Immunotoxicity of metal nanoparticles in eisenia andrei earthworms

Resumen

En los últimos años, la producción de nanopartículas (NPs) ha aumentado de manera exponencial dando lugar a que su liberación al medio ambiente haya incrementado. La liberación ambiental de las NPs y su desecho se está convirtiendo en una preocupación emergente ya que éstas pueden llegar tanto a ecosistemas terrestres como acuáticos, presentando problemas de toxicidad para los organismos vivos. En los ecosistemas terrestres, las lombrices de tierra Eisenia andrei son invertebrados típicamente utilizados como organismos modelo en estudios de ecotoxicidad que poseen un sistema inmunológico innato que protege a los animales contra contaminantes, bacterias, hongos y virus que se pueden encontrar en el suelo. El objetivo general de esta tesis doctoral fue evaluar los efectos tóxicos de las NPs de TiO2, las NPs de CuO y las NPs de Ag2S en E. andrei y estudiar la interacción de las NPs con las células inmunocompetentes de E. andrei llamadas celomocitos mediante ensayos in vitro e in vivo. Los puntos finales evaluados durante la tesis doctoral fueron el estrés oxidativo (producción de ROS, de NO y de MDA), la genotoxicidad, los biomarcadores inmunitarios (actividad feneloxidasa, actividad fagocítica) y los niveles de ARN mensajero (ARNm). Los experimentos de toxicidad de las NPs de TiO2 y las NPs de CuO fueron realizadas in vitro con celomocitos de E. andrei a 1, 10 y 100 µg mL-1 y a las 2, 6 y 24 h de exposición. Los experimentos realizados con las NPs de Ag2S se llevaron a cabo in vivo donde 180 lombrices de tierra E. andrei fueron expuestas a 5 mg Ag Kg-1 de suelo de las NPs de Ag2S durante 14 días siguiendo la directriz OECD 207. La caracterización de las NPs se realizó mediante la dispersión de luz de difracción de múltiples ángulos (MADLS), microscopio electrónico de transmisión (TEM) y de barrido (SEM). Además, el TEM y SEM se utilizaron en los análisis in vitro para localizar las NPs de TiO2 y las NPs de CuO en los celomocitos. Los resultados de las pruebas in vitro mostraron que la disponibilidad de las NPs de TiO2 y las NPs de CuO difería entre ellas dentro del medio de cultivo celular. Las NPs de TiO2 fueron más estables y tendieron a precipitar a las 24 h, mientras que las NPs de CuO fueron más inestables. A través del TEM, se observó que los celomocitos fueron capaces de engullir las NPs de CuO. Las NPs de TiO2 y Ag2S no produjeron tantos daños a los celomocitos como las NPs de CuO en ninguno de los puntos finales mencionados anteriormente. En conclusión, se demostró que las NPs de TiO2 y NPs de CuO y las NPs de Ag2S pueden afectar a las lombrices de tierra. Se destacó que las células HAs y las células GAs fueron objetivos clave de las NPs, ya que pudieron engullir a las NPs. En cuanto al mecanismo de defensa de los celomocitos, se observó que los HAs y los GAs fueron capaces de aumentar las enzimas antioxidantes para disminuir el estrés oxidativo producido por la exposición con las NPs.