Evaluación del impacto toxicológico del retardante de llama TBBPA asociado a partículas nanoplásticas en modelos celulares in vitro
- Autores: Patricia Soto Bielicka
- Directores de la Tesis: Paloma Fernández Freire (dir. tes.), Maria Jose Hazen de San Juan (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2023
- Idioma: español
- Número de páginas: 146
- Tribunal Calificador de la Tesis: José Maria Navas Antón (presid.), Francisco Sanz Rodríguez (secret.), Amaya Azqueta Oscoz (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biología por la Universidad Autónoma de Madrid
- Materias:
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- Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
- Resumen
La contaminación ambiental implica la presencia en nuestro entorno de agentes externos, tanto químicos como biológicos, que repercuten negativamente en la salud humana. Unas de las sustancias que más preocupación están suscitando actualmente son los denominados contaminantes emergentes. Estos corresponden a un grupo de sustancias de diferentes orígenes que no son monitorizados normalmente, lo que hace que sean capaces de ingresar en el medio ambiente y causar efectos adversos en la salud humana. Aunque se suelen evaluar los compuestos tóxicos por separado, la realidad es que nos vemos expuestos diariamente a mezclas complejas de sustancias químicas presentes en nuestro entorno. Esto hace que sea acuciante la necesidad de evaluar sus efectos en mezclas. Sin embargo, el número de posibles combinaciones de compuestos químicos es enorme, lo que implica que no sea realista ni posible el estudiarlas todas. Por ello, deben desarrollarse estrategias adecuadas que permitan discernir los efectos que tienen los compuestos en dichas mezclas, siendo imprescindible conocer previamente los ejercidos por los compuestos por separado. Entre los diferentes métodos alternativos disponibles, los modelos in vitro, y especialmente aquellos basados en el uso de células, reflejan nuestra actual comprensión mecanicista de los efectos de los compuestos químicos sobre la salud ambiental y humana, contando además con numerosas ventajas.
En el presente estudio se han determinado los efectos producidos por la mezcla de tetrabromobisfenol A (TBBPA), un retardante de llama bromado de uso común e importante producción en el mercado, que se encuentra en todo tipo de productos de consumo electrónico, y los plásticos, sustancias compuestas por polímeros sintéticos, de presencia ubicua y cuyas características fisicoquímicas lo convierten en uno de los contaminantes que más preocupación genera actualmente. En concreto, se evaluó la influencia que tienen las nanopartículas de poliestireno (PSNPs), partículas de pequeño tamaño con la capacidad de actuar como vectores para multitud de sustancias químicas, sobre el TBBPA, y determinar si dichas mezclas ejercen efectos diferentes en comparación con los que presentan por separado. Se ha realizado esta evaluación empleando diferentes modelos celulares, que incluyen tanto líneas establecidas de peces (RTgillW1, RTgutGC y RTL-W1), como líneas intestinales humanas (Caco-2, HT29-MTX y su co-cultivo).
Las aproximaciones realizadas sobre los diferentes modelos de estudio muestran que tanto los modelos celulares de peces, como los de mamíferos, son complementarios entre sí. Ambos responden de forma similar a los efectos tóxicos ejercidos por los compuestos evaluados. La diferencia fundamental entre ellos es la mayor sensibilidad de las líneas de peces, especialmente en las RTgill-W1, en comparación con los modelos celulares intestinales. Se pudo determinar que los efectos citotóxicos ejercidos por el TBBPA son dependientes de la concentración, afectando a las células de forma general al evaluar la citotoxicidad basal. En el caso de los PSNPs, estos parecen ejercer efectos específicos en determinadas localizaciones celulares, como se ha visto al evaluar sus efectos sobre las Caco-2 y el co-cultivo Caco-2/HT29-MTX, y no parecen ser tan dependientes de la concentración. Además, el co-cultivo se comporta de una forma única y característica al compararla con las líneas Caco-2 y HT29-MTX por separado, mostrando una mayor resistencia a los efectos citotóxicos ejercidos tanto por el TBBPA como por los PSNPs. La evaluación del co-cultivo tras la exposición prolongada a los compuestos, confirma su mayor resistencia a los efectos citotóxicos ejercidos por ambos, detectándose diferencias significativas únicamente en las concentraciones más elevadas de estudio. El estudio de las diferentes combinaciones TBBPA-PSNPs muestra que, a pesar de la existencia de combinaciones cuyos efectos resultan significativamente diferentes de los ejercidos por el TBBPA y los PSNPs de forma individual, no parecen seguir un patrón claro, ejerciendo un mayor efecto sobre la integridad de la membrana plasmática. Además, los efectos citotóxicos que ejercen son leves, y parece que se deben fundamentalmente al TBBPA, tanto en exposiciones agudas como en aquellas sostenidas durante los 21 días necesarios para la diferenciación de las Caco-2.
Por otro lado, las diferentes combinaciones TBBPA-PSNPs tampoco causan efectos significativos sobre la formación de ROS ni sobre el potencial de membrana mitocondrial interna en exposiciones agudas. Sin embargo, concentraciones elevadas de PSNPs provocan una hiperpolarización de las mitocondrias, lo cual sugiere que las combinaciones en las que esté presente esta condición acaben originando la despolarización mitocondrial a largo plazo y, por tanto, puedan llevar a las células a la activación de las vías de señalización de muerte celular. La evaluación de la genotoxicidad y el daño oxidativo al ADN muestra que las combinaciones TBBPA-PSNPs ejercen efectos significativos sobre esta molécula, provocando daños, tanto de forma directa como indirecta y son capaces de provocar la sobreexpresión de genes relacionados con el metabolismo oxidativo y la reparación del daño al ADN.
En cuanto a la evaluación de la expresión génica de los biomarcadores de diferenciación del co-cultivo Caco-2/HT29-MTX, las combinaciones TBBPA-PSNPs son capaces de alterar el ribete en cepillo característico de los enterocitos, así como la expresión de los genes relacionados con las uniones estrechas. En este último caso, las mezclas con elevadas concentraciones de PSNPs son determinantes. A nivel morfológico, se observa que las diferentes combinaciones TBBPA-PSNPs afectan a las vías encargadas de degradar y reciclar los componentes celulares, ya que se aprecian numerosos cuerpos multilamelares y lisosomas. Por otra parte, los PSNPs son capaces de internalizarse y acumularse rápidamente en las células Caco-2. Estas evaluaciones nos indican que las mezclas TBBPA-PSNPs ejercen efectos significativamente diferentes de los presentados por los compuestos por separado, y tienen una especial relevancia en condiciones fisiopatológicas, llegando a alterar la integridad de la barrera intestinal.
