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Ecotoxicological assessment of phthalates in the freshwater gastropod Physella acuta and the sea urchin Paracentrotus lividus
Prieto Amador, Marina. Ecotoxicological assessment of phthalates in the freshwater gastropod Physella acuta and the sea urchin Paracentrotus lividus . 2022. Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Escuela Internacional de Doctorado. Programa de Doctorado en Ciencias
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Ficheros
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Descripción |
Tipo MIME |
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PRIETO_AMADOR__Marina_Tesis.pdf
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PRIETO AMADOR_ Marina_Tesis.pdf
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application/pdf
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8.46MB
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| Título
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Ecotoxicological assessment of phthalates in the freshwater gastropod Physella acuta and the sea urchin Paracentrotus lividus
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| Autor(es)
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Prieto Amador, Marina
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| Resumen
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Los ftalatos son un grupo de compuestos químicos sintéticos con un amplio espectro de aplicaciones, usados especialmente como plastificantes en la producción del policloruro de vinilo. Por ello, dichos compuestos se encuentran en cientos de envases alimentarios, dispositivos médicos, pinturas, materiales de construcción o cosméticos. Debido a su producción masiva, los ftalatos están ampliamente diseminados en el medioambiente, incluyendo suelos, aire, sedimentos y aguas. Además, se ha restringido su uso en ciertos productos, debido a sus potenciales propiedades como disruptores endocrinos. Sin embargo, los estudios acerca de los efectos de los ftalatos en invertebrados son escasos. Este trabajo ha evaluado el impacto de tres ftalatos en dos invertebrados acuáticos: Physa acuta y Paracentrotus lividus. Los ftalatos seleccionados fueron el butil benzil ftalato (BBP), el di(2-etilhexil) ftalato (DEHP) y el dietil ftalato (DEP). Se expusieron individuos juveniles y adultos del gasterópodo de agua dulce, P. acuta, a distintos tiempos y concentraciones de BBP, DEHP y DEP y se analizaron los cambios en la expresión génica. Los genes estudiados están relacionados con distintos procesos fisiológicos: sistema endocrino (Hsp90) y respuesta al estrés celular (sHsp16.6, sHsp17.9, Hsp60, Hsc70-4, Grp78 y Cat), respuesta al estrés oxidativo (SOD Mn, SOD Cu/Zn y HIF1α), detoxificación (Cyp2u1, Cyp3a7, Cyp4f22, Cyp72a15, GSTk1, GSTm1, GSTo1, GSTt2 y MRP1), reparación del ADN (rad21 y rad50), apoptosis (Casp3 y AIF3), epigenética (KAT6B, HDAC1 y DNMT1), sistema nervioso (AChE), sistema inmune (ApA), reservas energéticas (PYGL) y transporte lipídico (ORP8). En los individuos juveniles, también se evaluó la actividad enzimática de la GST. Asimismo, se estudiaron los efectos embriotóxicos del BBP en P. acuta. Los ftalatos no afectaron a la supervivencia de P. acuta, pero el BBP afectó al desarrollo embrionario. Respecto al análisis de la expresión génica, los resultados muestran que, mientras que DEHP y DEP no causaron ninguna alteración, el BBP moduló prácticamente todos los genes estudiados tras una semana de exposición de adultos de P. acuta. Sin embargo, tras la exposición de individuos juveniles a tiempos más largos (15 y 30 días), el BBP solo alteró la expresión de tres genes (Hsp90, Hsc70-4 y GSTt2). Con respecto a P. lividus, se llevó a cabo un ensayo de embriotoxicidad con los estadios planctónicos (embriones y larvas), exponiendo a los embriones a varias concentraciones de BBP, DEHP y DEP. En las larvas pluteus formadas tras la exposición de los embriones, se observaron anomalías morfológicas dependientes de la concentración. Por otra parte, su velocidad natatoria se alteró tras la exposición a los tres ftalatos. Este es el primer estudio que evalúa los efectos del BBP, DEHP y DEP a nivel transcripcional de distintos genes en el molusco P. acuta y los efectos en el desarrollo y comportamiento en los estadios tempranos del erizo de mar P. lividus, aportando resultados novedosos sobre los efectos diferenciales del BBP, DEHP y DEP en las dos especies estudiadas. Los resultados obtenidos muestran que, a diferencia del DEHP y DEP, el BBP altera de forma significativa distintas vías involucradas en la respuesta a los tóxicos, como la respuesta al estrés y detoxificación, la reparación del ADN, apoptosis, regulación epigenética, inmunidad y metabolismo energético, resultando tóxico para P. acuta a las concentraciones ambientales usadas. Se puede concluir que el impacto del BBP a nivel molecular es extenso. Aun así, se deben realizar estudios adicionales que permitan dilucidar las diferencias observadas en el impacto de estos compuestos en P. acuta. Las anomalías en el desarrollo y las alteraciones en la actividad natatoria en los estadios tempranos de P. lividus tras la exposición a BBP, DEHP y DEP refuerzan el papel de este grupo de compuestos como disruptores endocrinos.
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| Abstract
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Phthalates are a group of synthetic chemicals with a broad spectrum of uses, mainly employed as plasticizers in polyvinyl chloride production. Thus, these compounds are found in hundreds of food packaging, medical devices, paints, building materials, or cosmetics. Due to their massive production, phthalates are widely disseminated in the environment, including soil, air, sediment, and waters. Besides, its use has been restricted in certain products due to their potential endocrine-disrupting properties. However, studies on the effects of phthalates in invertebrates are scarce. This work assessed the impact of three phthalates in two aquatic invertebrates: Physa acuta and Paracentrotus lividus. The phthalates selected were butyl benzyl phthalate (BBP), di(2-ethylhexyl) phthalate (DEHP), and diethyl phthalate (DEP). Juveniles and adults of the freshwater gastropod, P. acuta, were exposed to different exposure times and concentrations of BBP, DEHP, and DEP, and the changes in gene expression were analyzed. The genes studied are related to different physiological processes: endocrine system (Hsp90) and stress response (sHsp16.6, sHsp17.9, Hsp60, Hsc70-4, Grp78, Cat), oxidative stress response (SOD Mn, SOD Cu/Zn, and HIF1α), detoxification (Cyp2u1, Cyp3a7, Cyp4f22, Cyp72a15, GSTk1, GSTm1, GSTo1, GSTt2, and MRP1), DNA repair (rad21 and rad50), apoptosis (Casp3 and AIF3), epigenetics (KAT6B, HDAC1, and DNMT1), nervous system (AChE), immunity (ApA), energy reserves (PYGL), and lipid transport (ORP8). The GST enzymatic activity was also assessed in juveniles. Besides, the embryotoxic effects of BBP in P. acuta were evaluated. The phthalates did not affect P. acuta survival, but BBP affected embryonic development. Regarding the gene expression analysis, the results show that while DEP and DEHP did not cause any alteration, BBP modulated almost all the analyzed genes after one-week exposure of P. acuta adults. However, after longer exposure times of juvenile individuals (15 and 30 days), BBP altered the expression of just three genes (Hsp90, Hsc70-4, and GSTt2). Regarding P. lividus, an embryotoxicity test with the planktonic stages (embryos and larvae) was performed by exposing the embryos to several concentrations of BBP, DEHP, and DEP. Concentration-dependent morphological anomalies were observed in plutei formed after embryo exposure. Besides, their swimming speed was altered after exposure to the three phthalates. This is the first work that evaluates the effects of the phthalates BBP, DEHP, and DEP at the transcriptional level of several genes in the mollusk P. acuta and the developmental and behavioral effects on the early life stages of the sea urchin P. lividus, providing novel results on the differential effects of BBP, DEHP and DEP in the two species studied. The results show that, unlike DEHP and DEP, BBP strongly alters different pathways involved in response to toxicants, like stress response and detoxification, DNA repair, apoptosis, epigenetic regulation, immunity, and energy metabolism, being toxic for P. acuta at the environmentally relevant concentrations used. It can be concluded that in P. acuta, the impact of BBP is extensive at the molecular level. Still, additional research is needed to elucidate the differences observed in the impact of these compounds on the gastropod. The developmental anomalies and swimming speed alterations of P. lividus early stages after exposure to BBP, DEHP, and DEP strengthen the known endocrine-disrupting character of this group of chemicals.
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| Materia(s)
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Química
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| Editor(es)
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Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Escuela Internacional de Doctorado. Programa de Doctorado en Ciencias
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| Director de tesis
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Martínez Guitarte, José Luis
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| Fecha
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2022
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| Formato
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application/pdf
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| Identificador
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tesisuned:ED-Pg-Ciencias-Mprieto
http://e-spacio.uned.es/fez/view/tesisuned:ED-Pg-Ciencias-Mprieto
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| Idioma
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eng
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| Versión de la publicación
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acceptedVersion
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| Nivel de acceso y licencia
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http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0
info:eu-repo/semantics/openAccess
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| Tipo de recurso
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Thesis
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| Tipo de acceso
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Acceso abierto
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