Caracterización de la respuesta hepática y búsqueda de biomarcadores en el pez neotropical Aequidens metae expuesto a hidrocarburos aromáticos policíclicos (2021)
Los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) son contaminantes ambientales omnipresentes. Están catalogados como contaminantes prioritarios por su toxicidad. En Colombia, la región de la Orinoquia genera la mayor parte del petróleo del país, y cada día esta actividad minera produce miles de litros de aguas residuales, conocidas como aguas de producción, ricas en HAP que se vierten en los cuerpos de agua naturales como el Rio Acacias. Para evaluar el impacto de los aguas de producción, sobre los organismos acuáticos, se realizaron monitoreos en el río Acacias, fueron capturados ejemplares silvestres de acará amarilla Aequidens metae (Pisces: Cichlidae), (n = 12) en tres sitios del río y en un cuerpo de agua de referencia en diferentes temporadas de precipitación. También, se evaluó el efecto de la exposición vía inyección intraperitoneal de concentraciones subletales de 4 HAP en el pez cíclido acara amarilla (Aequidens metae). Se utilizaron seis tratamientos con cinco réplicas: T1 control: sin inyección, T2 control solvente: (aceite de canola), T3 β-naftoflavona: (BNF) 50 µg g-1, T4 naftaleno: (NAP) 100 µg g-1, T5 fenantreno: (PHE) 50 µg g-1 y T6 benzo[a]pireno: (BaP) 10 µg g-1 de peso corporal, diluidos en aceite de canola como solvente. Todos los peces fueron inyectados en un volumen final de 5 µL g-1 de peso corporal. Tras la administración del HAP, los peces de cada tratamiento se distribuyeron aleatoriamente en acuarios. Después del periodo de exposición (72 horas), los peces fueron sacrificados, se extrajo sangre periférica y el hígado de cada pez. El hígado se dividió en 3 porciones para los procedimientos de extracción de RNA, procesamiento histológico y determinación de la actividad 7-etoxirresorufina-o-detilasa (EROD) y se almacenó a -80°C. Los procedimientos se realizaron tanto en las muestras de campo como de laboratorio, a excepción de la extracción de sangre que se efectuó solo en el experimento de laboratorio. Se extrajo el ARN de cada muestra de hígado y se comprobó su integridad y concentración. Las muestras de ARN fueron secuenciadas (RNA-Seq) y las secuencias generadas se ensamblaron en un transcriptoma de novo. Las lecturas se mapearon al ensamblaje y se cuantificó su abundancia. El análisis de genes expresados diferencialmente (GED) mostró modificaciones en la respuesta a cada HAP. Fueron identificados 150, 124, 217, 190, y 165 GED para el control sin inyección, BNF, BaP, NAP, Y PHE, respectivamente. A su vez, el análisis de enriquecimiento identificó 35, 31, 23, y 21 vías KEGG para BaP, NAP, PHE, y BNF, respectivamente. Las cuales se enriquecieron en vías del sistema endocrino; crecimiento y muerte celular, procesos de metabolismo de los lípidos y de carbohidratos; transporte y catabolismo; plegado, clasificación y degradación, transducción de señales; metabolismo de xenobióticos y metabolismo de nucleótidos, entre otros. En general el análisis bioinformático mostró evidencia de efectos tóxicos como proliferación celular anormal y deterioro de la homeóstasis de la glucosa en el tejido hepático en los peces expuestos a los HAP. Con base en los resultados del análisis bioinformático, fueron propuestos genes candidatos de respuesta a la exposición a BaP (tiam2a, kat2a, dtx3lb.2, numb, slc39a14, ctbp2a, y camk2g1), NAP (tiam2a, fthl27, herc3, slc39a14, y cdkn1a), PHE (tiam2a, chka, mboat7, plpp3, aco2, y camk2g1) y BNF (tiam2a, col6a3, hspg2, vwf, psmd4a, y mtor). Los efectos de BaP evidenciados en la respuesta génica incluyeron respuesta inflamatoria, funciones del sistema inmunológico, de degradación de proteínas, relacionados con vías del metabolismo de los aminoácidos, metabolismo de los lípidos, metabolismo de nucleótidos y degradación, y vías metabólicas de cisteína y metionina, degradación de lisina, metabolismo de xenobióticos por citocromo P450, vías procesos de plegado, clasificación y degradación y vías asociadas a procesos de crecimiento y muerte celular. La exposición a NAP indujo la expresión de genes relacionados a la inducción de proliferación celular anormal-carcinogénesis, la señalización celular, la adhesión y conexión célula-célula. Así como a procesos relacionados con ubiquitinación y desubiquitinación de proteínas y degradación proteasomal. Así mismo, se relacionó con los mecanismos de reparación del ADN, organización de la cromatina, ferroptosis y apoptosis. La respuesta transcriptómica a PHE incluyó la actividad de señalización celular, procesos de ubiquitinación, procesos asociados a reparación de daño al material genético. También, se evidenció posible efecto inflamatorio, con participación en procesos celulares como la proliferación, diferenciación y regulación de la transcripción. Además, se relacionó con respuesta inmune y muerte celular por apoptosis. Asimismo, con regulación del ciclo celular y tumorogénesis. Por otro lado, los tejidos hepáticos procedentes de los grupos expuestos a los HAP presentaron alteraciones histológicas reversibles. El grupo expuesto a BaP mostró diferencias estadísticas en la actividad EROD y se hallaron alteraciones genotóxicas en eritrocitos de los grupos expuestos a los 4 HAP. Con respecto a los monitoreos de campo, el sitio de descarga de las aguas de producción y el sitio aguas abajo de la descarga en temporada seca indujeron las mayores alteraciones histológicas y la mayor actividad EROD en los peces del estudio. Los HAP alteraron negativamente la función hepática, por lo tanto, la respuesta génica indujo modificaciones en las principales vías metabólicas con evidencia en las lesiones moderadas y reversibles en el tejido hepático y la presencia de alteraciones nucleares en sangre periférica. Los cambios observados en los niveles de EROD y en la arquitectura hepática encontrados en las muestras de campo fueron corroborados en los ensayos de laboratorio, que a su vez fueron apoyados por la respuesta transcripcional hepática de juveniles de A. metae expuestos a los HAP.