Targeted analysis for metabolomic studies in aquatic organisms
En les darreres dècades, com a conseqüència del desenvolupament i creixement econòmic i social, els ecosistemes han patit canvis substancials. L’impacte antropogènic o l’empremta de l’activitat humana sobre els diferents ecosistemes té sovint conseqüències devastadores. Així doncs, resulta indispens...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2024 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/693673 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10803/693673 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Metabolomica Cromatografia Daphnia magna Peix zebra Ciències naturals, químiques, físiques i matemàtiques 54 543 |
| Sumario: | En les darreres dècades, com a conseqüència del desenvolupament i creixement econòmic i social, els ecosistemes han patit canvis substancials. L’impacte antropogènic o l’empremta de l’activitat humana sobre els diferents ecosistemes té sovint conseqüències devastadores. Així doncs, resulta indispensable conèixer quins són els principals efectes i canvis que es produeixen en els sistemes metabòlics dels organismes vius. La metabolòmica estudia els canvis que es produeixen en els perfils de metabòlits d’un organisme, i per tant, dona informació sobre una visió global del que succeeix, estudiant les molècules més petites i la interacció entre elles. Més concretament, la metabolòmica ambiental, analitza els canvis que es produeixen en un organisme com a conseqüència de l’exposició a agents externs ambientals, és a dir, contaminants ambientals. En aquest sentit, per poder analitzar els canvis en el perfil metabòlic, resulta indispensable disposar de tècniques analítiques capaces de determinar i caracteritzar amb suficient sensibilitat les molècules diana. La cromatografia, i especialment la cromatografia de líquids acoblada a l’espectrometria de masses, suposa la millor opció en termes de sensibilitat, especificitat, i necessitat de preparativa de la mostra, entre d’altres. Aquesta tesi s’emmarca en el desenvolupament i optimització de tècniques d’extracció i anàlisi per avaluar canvis en el perfil metabòlic de dos organismes model (Daphnia magna i peix zebra) després de ser tractats amb contaminants ambientals com pesticides, fàrmacs o drogues d’abús. En primer lloc, s’ha optimitzat els processos d’extracció i derivatització dels diferents metabòlits diana en els teixits analitzats (organisme sencer, cervell, i intestí) pels dos organismes model d’estudi mitjançant mètodes d’homogeneïtzació en fred per evitar la degradació de metabòlits. Pel que fa a les tècniques d’anàlisi, s’ha optimitzat les condicions cromatogràfiques i espectromètriques (basades en la cromatografia de líquids acoblada a espectrometria de masses en tàndem, UHPLC-MS/MS) per millorar la separació i la sensibilitat. Amb tot això, s’ha pogut avaluar els efectes que diferents contaminants ambientals (fàrmacs, pesticides, drogues, etc.) tenen sobre el comportament i el metabolisme. Els metabolits diana s’han escollit en cada estudi depenent de la característica de la matriu i l’efecte diana del contaminant. Per exemple, en estudis en que s’ha avaluat l’efcte de compostos de caràcter neuroactiu sobre teixit cerebral, s’ha determinat els canvis produits en els nivells de neurotransmissors. En canvi, en estudis en que s’ha analitzat teixit intestinal els metabolits diana han sigut neurotransmissors però també àcids grassos i lípids. Pel que fa als resultats més destacats de Daphnia magna, aquesta tesi ha permès dilucidar que els dos clons provats mostren comportaments oposats, cosa que indica que l'assaig de comportament fototàctic es pot adaptar fàcilment a altres espècies. A més, els resultats van mostrar que els fàrmacs psicoestimulants en dosis farmacològiques augmenten les activitats de locomoció basal i les respostes a la llum, alhora que hi van disminuir l'habituació, i van millorar la producció d'espècies reactives d'oxigen d'una manera dependent de la concentració . En concentracions moderades, van augmentar la freqüència cardíaca, però en dosis altes, la van reduir. L'impacte en fins a 10 aminoàcids va indicar alteracions a la síntesi de neurotransmissors, el cicle de la urea, el metabolisme dels lípids i la funció cardíaca. En la línia de recerca amb el peix zebra, s'ha comprovat que l'anàlisi de neurotransmissors a tot el cos de les larves no s'ha d'usar com a substitut general del cervell. A més, l'exposició al deprenil va inhibir completament l'activitat de la monoaminooxidasa, va augmentar els nivells de serotonina i dopamina i va regular els gens implicats en la síntesi i el transport de serotonina. Suggerint que les larves del peix zebra són molt sensibles i serveixen com un model vertebrat útil per estudiar canvis a curt termini en la senyalització de la serotonina. A més, tant la nicotina com la cotinina alteren diferents patrons en el comportament de les larves del peix zebra; els efectes similars de tots dos contaminants en aquest comportament s'alineen amb el concepte d'addició de concentració per a barreges binàries. Els estudis d'acoblament suggereixen que aquests efectes podrien estar intervinguts pel nAChR α7 del peix zebra a la retina. Com es va observar amb l'altre organisme model, l'exposició a la metamfetamina en peixos va resultar en una disminució dels nivells cerebrals de dopamina, norepinefrina i serotonina. Els canvis metabolòmics relacionats amb les alteracions del comportament proporcionen informació sobre els efectes bioquímics i conductuals de l'abús de metamfetamina, evitant els efectes de la hipotèrmia. A més, l'exposició al glifosat causa disbiosi intestinal al peix zebra, altera els nivells centrals i perifèrics de serotonina, eleva els nivells de dopamina al cervell i provoca canvis en l'ansietat i el comportament social. La disbiosi intestinal probablement es deu a les propietats antimicrobianes del glifosat. Els canvis observats en els nivells de neurotransmissors i la inducció d'estrès oxidatiu al cervell suggereixen que el glifosat altera l'eix microbiota-intestí-cervell, cosa que revela una manera d'acció nova i significativa. Els resultats han demostrat la possibilitat d’avaluar el potencial risc que existeix en l’exposició a contaminants ambientals mitjançant tècniques analitiques. S’ha pogut comprobar com els diferents contaminants ambientals estudiats suposen una alteració en el perfil metabòlic i de comportament, evidenciant la necessitat de controlar i/o regular la presència de diferents substàncies en ecosistemes. |
|---|