Nuevas aproximaciones basadas en técnicas ómicas para la evaluación de los mecanismos de toxicidad de contaminantes alimentarios y ambientales

Résumé

La relevancia de los estudios toxicológicos recae en la preocupación por garantizar la seguridad del ser humano, de otras especies y del medio ambiente. Dado que la toxicidad de un compuesto siempre depende de la concentración a la que se encuentre, es necesario establecer unos límites máximos permitidos a partir de resultados obtenidos en diferentes tipos de estudios analíticos. Sin embargo, un aspecto adicional que ha ido adquiriendo cada vez más importancia, es poder llegar a entender y elucidar cuáles son los mecanismos biomoleculares relacionados con la toxicidad de un determinado compuesto tras su interacción con un organismo dado. Es aquí donde las disciplinas ómicas juegan un papel fundamental. Dentro de las ciencias ómicas, la proteómica y la metabolómica han experimentado un enorme auge, debido al desarrollo instrumental de la técnica de espectrometría de masas. Estas nuevas ciencias, permiten la identificación y cuantificación de un número muy elevado de proteínas y metabolitos en muestras biológicas. Por todo ello, en la presente Tesis Doctoral se aborda la aplicación de herramientas ómicas, así como de otras estrategias bioanalíticas, para evaluar la toxicidad y elucidar los mecanismos biomoleculares asociados a tres compuestos potencialmente tóxicos de diferente naturaleza química y que se encuentran en el medio ambiente y en alimentos. En el primer capítulo se ha evaluado la potencial toxicidad de los QDs de CdSe/ZnS, por tratarse de un producto que principalmente ha revolucionado la tecnología de los dispositivos optoelectrónicos y el diagnóstico médico. Para ello, se han llevado a cabo ensayos de viabilidad, internalización y localización intracelular. Asimismo, se han implementado las estrategias de proteómica cuantitativa SILAC y super-SILAC en modelos in vitro e in vivo, permitiendo así elucidar el mecanismo de toxicidad de las QDs relacionado con la generación de ROS y la inducción de apoptosis celular mediante la formación de agregados de TDP-43, así como daños estructurales. En el segundo capítulo se ha estudiado el MeHg, cuya presencia en el medio ambiente ocurre de manera natural a partir de la biotransformación del Hg. Sin embargo, mediante un proceso conocido como biomagnificación, su presencia en el medio acuático alcanza una concentración que puede ser perjudicial para la salud. Se ha empleado la metabolómica, tanto la estrategia no dirigida como la dirigida, para confirmar el desequilibrio energético inducido por el MeHg y se ha demostrado la activación del ciclo de Krebs y el ciclo de la urea como mecanismos de detoxificación en células expuestas a MeHg. Por otro lado, también se ha evaluado el papel del Se(IV) como agente protector sobre los efectos nocivos del MeHg. Finalmente, en el tercer capítulo se aborda el estudio del potencial tóxico del Surfynol, un tensioactivo con numerosas aplicaciones en la industria entre las que destaca su uso como adhesivo en el empaquetado alimentario. La posible toxicidad de este compuesto no se había estudiado previamente, a pesar de tener capacidad de migración desde el envase hasta el alimento. Los estudios de proteómica y metabolómica llevados a cabo han demostrado que efectivamente este compuesto afecta a la capacidad reproductora y, en concreto, al metabolismo energético y a la motilidad de los espermatozoides. En conclusión, en la presente Tesis Doctoral se han empleado estrategias de proteómica y metabolómica, en combinación con otro tipo de herramientas bioanalíticas, para profundizar en los mecanismos biomoleculares de acción de tres compuestos tóxicos de diferente naturaleza química, demostrando así la necesidad y la relevancia de estas técnicas para complementar los estudios toxicológicos que, generalmente, se llevan a cabo con objeto de preservar el medioambiente y de controlar la seguridad alimentaria.