Uso combinado de metodologías -ómicas en organismos modelo para el estudio de la contaminación ambiental

Resumen

El aumento cada vez más importante de una gran variedad de contaminantes químicos en el medio ambiente supone un riesgo para la salud de los organismos que habitan en él y los correspondientes ecosistemas. Los estudios de monitorización medioambiental de los ecosistemas se llevan a cabo mediante análisis químico de contaminantes convencionales como los metales (por ejemplo, Cd, As, Pb, Hg, etc.), contaminantes orgánicos (p.ej. plaguicidas, PCBs, PAHs), y contaminantes emergentes (p.ej. disruptores endocrinos, productos farmacéuticos, productos para el cuidado de la salud y detergentes) y, más recientemente, las nanopartículas. Sin embargo, estos análisis químicos tradicionales no permiten conocer el efecto que los contaminantes químicos presentes en el medio ambiente provocan sobre los organismos. Por ello, en los últimos años se han desarrollado una serie de metodologías que permiten evaluar la respuesta biológica de determinados organismos utilizados como bioindicadores de contaminación ambiental, ya que éstos reflejan el efecto de los contaminantes sobre el metabolismo celular y la homeostasis global. Entre estas metodologías se encuentra el uso de biomarcadores, que se definen como parámetros bioquímicos medidos en los organismos expuestos (bioindicadores) los cuales permiten identificar, al alterarse sus niveles, la presencia de factores externos de riesgo, como por ejemplo: la presencia de sustancias tóxicas, sus efectos biológicos o los riesgos de su presencia en los ecosistemas. Durante el desarrollo de la presente Tesis Doctoral se han llevado a cabo diferentes estudios -ómicos para la búsqueda de biomarcadores de estrés medioambiental, tanto en organismos que habitan en sistemas estuáricos, como el bivalvo Scrobicularia plana; u organismos del medio terrestre, como el ratón de vida libre Mus spretus, y su equivalente genético el ratón de laboratorio Mus Musculus. Entre las metodologías analíticas empleadas, pueden citarse diversos procedimientos metalómicos, proteómicos y metabolómicos, todas ellas orientadas a la búsqueda de biomarcadores de contaminación ambiental en los bioindicadores citados anteriormente. Los estudios metalómicos, se han basado en el acoplamiento de la cromatografía líquida (HPLC) y la espectrometría de masas con plasma de acoplamiento inductivo (ICP-MS), que permite determinar la alteración de los perfiles de determinadas biomoléculas tras la exposición a contaminantes. Además, para evaluar los cambios en el proteoma de los organismos bioindicadores, tas la exposición a contaminantes, se empleó el acoplamiento nanocromatografía líquida espectrometría de masas en tándem (nanoLC-MC-MS), técnica que se ha convertido en una herramienta esencial en el campo de la proteómica debido a su mayor sensibilidad respecto al acoplamiento LC-MS/MS convencional, permitiendo el análisis de mezclas de péptidos en pequeñas cantidades de muestras. Finalmente, se han aplicado metodologías metabolómicas en la búsqueda de metabolitos que pueden ser utilizados como biomarcadores de contaminación ambiental. Generalmente, se han empleado técnicas metabolómicas complementarias, incluyendo procedimientos no dirigidos basados en el screening de moléculas alteradas mediante infusión directa a un espectrómetro de masas de alta resolución (DI-ESI-Q-TOF-MS) y el análisis por cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas (GC-MS), para la determinación de moléculas de menor masa molecular, que permite tener un perfil más exhaustivo de las alteraciones que sufre el metaboloma como consecuencia de la acción de los contaminantes. El análisis por infusión directa ha mostrado un gran potencial, gracias a su reducido tiempo de análisis y su simplicidad instrumental, y su combinación con GC-MS ha permitido identificar nuevos biomarcadores de contaminación ambiental.