Evaluación de biomarcadores en anfípodos Hyalella curvispina como herramientas potenciales para el biomonitoreo de aguas contaminadas

Abstract

La actividad frutihortícola en la región de la Patagonia Norte implica el uso intensivo de plaguicidas para combatir las plagas de los cultivos. En la actualidad, uno de los insecticidas más utilizados para controlar a la principal plaga de manzanos y perales, Cydia pomonella, es el neonicotinoide tiacloprid. Debido a su persistencia, moderada solubilidad en agua y movilidad ha sido detectado en aguas superficiales y subterráneas cercanas a zonas agrícolas, lo cual constituye un riesgo potencial para las especies de agua dulce que habitan estos ecosistemas. Este trabajo tiene como objetivo evaluar biomarcadores de exposición/efecto en dos poblaciones de anfípodos adultos Hyalella curvispina como herramientas potenciales para el biomonitoreo de aguas contaminadas con plaguicidas. Esta especie perteneciente al género Hyalella, es comúnmente encontrada en los ambientes de agua dulce de Argentina y a lo largo del continente sudamericano como componente numéricamente importante del bento. Estos organismos son considerados buenos indicadores de la contaminación del agua y se los utiliza en bioensayos debido a su sensibilidad a diferentes contaminantes como insecticidas y metales pesados. Los anfípodos adultos fueron recolectados de dos sitios en la Patagonia Norte, Argentina: (1) del lago Los Barreales (LB), lugar de referencia, alejado de la zona de producción agrícola y (2) de un canal de riego secundario en Fernández Oro (FO), localizado en el corazón del área frutihortícola. Se evaluó el efecto de la exposición al insecticida tiacloprid (formulación comercial Calypso®) sobre la inmovilidad y los parámetros bioquímicos enzimáticos carboxilesterasa, catalasa y glutatión S-transferasa y no enzimático glutatión reducido, en ambas poblaciones de anfípodos. La inmovilidad fue un efecto observado en ambas poblaciones de anfípodos tempranamente luego de la exposición a tiacloprid y se mantuvo hasta el final del ensayo. Las concentraciones efectivas cincuenta (CE50) determinadas luego de 96 h de exposición fueron: 0,135 mg/L y 0,137 mg/L de tiacloprid para los anfípodos de LB y FO, respectivamente. La actividad carboxilesterasa de los anfípodos de ambas poblaciones se alteró de manera diferente y dependiente del tiempo por la exposición al insecticida. En los anfípodos de FO la carboxilesterasa se incrementó a las 48 h de exposición al neonicotinoide tiacloprid, cumpliendo un papel más relevante en la detoxificación del insecticida que se relacionaría con la tolerancia descripta previamente para esta población. La actividad catalasa de los anfípodos del lago LB no se alteró por la exposición al insecticida en los tiempos ensayados. Mientras que, en los anfípodos de FO la exposición a 0,2 mg/L de tiacloprid durante 48 h inhibió significativamente (26%) la actividad catalasa, respecto al valor control. La exposición al insecticida no tuvo efecto sobre la actividad de la enzima glutatión S-transferasa de los anfípodos del lago LB. Sin embargo, la actividad enzimática de los anfípodos de FO se incrementó significativamente por la exposición a diferentes concentraciones de tiacloprid durante el tratamiento. El incremento de catalasa y glutatión S-transferasa en anfípodos de FO constituiría una respuesta protectora frente al estrés inducido por el insecticida. En ambas poblaciones el contenido de glutatión endógeno no cambió por la exposición al insecticida. Estudios adicionales son necesarios para comprender los mecanismos del estrés oxidativo inducido por tiacloprid en H. curvispina y determinar que marcadores del sistema antioxidante podrían emplearse en el biomonitoreo. Por otra parte, la actividad carboxilesterasa podría considerarse como marcador de exposición al tiacloprid en estos anfípodos. Más aún, los resultados obtenidos destacan la importancia de la inmovilidad como un biomarcador de exposición, así como también de efecto del tiacloprid en anfípodos H. curvispina.

The horticultural fruit production in the North Patagonia region involves the intensive use of pesticides to manage crop pests. Currently, one of the most commonly used insecticides for controlling the primary pest of apple and pear trees, Cydia pomonella, is the neonicotinoid tiacloprid. Due to its persistence, moderate water solubility, and mobility, tiacloprid has been detected in both surface and groundwater near agricultural areas, posing a potential risk to freshwater species inhabiting these ecosystems. This study aims to evaluate exposure/effect biomarkers in two populations of adult Hyalella curvispina amphipods as potential tools for biomonitoring pesticide-contaminated waters. This species, belonging to the genus Hyalella, is commonly found in freshwater environments in Argentina and throughout South America, where it constitutes a numerically significant component of the benthos. These organisms are considered effective indicators of water contamination and are utilized in bioassays due to their sensitivity to various contaminants such as insecticides and heavy metals. Adult amphipods were collected from two sites in Northern Patagonia, Argentina: (1) Lake Los Barreales (LB), a reference site distant from agricultural production areas, and (2) a secondary irrigation canal in Fernández Oro (FO), located in the heart of the fruit and vegetable production area. The effects of exposure to the insecticide tiacloprid (commercial formulation Calypso®) on immobility and biochemical parameters, including carboxylesterase, catalase, and glutathione S-transferase enzymes, as well as non-enzymatic reduced glutathione, were assessed in both amphipod populations. Immobility was observed in both amphipod populations early after exposure to tiacloprid and persisted until the end of the assay. The determined fifty/median effective concentrations (EC50) after 96 hours of exposure were 0.135 mg/L and 0.137 mg/L of tiacloprid for LB and FO amphipods, respectively. Carboxylesterase activity in amphipods from both populations was altered differently and in a time-dependent manner due to exposure to the insecticide. In FO amphipods, carboxylesterase activity increased at 48 hours of exposure to the neonicotinoid insecticide, indicating a more significant role in detoxification, which may be associated with the previously described tolerance in this population. Catalase activity in LB amphipods was not altered by insecticide exposure at the tested times. Whereas in FO amphipods, exposure to 0.2 mg/L of tiacloprid for 48 hours significantly (26%) inhibited catalase activity compared to the control value. Exposure to the insecticide had no effect on glutathione S-transferase activity in LB amphipods. However, enzymatic activity in FO amphipods significantly increased after exposure to various concentrations of tiacloprid during the treatment. The increase in catalase and glutathione S-transferase activity in FO amphipods could represent a protective response to the stress induced by the insecticide. In both populations, endogenous glutathione content did not change due to insecticide exposure. Further studies are needed to understand the mechanisms of oxidative stress induced by tiacloprid in H. curvispina and to determine which antioxidant system markers could be utilized in biomonitoring. Additionally, carboxylesterase activity could be considered a marker of exposure to tiacloprid in these amphipods. The results underscore the importance of immobility as a biomarker of both exposure and effect of tiacloprid in H. curvispina amphipods.