrustáceos como el camarón Palaemonetes argentinus Nobili (1901) y el cangrejo Trichodactylus borellianus Nobili (1896) del río Paraná. El objetivo de esta tesis fue evaluar la toxicidad de formulaciones comerciales de herbicidas (glifosato y ácido 2,4-Diclorofenoxiacético), insecticidas (endosulfán y clorpirifós) y fungicidas (carbendazim y carbendazim-tiram) en P. argentinus y T. borellianus mediante la determinación de la concentración letal media a las 96 horas, el consumo de oxígeno y excreción de amonio durante 24 horas, y el crecimiento (incremento en talla y duración del período de intermuda) en laboratorio. Además, se estudió el impacto de los biocidas en ambas especies colocadas en pequeñas lagunas artificiales. Los herbicidas y fungicidas redujeron inmediatamente la supervivencia de las especies, mientras que los insecticidas incrementaron la toxicidad letal con el tiempo. El consumo de oxígeno en los herbicidas fue menor que en controles. Contrariamente, los insecticidas y fungicidas causaron altos consumos. La excreción de amonio disminuyó en la mayoría de los casos. El incremento en talla por muda fue mayor en los herbicidas, mientras que se redujo en los insecticidas. Los fungicidas e insecticidas alargaron los períodos de intermuda. En los mesocosmos, el camarón fue más sensible a los biocidas que el cangrejo. Carbendazim causó menor toxicidad que carbendazim-tiram y glifosato fue menos tóxico que el ácido 2,4-Diclorofenoxiacético. Los agroquímicos de mayor poder nocivo fueron endosulfán y clorpirifós, siendo clorpirifós el más tóxico.

Las poblaciones de microalgas, dinoflagelados y cianobacterias pueden crecer de forma masiva en eventos conocidos como “floraciones”. Algunos de estos microorganismos pueden producir compuestos tóxicos para la biota acuática y la salud humana, e.g. algunas cianobacterias producen cianotoxinas. En Norpatagonia, están presentes especies de varios géneros de cianobacterias y son muy frecuentes las floraciones de distintas especies del género Dolichospermum, potencial productor de más de un tipo de toxina, e.g. microcistinas (MC) como microcistina-LR (MCLR), y neurotoxinas como la saxitoxina (STX), la toxina más estudiada de un conjunto de análogos estructurales denominado “toxinas paralizantes de moluscos” (PST, por su nombre en inglés). En estos ambientes, se plantea un escenario donde la interacción entre las toxinas puede potenciar sus efectos nocivos individuales. Los peces pueden incorporar las cianotoxinas a través del intestino, acumularlas y/o excretarlas hacia el medio externo. La MCLR es absorbida en el intestino por transportadores de sales biliares (OATP) y tiene como efecto tóxico característico a la inhibición de la actividad de las enzimas proteína fosfatasa 1 y 2A (PP1 y PP2A). Puede ser transportada fuera del organismo por los transportadores dependientes de ATP, e.g. ABCC (del sistema de resistencia a múltiples xenobióticos, MXR), previa conjugación con glutatión (GSH), catalizada por la enzima glutatión S-transferasa (GST). Por otro lado, las PST típicamente inhiben los canales de sodio, y posiblemente de otros cationes, dependientes de voltaje, e interrumpen la transmisión del impulso nervioso. Sin embargo, su absorción y eliminación en el intestino, así como sus posibles efectos intracelulares, están muy poco estudiados. Teniendo en cuenta estos antecedentes, el presente trabajo de tesis tiene como objetivo general profundizar el conocimiento sobre la toxicidad de MCLR y PST, en forma individual y combinada, en el intestino medio de la trucha arcoíris, Oncorhynchus mykiss. Este objetivo se llevó a cabo utilizando modelos de exposición in vivo, ex vivo (epitelio aislado, tiras y segmentos intestinales) e in vitro (enterocitos aislados y homogenatos de tejido). En los modelos ex vivo, se estimó la actividad de las enzimas PP1, GST, glutatión reductasa (GR) y catalasa (CAT), la peroxidación lipídica y el contenido de GSH y glutatión total. En los modelos in vitro, se analizó la producción de ROS y la integridad de la membrana lisosomal. Esto último se estimó a partir del tiempo de retención de rojo neutro del 50% de las células observadas (NRRT50). La actividad de los transportadores ABCC se estimó a través de la tasa de transporte de 2,4-dinitro-S-glutatión (DNP-SG), un sustrato específico, producto de la conjugación (catalizada por GST) del 1-cloro- 2,4-dinitrobenceno (CDNB) con GSH. La primera hipótesis de esta tesis plantea que las PST son absorbidas por los enterocitos del intestino medio, donde producen diversos efectos citotóxicos y son exportadas fuera de estas células por transportadores ABCC. Para poner a prueba esta hipótesis, se midió el contenido de GSH, la actividad GST, GR y CAT, y la peroxidación lipídica, la producción de ROS y el NRRT50. El transporte de DNPSG se estimó en epitelio aislado y en segmentos intestinales evertidos y sin evertir. Los resultados obtenidos sustentan parcialmente esta hipótesis. Luego de la exposición a PST se observaron indicios leves de estrés oxidativo y citotoxicidad, evidenciados por la diminución del contenido de GSH, el aumento de la actividad GST y GR y la disminución del transporte de DNP-SG (sólo en la cara basolateral del intestino) y del NRRT50. Esto último no se agravó cuando los enterocitos se expusieron a PST + MK571, un inhibidor específico de los ABCC. Este resultado sugiere que las PST no son sustratos de estos transportadores, pero sí afectan su función, particularmente en la membrana basolateral. La actividad CAT, la peroxidación lipídica y la producción de ROS no fueron alteradas por la exposición a PST. La segunda hipótesis plantea que la MCLR modula la actividad y la expresión génica de proteínas del sistema MXR en el intestino medio de O. mykiss, modificando así sus efectos citotóxicos a lo largo del tiempo. Para poner a prueba esta hipótesis, se expusieron peces in vivo durante 12, 24 y 48 h mediante alimento embebido en MCLR. Se midió el contenido de GSH y glutatión total, la actividad de GST, GR y PP1, el transporte de DNP-SG y el NRRT50. Esta información se complementó con el análisis de la expresión de ARNm de ABCC2, GST-π, GST-ω y de los factores de transcripción/receptores nucleares Nrf2, AhR, ARNT y LXR, vinculados a la activación de la expresión del ARNm de proteínas del sistema MXR VIII y de enzimas antioxidantes y detoxificantes. Los resultados apoyan parcialmente esta hipótesis. La exposición a MCLR aumentó la capacidad detoxificante del intestino a lo largo del tiempo (caracterizado por mayor actividad de GST y de transporte por ABCC), pero la inhibición de PP1 y el daño a lisosomas se mantuvieron constantes. Las modulaciones observadas no se correspondieron con cambios en la expresión de ARNm de GST-π, GST-ω, ABCC2, Nrf2, AhR, ARNT ni LXR. Según los resultados observados, es posible plantear que, mientras está presente en la dieta, la exposición a MCLR provoca una situación de estrés constante en el intestino medio de O. mykiss, pese a que el aumento de la capacidad detoxificante aumentaría la excreción de MCLR hacia afuera del enterocito. La tercer hipótesis plantea que la exposición a MCLR sensibiliza el intestino medio de O. mykiss frente a la toxicidad de las PST. Para poner a prueba esta hipótesis, se realizaron exposiciones consecutivas a MCLR in vivo y, luego, a PST ex vivo. Se midió el contenido de GSH y glutatión total, la actividad GST, GR, PP1 y CAT, el NRRT50, la producción de ROS y el transporte de DNP-SG (en segmentos intestinales evertidos y sin evertir). Los resultados obtenidos apoyan parcialmente esta hipótesis, ya que la interacción de MCLR y PST produjo efectos negativos sobre el balance oxidativo en el epitelio intestinal, que no se manifestaron en la exposición a cada cianotoxina por separado. La exposición consecutiva a MCLR in vivo y PST ex vivo provocó la disminución en el contenido de GSH y en el cociente GSH/GSSG. Este efecto se correspondió con la disminución de la actividad GST, el aumento de la actividad CAT y la mayor producción de ROS. Por otro lado, la inhibición de la actividad PP1 por parte de MCLR no se agravó en presencia de PST. Por último, el pretratamiento con MCLR previno la inhibición de la actividad de los ABCC basolaterales producida por PST. Este trabajo de tesis permite concluir que el intestino medio de Oncorhynchus mykiss es un órgano sensible a la exposición a MCLR y PST. Estas toxinas ingresan a los enterocitos y afectan sus funciones, tanto en forma individual como combinada. Los efectos citotóxicos y de estrés oxidativo, producidos por ambas toxinas persisten aun cuando la actividad del sistema MXR está aumentada, y sus efectos combinados configuran un escenario muy complejo que amerita el desarrollo de nuevos estudios.

El crecimiento de la población humana y el aumento del consumo producen un creciente deterioro de los sistemas naturales, especialmente en el ámbito limnológico. Los ecosistemas de agua dulce han perdido mayor diversidad biológica y hábitats en comparación con los terrestres y los océanos. En la Argentina, los agroecosistemas representan el paisaje dominante de la región Pampeana donde actualmente el cultivo más importante es la soja, que a partir del año 2009 representó aproximadamente la mitad de la superficie total cultivada: 16,7 millones de ha. El consumo de pesticidas se incrementó de 6 millones de kg en 1992 a 36 millones en 2010. Los insecticidas más utilizados corresponden en primer lugar al organofosforado clorpirifos, luego el órganoclorado endosulfan y el piretroide cipermetrina. Los trabajos que estudian de manera integrada los ensambles de peces, las características físicas y químicas del agua y el uso del suelo en la cuenca son escasos. Los objetivos de la presente tesis fueron estudiar la toxicidad y su persistencia en la escorrentía superficial con posterioridad a aplicaciones de insecticidas en el cultivo de soja y caracterizar el efecto producido por los principales usos del suelo sobre el ensamble de peces mediante la comparación de su composición en arroyos con distintos usos en sus cuencas: ganadería extensiva, ganadería intensiva (feedlots), agricultura convencional (cultivos) e intensiva (huertas) y urbanos. Se estudió la persistencia de la toxicidad de cipermetrina clorpirifos y endosulfan en el cultivo de soja sobre el pez Cnesterodon decemmaculatus (Cyprinodontiformes Poeciliidae).

Fil:Amin, Oscar Antonio. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

El objetivo general de la presente Tesis Doctoral fue evaluar la toxicidad aguda de una formulación comercial del insecticida Endosulfán (ED) para tres especies ícticas neotropicales (Prochilodus lineatus, Cichlasoma dimerus y Piaractus mesopotamicus), y detectar cambios subletales en marcadores de estrés en peces expuestos a ED en forma individual, y en una mezcla con el insecticida piretroide λ-cialotrina. El valor de las CL50-96h del ED para P. mesopotamicus, P. lineatus y C. dimerus fue 3,6, 3,7, 17,7 µg∙L-1, respectivamente. Las concentraciones más altas de ED alteraron el contenido de hemoglobina, aumentaron el conteo de glóbulos blancos (CGB) y los niveles de peroxidación lipídica (LPO) en hígado, intestino y cerebro de P. lineatus, y en branquias, hepatopáncreas y cerebro de C. dimerus. P. mesopotamicus expuestos a una combinación de ED y λ-cialotrina mostraron un aumento significativo del índice hepato-somático y del CGB, así como también una marcada alteración de los componentes leucocitarios. Los cambios en las transaminasas consistieron en una disminución de su actividad en el hígado de los peces expuestos a la mezcla. Por último, la mezcla de ambos pesticidas produjo una inducción enzimática en todos los órganos, acompañada por un aumento significativo en los niveles de LPO en hígado, riñón y cerebro de P. mesopotamicus. Los resultados obtenidos en la presente Tesis Doctoral mostraron que la exposición ED de modo individual y en mezcla con otro insecticida, produjo cambios hematológicos relacionados al sistema inmune, alteración en enzimas metabólicas y antioxidantes, e inducción de daño oxidativo en órganos vitales.

Las plantas aromáticas y sus aceites esenciales han sido utilizados desde la antigüedad como condimento, por su sabor y aroma; también como agente antimicrobiano e insecticida, para repeler insectos y/o para proteger los productos almacenados. Constituyen eficaces alternativas a los plaguicidas sintéticos convencionales de amplio espectro con baja toxicidad para el medio ambiente, mayor biodegradabilidad y baja generación de resistencia. El objetivo de este trabajo fue: I) analizar la composición química y rendimiento de los aceites esenciales extraídos de hojas juveniles y adultas de Eucalyptus globulus (Labill) (Myrtaceae) y II) evaluar la potencial actividad biológica (insecticida, repelente y/o atractante, antialimentaria) y las alteraciones nutricionales producidas por esas esencias y 1,8-cineol en individuos adultos de Sitophilus oryzae (Linneo) (Coleoptera: Curculionidae), Oryzaephilus surinamensis (Linneo) (Coleoptera: Cucujidae), Cryptolestes pusillus (Schönherr) (Coleoptera: Cucujidae) y Tribolium confusum Jacquelin du Val (Coleoptera: Tenebrionidae). La extracción de los aceites esenciales se realizó mediante destilación por arrastre con vapor de agua, utilizando trampa de Clevenger. El aceite esencial obtenido se analizó por GC-EM. Se encontró un mayor porcentaje de aceites esenciales en hojas juveniles de E. globulus (1,75%) respecto de adultas (1,40 %). El análisis por CG y CG-EM detectó variaciones en las abundancias relativas de los terpenos mayoritarios, siendo éstos: α-pineno, 1,8-cineol, α-terpineol, aromadendreno y globulol. La actividad insecticida de los aceites se evaluó a través de la toxicidad por contacto mediante la técnica de impregnado de papeles de filtro. Los resultados corroboran una alta susceptibilidad de los insectos evaluados ante las esencias probadas. Así para obtener una mortalidad del 50% de la población de S. oryzae fueron necesarias concentraciones de 1,8-cineol, y aceites esenciales de hojas adultas y juveniles de 0,91, 1,19 y 1,52 μl/cm2 respectivamente. Sobre O. surinamensis sólo se necesitaron 0,82 μl/cm2 de 1,8-cineol, mientras que fueron necesarios 1,59 μl/cm2 y 2,29 μl/cm2 de los aceites esenciales de hojas juveniles y adultas respectivamente. Los individuos adultos de T. confusum también mostraron una mayor susceptibilidad al 1,8-cineol (0,84 μl/cm2) mientras los aceites esenciales de hojas juveniles debieron ser aplicadas a una concentración de 1,59μl/cm2 y los de hojas adultas a una de 2,29 μl/cm2 para obtener el mismo efecto. C. pusillus se comportó de una manera muy diferente, requiriendo una concentración casi diez veces mayor de 1,8-cineol en relación a la necesaria de los aceites esenciales de hojas juveniles y adultas para producir una mortalidad del 50% de la población. Así para 1,8-cineol fueron necesarios 1,16 μl/cm2, mientras que para hojas adultas y juveniles fue suficiente la concentración de 0,12 μl/cm2 en ambos casos para alcanzar el mismo resultado. El efecto repelente sobre los cuatro insectos ensayados, se determinó teniendo en cuenta el criterio de la libre elección de los insectos entre la esencia a evaluar y el control o testigo. En individuos adultos de C. pusillus los aceites esenciales obtenidos de hojas juveniles y adultas y 1,8-cineol mostraron valores de repelencia del 100, 93,33 y 91,66% respectivamente, a la cantidad de 20 μl. Para O. surinamensis, los valores de repelencia obtenidos fueron de 80, 63,38 y 60% para 1,8-cineol, hojas juveniles y hojas adultas respectivamente a la misma cantidad. Los aceites esenciales obtenidos de hojas adultas, el 1,8-cineol y los aceites esenciales de hojas juveniles mostraron valores de repelencia de 85, 72 y 64% con 20 μl de esencia en individuos adultos de S. oryzae. El comportamiento de T. confusum con la misma cantidad de producto fue diferente mostrando valores de 74, 63, y 62% de repelencia para hojas juveniles, 1.8-cineol y hojas adultas respectivamente. Se determinaron las clases de repelencia para los cuatro insectos ensayados, al probar 1,8-cineol, IV para O. surinamensis y C. pusillus y III para S. oryzae y T. confusum. Para los aceites de hojas adultas las clases fueron IV para S. oryzae y C. pusillus y III para O. surinamensis y T. confusum. Los aceites de hojas juveniles obtuvieron clases de repelencia IV para C. pusillus y T. confusum y III para S. oryzae y O. surinamensis. Para realizar el análisis de los posibles efectos sobre la fisiología nutricional y el efecto fagodisuasivo se utilizaron discos de harina. Los datos resultantes de los bioensayos confirmaron la modificación de los índices nutricionales sobre los cuatro insectos evaluados. Se observó una disminución de las tasas de crecimiento relativo (TCR) y relativa de consumo (TRC) con el aumento de la concentración de cada uno de los aceites probados (hojas adultas y juveniles) y 1,8-cineol. La mortalidad, también resultó mayor a medida que aumentaba la concentración. El Índice Fagodisuasivo (IF) varió negativamente en función del aumento de la concentración en los todos los tratamientos realizados, resultando menor a medida que aumentó la misma. Los mayores valores obtenidos fueron 94,86%, 90,83%, 83,32% y 67,48% para S. oryzae, C. pusillus, O. surinamensis y T. confusum respectivamente a las concentraciones más altas de 1,8-cineol analizadas. Con los aceites esenciales de hojas adultas también se lograron altos valores: 94,51%; 76,23%; 86,06% y 49,43%, mientras que para las hojas juveniles los valores fueron 85,38%; 68,02%; 80,75% y 50,43% para S. oryzae, C. pusillus, O. surinamensis y T. confusum respectivamente con las concentraciones más altas ensayadas. De acuerdo a los resultados obtenidos los aceites esenciales de las hojas juveniles y adultas de E. globulus y 1,8-cineol, su principal componente, entre otros, poseen propiedades insecticidas, repelentes y fagodisuasivas sobre el estado adulto de estas importantes plagas de granos almacenados. Sin embargo sería necesario evaluar estos efectos en los distintos estados de desarrollo, a lo largo de su ciclo biológico para garantizar el menor desarrollo de las poblaciones de organismos potencialmente plagas bajo condiciones de almacenamiento. La evaluación de sus efectos sobre las especies de los mismos géneros también sería útil en el largo plazo para predecir si la erradicación de una especie podría conducir a la proliferación de otras menos susceptibles. Se debería evaluar además la relación costo-beneficio y la viabilidad del aceite como protector de granos almacenados, previo a su potencial aplicación comercial.