Modelos alternativos para la evaluación de toxicidad de contaminantes emergentes. Neurodesarrollo y disrupción endocrina

Las líneas de investigación incluyen:

Efectos en Salud de Nanoplásticos. Patologías Neuro/Endocrinas emergentes.

Los desechos plásticos llegan a océanos, suelos y atmósfera debido a que solo se recicla un 10%. En el medio ambiente, sufren procesos de degradación que dan lugar a microplásticos y nanoplásticos (NP). En los últimos años se ha observado que los NP causan efectos nocivos en organismos acuáticos y terrestres e incluso se ha propuesto una enfermedad emergente llamada “plasticosis”. Los seres humanos están expuestos a estos NP por diferentes vías; ingestión (fundamentalmente de determinados alimentos y agua), inhalación o contacto dérmico, demostrándose su penetración en células humanas. Información previa indica que los NP pueden inducir alteraciones en el metabolismo, la reproducción, y el sistema inmune, aunque la biocinética y los mecanismos de acción aún se desconocen, por lo que no existe aún información necesaria para proponer recomendaciones en salud humana. El objetivo de esta línea es estudiar las alteraciones producidas por los NPs en el sistema endocrino utilizando al embrión de pez cebra y cultivos celulares (colaboración con UFIEC), que puedan resultar en alteraciones del neurodesarrollo y el comportamiento, comunes en la niñez como el autismo y la hiperactividad. En particular se estudiarán además posibles efectos de disrupción de hormonas tiroideas. Por lo tanto, se pretende dilucidar los mecanismos de acción responsables de los efectos en la salud humana, con especial interés en patologías neuroendocrinas, y el neurodesarrollo del consumo/incorporación de NP. Esta línea se complementa con la Unidad de Evaluación de Riesgos del CNSA en salud humana y ambiental para lograr una caracterización integrada del riesgo asociado a la exposición a nanoplásticos, que permita vincular los efectos observados a nivel molecular, celular y del organismo con escenarios de exposición realistas en humanos y ecosistemas. Esta aproximación contribuirá a generar evidencia científica sólida para la evaluación del riesgo en salud humana y ambiental, apoyando el desarrollo de estrategias de prevención, regulación y toma de decisiones en el marco del enfoque One Health.

Nanoplásticos “reales” y cambio climático: bioensayos toxicogenómicos en embriones de pez cebra (Danio rerio)

La mayoría de los estudios existentes sobre efectos de nanoplásticos (NPs) están hechos utilizando un material de poliestireno comercial que dista mucho de los NPs que existen en el medio ambiente. Esta línea tiene como objetivo sintetizar NPs a partir de botellas de agua de tereftalato de polietileno e investigar cómo estos pueden afectar la salud tanto humana como ambiental. De forma combinada se pretende estudiar el efecto del incremento de la temperatura como consecuencia del cambio climático. Utilizando al pez cebra como organismo modelo, se realizan bioensayos toxicológicos de desarrollo y de comportamiento además de estudios moleculares para evaluar las respuestas biológicas a estos factores estresantes. En colaboración con la UNED se estudiarán también efectos en otros organismos acuáticos como el insecto Chironomus riparius. Este enfoque permitirá obtener una imagen detallada de los mecanismos de toxicidad de estos NPs en un contexto aproximado a la realidad medioambiental actual.

Métodos alternativos para la evaluación de la neurotoxicidad en el desarrollo. Estudio de efectos en la ansiedad.

La neurotoxicidad (NT) se estudia principalmente siguiendo las directrices 424 y 426 de la OCDE que incluyen criterios de valoración conductuales en mamíferos roedores como actividad, aprendizaje y memoria, pero no incluyen criterios de valoración relacionados con la ansiedad. Además, los estudios con roedores requieren mucho tiempo, son costosos y presentan problemas éticos con respecto al bienestar animal. Por lo tanto, existe la necesidad de desarrollar nuevas metodologías (NAM, por sus siglas en inglés “New Approach Methodologies”) para evaluar la NT de una manera relevante para el ser humano y con técnicas eficientes y de alto rendimiento. En este contexto, el embrión de pez cebra hasta 120 horas después de la fertilización (hpf) es un modelo in vivo ideal, con alta homología genética humana, pero que se considera un método alternativo a la experimentación animal (NAM). El principal objetivo de la presente línea es la puesta a punto de un ensayo de alto rendimiento para evaluar los efectos de tóxicos ambientales en la ansiedad de las larvas de pez cebra en respuesta a estímulos visuales y acústicos. El ensayo se desarrolla dentro de la subtarea 5.2.1e del proyecto europeo PARC (https://www.eu-parc.eu).

Investigación de los efectos de contaminantes emergentes en la reproducción, comportamiento y alternaciones genéticas en Daphnia magna

Esta línea se enfoca en entender el impacto de contaminantes emergentes en la pulga de agua Daphnia magna, un pequeño crustáceo de agua dulce que se utiliza como organismo modelo debido a su sensibilidad a los cambios ambientales y su importancia ecológica como base de la cadena alimentaria acuática. Esta línea de investigación abarca la evaluación de parámetros reproductivos como la tasa de reproducción, el número de crías por progenitora, la viabilidad de los huevos y el tiempo de generación. Estos datos son fundamentales para entender cómo la exposición a estos contaminantes puede afectar la dinámica poblacional de esta especie y, por ende, el equilibrio de los ecosistemas acuáticos. En segundo lugar, se investigan los cambios en el comportamiento como indicadores sensibles de estrés ambiental y pueden proporcionar información temprana sobre la toxicidad subletal de los contaminantes. Además, se exploran las alteraciones genéticas que pueden ser inducidas por la exposición a estos contaminantes. En un contexto de “One Health”, estos estudios pueden revelar mecanismos de alteración de los ecosistemas y de acción de las sustancias a nivel molecular, proporcionando biomarcadores para la evaluación del riesgo ambiental y en último término sirviendo como centinelas para la detección y cuantificación de problemas ambientales de contaminación, antes de que éstos puedan afectar al ser humano. Los resultados obtenidos son cruciales para la formulación de políticas ambientales de control de contaminación y la gestión de riesgos, contribuyendo a la protección de los ecosistemas, la biodiversidad y la salud humana.