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Grupo de Biología y Toxicología Ambiental

El objetivo básico de la monitorización ambiental y la evaluación del riesgo ecológico es detectar el impacto a nivel de organismo y predecir el efecto adverso de los tóxicos ambientales en las poblaciones, comunidades y ecosistemas.

En el Grupo de Biología y Toxicología Ambiental (Ref. GI47) nos proponemos caracterizar el mecanismo de interacción de un amplio espectro de compuestos catalogados como disruptores endocrinos (EDCs) con el sistema endocrino de invertebrados a nivel de organismo, centrándonos en el análisis de los cambios en la expresión del genoma y las alteraciones epigenéticas inducidas, buscando rutas comunes de señalización, dianas de acción y potenciales biomarcadores, con la finalidad de aportar nuevos elementos de evaluación de este tipo de contaminantes en las poblaciones naturales de invertebrados de ecosistemas acuáticos.

Puesta de huevos de C. riparius Larva acuática de cuarto estadio de C. riparius y detalles de cabeza (dorsal y ventral) Macho adulto de C. riparius (cortesía de Lord V - http://www.flickr.com/photos/lordv/)

El organismo seleccionado para este estudio es Chironomus riparius, especie de referencia en ecotoxicología acuática, con dimorfismo sexual en fase adulta. La mayor parte de los trabajos se llevan a cabo en cultivos de laboratorio, aunque el Grupo cuenta también con una línea de investigación con poblaciones naturales, para lo cual se realizan muestreos periódicos en distintos ríos de Galicia en colaboración con la Estación de Hidrobioloxía “Encoro do Con” (EHEC).

Medición de actividad enzimática en laboratorio Muestreo de larvas de C. riparius en poblaciones naturales

Los compuestos seleccionados se encuentran en la lista prioritaria de EDCs elaborada por la UE, son diversos en cuanto a su estructura química y cubren un amplio campo de aplicaciones (plastificantes, filtros UV, pesticidas, fungicidas, etc.).

OBJETIVOS DE INVESTIGACIÓN

  1. Analizar los efectos toxicogenómicos mediante los cambios inducidos en la regulación de genes directa o indirectamente relacionados con las rutas endocrinas, la reproducción y el desarrollo, para comprender los mecanismos de acción de estos compuestos, caracterizar los procesos fisiológicos implicados e identificar biomarcadores para su evaluación.
  2. Caracterizar los efectos epigenéticos a través de las alteraciones en el nivel y los patrones de metilación del DNA y de las histonas, para interpretar posibles efectos a largo plazo y/o transgeneracionales de gran relevancia a nivel poblacional.
  3. Validar biomarcadores moleculares en ecosistemas naturales mediante el estudio en poblaciones de campo expuestas a mezclas de contaminantes, para diseñar protocolos de monitorización ecotoxicológica, aspecto que resulta de gran trascendencia a la hora de evaluar el impacto ambiental de estos compuestos.

TÉCNICAS DE LABORATORIO PRINCIPALES

  • Estudios de letalidad / supervivencia (NOEC, LOEC, ECx)
  • Clonaje y secuenciación de ADN
  • RT-PCR convencional
  • RT-PCR en tiempo real
  • Análisis de expresión génica
  • Medida de actividades enzimáticas
  • Ensayo cometa (genotoxicidad)
  • Hibridación In Situ Fluorescente (FISH) sobre cromosomas politénicos
  • Western Blot
  • Northern Blot
  • Análisis de deformaciones mandibulares
  • Microscopía óptica de campo claro
  • Microscopía óptica de fluorescencia
  • Microscopía láser confocal
Cromosoma politénico de C. riparius teñido con orceína Marcaje fluorescente contra híbridos ADN-ARN en cromosomas politénicos de C. riparius (Planelló et al. 2007) Evaluación del daño genotóxico mediante el ensayo cometa

PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN RECIENTES

  • 2016-2018. Ecotoxicología y cambio climático: estandarización de bioensayos toxicogenómicos en invertebrados. Ministerio de Economía y Competitividad (CTM2015-64913-R). Universidad Nacional de Educación a Distancia (UNED), Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA).
  • 2013-2015. Ecotoxicología de disruptores endocrinos en invertebrados acuáticos: efectos genéticos y epigenéticos. Ministerio de Economía y Competitividad (CTM2012-37547). Universidad Nacional de Educación a Distancia (UNED), Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA).
  • 2010-2012. Evaluación del impacto de disruptores endocrinos ambientales en invertebrados bénticos. Identificación de biomarcadores moleculares por medio de tecnologías genómicas en Chironomus riparius como especie modelo en toxicología acuática. Ministerio de Ciencia e Innovación (CTM2009-07189). Universidad Nacional de Educación a Distancia (UNED).
  • 2007-2009. Caracterización de biomarcadores de ecotoxicidad acuática en el organismo de referencia Chironomus riparius frente a metales y compuestos orgánicos disruptores endocrinos. Ministerio de Educación y Ciencia (CTM2006-12479/TECNO). Universidad Nacional de Educación a Distancia (UNED).
  • 2006-2008. Efecto citotóxico de metales pesados y disruptiores endocrinos en Chironomus riparius, organismo de referencia en estudios de ecotoxicidad acuática. Vicerrectorado de Investigación UNED.

COMPONENTES DEL GRUPO

COLABORADORES

PUBLICACIONES RECIENTES

  • Herrero O, Morcillo G, Planelló R (2017) Transcriptional deregulation of genetic biomarkers in Chironomus riparius larvae exposed to ecologically relevant concentrations of di(2-ethylhexyl) phthalate (DEHP). PLoS ONE 12(2): e0171719.
  • Aquilino M, Sánchez-Argüello P, Martínez-Guitarte JL (2016) Vinclozolin alters the expression of hormonal and stress genes in the midge Chironomus riparius. Aquat. Toxicol. 174, 179–87.
  • Ozáez I, Morcillo G, Martínez-Guitarte JL (2016) The effects of binary UV filter mixtures on the midge Chironomus riparius. Sci. Total Environ. 556, 154–162.
  • Ozáez I, Morcillo G, Martínez-Guitarte JL (2016) Ultraviolet filters differentially impact the expression of key endocrine and stress genes in embryos and larvae of Chironomus riparius. Sci. Total Environ. 557-558, 240–247.
  • Herrero O, Planelló R, Morcillo G (2016) The ribosome biogenesis pathway as an early target of benzyl butyl phthalate (BBP) toxicity in Chironomus riparius larvae. Chemosphere 144: 1874–1884.
  • Planelló R, Herrero O, Gómez-Sande P, Ozáez I, Cobo F, Servia MJ (2015) Ecdysone-related biomarkers of toxicity in the model organism Chironomus riparius: stage and sex-dependent variations in gene expression profiles. PLoS ONE 10(10): e0140239.
  • Herrero O, Planelló R, Morcillo G (2015) The plasticizer benzyl butyl phthalate (BBP) alters the ecdysone hormone pathway, the cellular response to stress, the energy metabolism, and several detoxication mechanisms in Chironomus riparius larvae. Chemosphere 128: 266-277.
  • Martín-Folgar R, de la Fuente M, Morcillo G, Martínez-Guitarte JL (2015) Characterization of six small HSP genes from Chironomus riparius (Diptera, Chironomidae): Differential expression under conditions of normal growth and heat-induced stress. Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol 188: 76-86.
  • Planelló R, Servia MJ, Gómez-Sande P, Herrero O, Cobo F, Morcillo G (2015) Transcriptional responses, metabolic activity and mouthpart deformities in natural populations of Chironomus riparius larvae exposed to environmental pollutants. Environmental Toxicology 30(4): 383-395.
  • Herrero O, Planelló R, Gómez-Sande P, Aquilino M, Morcillo G (2014) Evaluación de los efectos tóxicos de ftalatos sobre poblaciones naturales de Chironomus riparius (Diptera): implicaciones en estudios de ecotoxicidad [Evaluation of the toxic effects of phthalates on natural populations of Chironomus riparius (Diptera): implications for ecotoxicity studies]. Revista de Toxicología 31(2): 176-186.
  • Ozáez I, Martínez-Guitarte JL, Morcillo G (2014) The UV filter benzophenone 3 (BP-3) activates hormonal genes mimicking the action of ecdysone and alters embryo development in the insect Chironomus riparius (Diptera). Environmental Pollution 192: 19-26.
  • Martínez-Guitarte JL, de la Fuente M, Morcillo G (2014) Telomeric transcriptome from Chironomus riparius (Diptera), a species with noncanonical telomeres. Insect Molecular Biology 23(3): 367-380.
  • Morales M, Martínez-Paz P, Martin R, Planelló R, Urien J, Martínez-Guitarte JL, Morcillo G (2014) Transcriptional changes induced by in vivo exposure to pentachlorophenol (PCP) in Chironomus riparius (Diptera) aquatic larvae. Aquatic Toxicology 157: 1-9.
  • Martínez-Paz P, Morales M, Martin R, Martínez-Guitarte JL, Morcillo G (2014) Characterization of the small heat shock protein Hsp27 gene in Chironomus riparius (Diptera) and its expression profile in response to temperature changes and xenobiotic exposures. Cell Stress and Chaperones 19(4): 529-540.
  • Martínez-Paz P, Morales M, Martínez-Guitarte JL, Morcillo G (2013) Genotoxic effects of environmental endocrine disruptors on the aquatic insect Chironomus riparius evaluated using the comet assay. Mutation Research 758(1-2): 41-47.
  • Morales M, Martínez-Paz P, Ozáez I, Martínez-Guitarte JL, Morcillo G (2013) DNA damage and transcriptional changes induced by tributyltin (TBT) after short in vivo exposures of Chironomus riparius (Diptera) larvae. Comp Biochem Physiol C Toxicol Pharmacol 158(2): 57-63.
  • Ozáez I, Martínez-Guitarte JL, Morcillo G. (2013). Effects of in vivo exposure to UV filters (4-MBC, OMC, BP-3, 4-HB, OC, OD-PABA) on endocrine signaling genes in the insect Chironomus riparius. Science of the Total Environment 456-457:120-126.
  • De la Fuente M, Varela S, Martínez-Guitarte JL. (2012). ncRNAs and thermoregulation: A view in prokaryotes and eukaryotes. FEBS Letters 586:4061-4069.
  • Martínez-Guitarte JL, Planelló R, Morcillo G. (2012). Overexpression of long non-coding RNAs following exposure to xenobiotics in the aquatic midge Chironomus riparius. Aquatic Toxicology 110-111:84-90.
  • Martínez-Paz P, Morales M, Martínez-Guitarte JL, Morcillo G. (2012). Characterization of a cytochrome P450 gene (CYP4G) and modulation under different exposures to xenobiotics (tributyltin, nonylphenol, bisphenol A) in Chironomus riparius aquatic larvae. Comparative Biochemistry and Physiology, Part C, 155:333-343.
  • Planelló R, Herrero O, Martínez-Guitarte JL, Morcillo G. (2011). Comparative effects of butyl benzyl phthalate (BBP) and di(2-ethylhexyl) phthalate (DEHP) on the aquatic larvae of Chironomus riparius based on gene expression assays related to the endocrine system, the stress response and ribosomes. Aquatic Toxicology 105:62-70.
  • Bernabò P, Rebecchi L, Jousson O, Martínez-Guitarte JL, Lencioni V. (2011). Thermotolerance and hsp70 heat shock response in the cold-stenothermal chironomid Pseudodiamesa branickii. Cell Stress Chaperones 16:403–10.
  • Morales M, Planelló R, Martínez-Paz P, Herrero O, Cortés E, Martínez-Guitarte JL, Morcillo G. (2010). Characterization of Hsp70 gene in Chironomus riparius: expression in response to endocrine disrupting pollutants as a marker of ecotoxicological stress. Comparative Biochemistry and Physiology, Part C, 150:150–158.