José Luis Martínez Guitarte
Dr. José Luis Martínez Guitarte
Catedrático de Universidad
Grupo de Biología y Toxicología Ambiental
jlmartinez@ccia.uned.es • Tfno. (+34) 913988707Facultad de Ciencias UNED (Despacho 1.22)
Campus UNED Las Rozas | Urbanización Monte Rozas
Avda. Esparta s/n | Ctra. de Las Rozas al Escorial Km. 5
28232 Las Rozas de Madrid (Madrid)
FORMACIÓN ACADÉMICA / EDUCATION
- Licenciado en Ciencias Biológicas – Universidad Complutense de Madrid (1994)
Graduate in Biological Sciences – Complutense University of Madrid (1994) - Doctor en Ciencias (Biológicas) – Universidad Autónoma de Madrid (2000)
PhD in Sciences (Biology) – Autonoma University of Madrid (2000) - Licenciado en Historia – Universidad Nacional de Eduación a Distancia (2012)
Graduate in History – National Distance Education University (2012)
DOCENCIA / TEACHING
- Biología I
Grado Ciencias Ambientales (UNED) - Toxicología Ambiental y Salud Pública
Licenciatura Ciencias Ambientales (UNED) - Fisiología Humana
Máster Física Médica (UNED)
INTERESES DE INVESTIGACIÓN / RESEARCH INTEREST »
A.- BIOLOGÍA MOLECULAR Y CELULAR EN INVERTEBRADOS. Aunque incluyen un gran número de especies y una amplia variedad de organismos, los invertebrados son organismos poco conocidos en muchos aspectos. El conocimiento que se tiene de su biología a nivel molecular y celular es escaso en comparación con vertebrados. Sin embargo, el desarrollo de nuevas herramientas y las técnicas de secuenciación masiva que han aparecido en los últimos años han abierto una puerta para el desarrollo de estudios cada vez más completos sobre este tema. La aproximación que se realiza en nuestro grupo consiste en emplear los datos de transcriptomas y genomas que se encuentran en las bases de datos para identificar y analizar genes de interés implicados en procesos celulares de interés en ecotoxicología. Los organismos que empleamos proceden de tres grupos animales. Chironomus riparius o mosquito arlequín es un díptero de larva acuática que vive en los sedimentos de rios, lagos y otras aguas continentales siendo un elemento importante en las cadenas tróficas de los ecosistemas de agua dulce. La larva se desarrolla durante un periodo de tres a cuatro semanas y finalmente forma una pupa que dará lugar al adulto. Los individuos adultos no se alimentan y viven unos pocos días durante los que se reproducen, poniendo los huevos en el agua. El embrión se desarrolla durante cuatro o cinco días para dar de nuevo la larva. Otro organismo con el que trabajamos es Physa acuta, un caracol de agua dulce hermafrodita. Los huevos se desarrollan durante un periodo de aproximadamente tres semanas para dar lugar a los individuos juveniles. Durante unos tres meses los caracoles crecen hasta alcanzar el estado adulto, momento en el cual comienzan a reproducirse. El tiempo que puede vivir un individuo adulto puede llegar a los dos años. Recientemente hemos empezado a trabajar con Eisenia foetida, una lombriz de tierra que se utiliza en ecotoxicología. Es una especie hermafrodita que se desarrolla en capullos donde se pueden encontrar varios individuos. Del capullo salen individuos juveniles que alcanzan la madurez cuando desarrollan el clitelo. Los estudios que estamos desarrollando con estos organismos se centran inicialmente en identificar genes relacionados con el sistema endocrino (como el receptor de ecdisoma, el receptor de insulina o el receptor relacionado con estrógenos), genes de las proteínas de estrés celular (como las proteínas de choque de pequeño tamaño o la Hsp70), genes de proteínas implicadas en destoxificación de sustancias (como la Glutation-S-transferasa o el citocromo P450), genes que participan en la reparación de daño en el DNA (como RAD23 o XRCC1), etc. Una vez identificados estos genes pasamos a estudiar su interés como biomarcadores en ecotoxicología además de tratar de caracterizar la proteína para la que codifican.
B.- ECOTOXICOLOGÍA MOLECULAR Y CELULAR EN INVERTEBRADOS. Hoy en día el vertido de sustancias al medio acuático es uno de los principales problemas ambientales ya que pueden alterar los ecosistemas produciendo daños irreparables. Los quironómidos son un grupo de dípteros ampliamente distribuidos que se encuentran mayoritariamente en aguas continentales, aunque existen representantes de vida marina. Dentro de su ciclo vital, el periodo larvario es el más largo y se desarrolla en los sedimentos de rios, lagos y otras aguas continentales. Ambas características, amplia distribución y carácter bentónico, los hacen idóneos para el análisis de los efectos de compuestos contaminantes en los ecosistemas acuáticos y la búsqueda de biomarcadores moleculares útiles para la protección del medio ambiente. Chironomus riparius es de fácil cultivo en el laboratorio, que se emplea en diversos ensayos de toxicidad desarrollados por la EPA y la OCDE. Estas dos organizaciones también han desarrollado ensayos de toxicidad estandarizados para Eisenia foetida y el análisis de toxicidad de compuestos en suelos. El único de los tres organismos que aún no dispone de test estandarizados reconocidos es Physa acuta, pero se está trabajando en este sentido.
Entre los compuestos que se vierten al medio existe una gran diversidad, por lo que se tiende a agrupar los mismos bien en función de los efectos que tienen (por ejemplo, disruptores endocrinos) y/o bien por su estructura (por ejemplo, polifenoles). Hoy en día el efecto de los disruptores endocrinos supone uno de los principales problemas ambientales ya que la alteración del sistema hormonal de un organismo puede producir modificaciones tanto a largo plazo como a corto o medio plazo. Debido al desconocimiento de la potencial actividad disruptora endocrina de muchos compuestos, se ha producido un incremento en el interés de este tipo de efectos, centrándose el estudio sobre compuestos que mimetizan o alteran la respuesta a hormonas esteroideas. Este tipo de hormonas se caracteriza por su unión a un receptor intracelular y la activación de la transcripción de una serie de genes en un proceso de cascada. En el caso de los insectos, la hormona esteroidea por excelencia es la ecdisona, que participa activamente en el desarrollo y la muda del organismo. Los estudios que realizamos se han centrado con C. riparius se han centrado principalmente en la ruta de la ecdisoma pero también hemos comenzado a estudiar otras rutas hormonales que pueden verse afectadas. Esta aproximación es algo diferente en el caso de P. acuta y E. foetida, principalmente porque el sistema endocrino de moluscos y anélidos es mucho menos conocido que el de insectos y requiere de estudios previos que estamos desarrollando actualmente. Aunque la disrupción endocrina es el principal efecto que analizamos, también estudiamos otras alteraciones producidas por los contaminantes como la respuesta de estrés, la genotoxicidad, las alteraciones epigenéticas o los mecanismos de destoxificación que intervienen en la respuesta a los tóxicos.
Estos análisis los realizamos utilizando diversos compuestos que pertenecen a muy diversas categorías químicas como plastificantes, filtros ultravioletas, fármacos o metales pesados. Así, combinando distintos compuestos y diferentes organismos pretendemos obtener un cuadro más amplio del impacto que los distintos compuestos que se vierten al medio pueden tener en los invertebrados. Además, también buscamos conocer el modo de acción de estos compuestos para así poder desarrollar estrategias de prevención, evaluación de riesgo y/o remediación que permitan minimizar o evitar dicho impacto. A. MOLECULAR AND CELLULAR BIOLOGY IN INVERTEBRATES . Although invertebrates include a large number of species and a wide variety of organisms, they are poorly known. The knowledge that we have of their biology at molecular and cellular level is scarce compared to vertebrates. However, a door to obtain a better information has been opened with the development of new molecular and cellular tools and the massive sequencing techniques. Our group approach to this topic using the transcriptomes and the genomes present in databases to identify and analyze genes of interest involved in cellular processes relevant in ecotoxicology. We use in this task three organisms that belong to different animal groups. Chironomus riparius or harlequin midge is a Diptera which has an aquatic larva that lives in the sediments of rivers, lakes and other inland waters, being an important element in the food chain of freshwater ecosystems. The larva develops over a period of three to four weeks and finally forms a pupa which leads to the adult. Adults do not feed and live a few days during which reproduce and then lay the eggs in water. The embryo develops for four to five days. We also work with a mollusk, Physa acuta , a hermaphrodite freshwater snail. The eggs need about three weeks before hatching. Juvenile animals grow for three months before to reach the adulthood, when they start to reproduce. An adult can leave for two years. Finally, we have recently started working with Eisenia foetida, an earthworm used in ecotoxicology. It is a hermaphroditic species that develops in cocoons where it can be found several individuals. Juveniles leave the cocoon and they reach maturity when they develop clitellum. The studies that we are carrying out with these organisms are focused on identifying genes related to the endocrine system (such as the receiver ecdysone, the insulin receptor or receptor associated with estrogen), cell stress (such as protein gene shock small or HSP70), detoxification of substances (such as glutathione-S-transferase or cytochrome P450), repairing of DNA damage (as RAD23 or XRCC1), etc. Once we have identified these genes then we study their interest as biomarkers in ecotoxicology besides trying to characterize the encoded protein.
B.- MOLECULAR AND CELLULAR ECOTOXICOLOGY IN INVERTEBRATES . Nowadays the discharge of substances into the aquatic environment is one of the main environmental problems because they can disrupt ecosystems causing irreparable damage. Chironomids are a group of widely distributed Diptera that are mostly in inland waters, although there are also representatives of marine life. Within its life cycle, the longest period is as larva which develops in the sediments of rivers, lakes and other inland waters. Both characteristics, wide distribution and benthic character, make them suitable for the analysis of the effects of pollutants on aquatic ecosystems and searching for useful molecular biomarkers for environmental protection. Chironomus riparius is easy to grow in the laboratory and it is used in different toxicity tests developed by EPA and OECD. These two organizations have also developed standardized toxicity tests with Eisenia foetida to analyze the toxicity of chemicals in soils. Physa acuta has not a standardized test but there are some efforts to develop one for this organism.
Among the compounds that are discharged to the environment there is great diversity, so usually they are grouped accordingly their effects (eg endocrine disrupters) and/or by their structure (eg, polyphenols). Today the effect of endocrine disruptors represents one of the major environmental problems as altering the hormonal system of an organism can cause changes both long term and short or medium term. Due to ignorance of the potential endocrine disrupting activity of many compounds, there has been an increased interest in this type of effect, focusing the study on compounds that mimic or alter the response to steroid hormones. Such hormones are characterized by binding to an intracellular receptor and activation of transcription of a number of genes in a cascade process. In the case of insects, the main steroid hormone is the ecdysone, which is actively involved in the development and shedding of the organism. Our studies with C. riparius have focused mainly on the route of the ecdysone but we have also begun to study other hormonal pathways that may be affected. This approach is somewhat different in the case of P. acuta and E. foetida, mainly because the endocrine systems of mollusks and annelids are less known and require previous studies that we are currently developing. Although endocrine disruption is the main effect that we analyze, we also study other alterations caused by pollutants such as stress response, genotoxicity, epigenetic alterations or detoxification mechanisms involved in the response to toxics.
These analyses are conducted using several compounds belonging to various chemical types like plasticizers, UV filters, drugs or heavy metals. Thus, combining different compounds and different animal groups we intend to obtain a better knowledge of the impact that each compound discharged into the environment could have on invertebrates. In addition, we also are investigating the mode of action of these compounds in order to develop prevention strategies, risk assessment and/or remediation to minimize or avoid that impact.
PUBLICACIONES EN LOS ÚLTIMOS CINCO AÑOS / PUBLICATIONS IN THE LAST FIVE YEARS »
CONGRESOS EN LOS ÚLTIMOS CINCO AÑOS / CONGRESS IN THE LAST FIVE YEARS » – 2015 IMB Conference on DNA Repair and Genome Stability within Chromatin Environments – Mainz, Alemania. (2015) – 2014 IMB Conference on Nuclear RNA in gene regulation & chromatin structure. Mainz, Alemania. (2014) – 19th International symposium on Chironomidae – Ceské Budejovice, Chequia. (2014) – Seventh International Symposium on Molecular Insect Science – Amsterdam, Holanda. (2014) – SETAC Europe 24th Annual Meeting – Basilea, Suiza. (2014) – Fifth International Symposium on the Environmental Physiology of Ectotherms and Plants – London, Canadá. (2013) – 9th Iberian and 6th Iberoamerican Congress on Environmental Contamination and Toxicology – Valencia, España. (2013)