Uso de la proteómica para comprender el riesgo de la nanotoxicología marina

Los organismos marinos están constantemente expuestos a varias nanopartículas debido a su alta deposición en ambientes marinos cercanos a la costa. Un nuevo estudio se centra en analizar los efectos independientes y combinatorios de diferentes nanopartículas, es decir, el óxido de titanio (TiO₂), óxido de zinc (ZnO) y fullereno C60 (FC₆₀) en concha de manila Philippinarum de Ruditape. Este estudio está disponible como prueba preliminar en ciencia de todo el medio ambiente.

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​​​​​​Estudio: El óxido de zinc, el dióxido de titanio y las nanopartículas de fullereno C60 solos y combinados afectan de manera diferencial las respuestas de los biomarcadores y el proteoma en el mejillón Ruditapes philippinarum. Fuente de la imagen: cielo estrellado/Shutterstock.com

Organismos marinos y nanopartículas​​​​​​

La creciente producción de productos basados ​​en nanomateriales en varios campos de la ciencia y la tecnología ha resultado en la liberación continua de una cantidad significativa de nanopartículas (NP) en el medio ambiente, incluido el ecosistema acuático. Como resultado, los organismos marinos están constantemente expuestos a ellos y se ven significativamente afectados.

Varios estudios ecotoxicológicos han examinado las consecuencias y los mecanismos de acción (MoA) de varios contaminantes en especies marinas. Estudios de toxicidad de laboratorio anteriores han demostrado que tanto las especies marinas como las de agua dulce se ven afectadas negativamente por la presencia de NP.

Los científicos demostraron que aunque las NP están presentes en concentraciones relativamente bajas en el medio ambiente acuático, el efecto combinado de múltiples NP podría ser diferente al efecto de una sola NP en las especies marinas.

Los investigadores han descubierto que estudiar los efectos combinados de múltiples sustancias químicas en los organismos es mucho más difícil que los efectos de una sola sustancia química tóxica. Debido a esto, no hay mucha evidencia documentada del efecto combinatorio de las NP en las especies marinas.

Evaluación de NPs de óxidos metálicos (nZnO y nTiO₂) y carbono NP (FC₆₀) sobre especies marinas: un nuevo estudio

En un nuevo estudio, los científicos utilizaron dos NP de óxido metálico (nZnO y nTiO₂) y un NP de carbono (FC₆₀) para determinar los efectos individuales y combinados de estas nanopartículas en especies marinas. Eligieron estos NP porque son los NP más utilizados en el mundo.

Aunque varios estudios han informado sobre el MoA de un solo nTiO₂nZnO y FC₆₀ no pudieron determinar su efecto combinatorio sobre las especies marinas. Estudios previos han demostrado que los mejillones son las especies más afectadas por la toxicidad de las NP. Entre las almejas, las almejas son las más afectadas, dando lugar a la almeja marina R philippinarum son el foco de la investigación.

En este estudio, los investigadores se centraron en evaluar el estrés oxidativo y el daño causado por las NP en los tejidos de los mejillones. Desarrollaron un enfoque de múltiples biomarcadores en combinación con una estrategia de proteómica redox para determinar cambios basados ​​en redox dentro del proteoma. Este método les ayudó a comprender mejor la toxicidad de la mezcla de NP en las especies marinas.

los científicos recolectaron R. philippinarum especies y las aclimató a las condiciones de laboratorio durante cinco días antes de exponerlas a las NP durante siete días. Posteriormente, se examinó la hemolinfa del mejillón en busca de daños en el ADN, daños en las proteínas y la producción de anión superóxido intracelular. El daño a las proteínas se evaluó usando proteómica redox 1-DE. Los investigadores estimaron las actividades de la glutatión-S-transferasa (GST), la catalasa (CAT) y la superóxido dismutasa (SOD), así como la peroxidación de lípidos en las branquias de los mejillones y las glándulas digestivas.

Hallazgos importantes​​​​​​

Los científicos informaron que el estrés oxidativo es el mecanismo clave relacionado con la toxicidad de las NP; Sin embargo, MoA varió de un tejido a otro. En este estudio, dos parámetros representaron la extensión del daño en el ADN, es decir, el porcentaje de ADN de la cola y la relación entre la longitud de la migración y el diámetro de la cabeza del cometa (LDR). Los autores observaron que ambos parámetros indicaban altos niveles de daño en el ADN al séptimo día de exposición a las NP, solas o mezcladas.

Con base en un análisis de estrés oxidativo en los hemocitos, los investigadores encontraron que la extensión del daño en el ADN causado por TiO₂ solo fue comparable al efecto de la mezcla de NP. Aunque las otras dos NP mostraron efectos adversos, su concentración no superó el efecto combinado de las mezclas de NP.

Los investigadores observaron que la actividad de GST en las branquias disminuyó después de siete días, lo que indica la inhibición del proceso de desintoxicación en presencia de FC60 y la mezcla. Además, se encontró que la actividad de SOD fue mayor en presencia de la mezcla de NP. Sin embargo, los científicos observaron que la actividad de CAT variaba con el tiempo de exposición.

En la glándula digestiva, se observó un aumento en la peroxidación de lípidos y daño en el ADN tanto en la mezcla única como en la de NP en el día 7 de exposición a NP. Tanto la glándula digestiva como las branquias mostraron bioacumulación de todas las NP.

Ambos tipos de daño a las proteínas, es decir, tiol redox y proteína carbonilada, ocurrieron en presencia de NP tanto en la glándula digestiva como en la hemolinfa. Los científicos revelaron que un aumento en los niveles de ROS podría ser el mecanismo subyacente del daño a las proteínas. La exposición a mezclas de NP afecta a importantes grupos de proteínas asociados con proteínas metabólicas y del citoesqueleto.

Conclusión

Los autores informaron que los mejillones se vieron más afectados por la exposición a una mezcla de NP en comparación con una sola NP. Esta conclusión se basa en enfoques de biomarcadores múltiples y proteómica redox.

referencia

Marisa, I. et al. (2022) Óxido de zinc, dióxido de titanio y C₆₀ Las nanopartículas de fullereno, solas y mezcladas, afectan diferencialmente las respuestas de biomarcadores y el proteoma en el mejillón Philippinarum de Ruditape. ciencia de todo el medio ambiente. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.155873

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