Fiumi: isolato l'effetto degli psicofarmaci sul profilo genetico di Daphnia magna, macrobentos.

Daphnia

Rivetti C (1), Campos B (1), Faria M (2), De Castro Català N (3), Malik A (1), Muñoz I (3), Tauler R (1), Soares AM (2), Osorio V (1), Pérez S (1), Gorga M (4), Petrovic M (5), Mastroianni N (1), de Alda ML (1), Masiá A (6), Campo J (6), Pico Y (6), Guasc H (7), Barceló D (1), Barata C (8). Trascrittomica, marcatori biochimici e individuali in Daphnia magna trapiantato per caratterizzare l'impatto in condizioni di campo. Scienza dell'Ambiente Totale, 15 gennaio 2015; 503-504: 200-12. doi: 10.1016 / j.scitotenv.2014.06.057. Epub 2014 5 luglio. Informazioni sugli autori. (1) Dipartimento di Chimica Ambientale, idaea-CSIC, Jordi Girona 18, 08034 Barcellona, ​​Spagna; (2) CESAM, Departimento di Biologia, Università di Aveiro, 3810-193 Aveiro, in Portogallo; (3) Departimento di Ecologia, Università di Barcelona, ​​Av. Diagonal 643, 08028 Barcellona, ​​Spagna; (4) Istituto Catalano di Ricerca sulle Acque, ICRA, C / Emili Grahit, 101, Edifici H2O, Parco Scientifico e Tecnologico dell'Università di Girona, E-17003 Girona, Spagna; (5) Istituto di Ricerca Catalano sulle Acque, ICRA, C / Emili Grahit, 101, Edifici H2O, Parco Scientifico e Tecnologico dell'Università de Girona, E-17003 Girona, Spagna; ICREA, Istituto atalano per la Ricerca e Studi Avanzati, Barcellona, ​​Spagna; (6) Gruppo di Ricerca sulla Sicurezza Ambientale e Alimentare, (SAMA-UV), Facoltà di Farmacia, Università di Valencia, Av. Vicent Andrés Estellés s / n., 46100 Burjassot, Valencia, Spagna; (7) Gruppo di ricerca sulla Sicurezza Amientale e Alimentare (SAMA-UV), Facoltà di Farmacia, Università di Valencia, Av. Vicent Andrés Estellés s / n, 46100 Burjassot, Valencia, Spagna.; Università di Girona, Campus Montilivi, 17071 Girona, Spagna; (8) Dipartimento di Chimica Ambientale, idaea-CSIC, Jordi Girona 18, 08034 Barcellona, ​​Spagna. Indirizzo elettronico: [email protected].

Riassunto.

Alcuni individui Daphnia magna sono stati trapiantati in 12 siti da tre bacini fluviali spagnoli (Llobregat, Ebro, Jucar) che mostrano diverse fonti di inquinamento. La trascrizione dei geni, l'alimentazione e le risposte biochimiche in condizioni di campo sono stati valutati e confrontati con quelli ottenuti nel trattamento delle acque ricostituite addizionate con eluati organici ottenuti dai campioni di acqua prelevati negli stessi luoghi e periodi di campionamento. Nelle acque sono state rilevate fino a 166 tracce di contaminanti, e classificati secondo la loro modalità di azione in 45 gruppi che hanno incluso i metalli, prodotti farmaceutici, pesticidi, sostanze illecite, e altri composti industriali. I parametri fisici dell'acqua hanno differenziato i tre bacini fluviali. Llobregat è risultato avere i più alti livelli di conduttività, metalli e prodotti farmaceutici, seguito da Ebro, mentre il fiume Jucar ha avuto i maggiori livelli di droghe illecite. I tassi di Dafnia magna al pascolo e l'attività della colinesterasi, hanno risposto allo stesso modo delle diversità delle comunità bentoniche ripariali. Modelli trascrizione di 13 diversi geni che codificano per lo stress in generale, i processi di metabolismo e l'energia, la muta e i trasportatori xenobiotici confermano risposte fenotipiche diverse all'interno dei singoli bacini e tra i bacini fluviali differenti. L'Analisi delle Componenti Principali e la Proiezione dei Minimi Quadrati delle Strutture Latenti analisi di regressione, ha indicato che nelle risposte situ della maggior parte dei geni e biomarcatori e di quella di indici di diversità bentonica dei macroinvertebrati, sono stati colpiti da fattori ambientali distinti. Conducibilità, solidi e fungicidi in sospensione sono stati negativamente correlati con la diversità di colinesterali dei macroinvertebrati, mentre le risposte di alimentazione. i trascritti genici di proteine ​​da shock termico e le metallotionine sono stati positivamente correlati con 11 classi di contaminanti organici e 6 metalli. I trascritti genici correlati con segnalazione percorsi di muta e riproduzione, zuccheri, proteine ​​e il metabolismo xenobiotici hanno risposto in modo simile a esposizioni in campo e di laboratorio, e sono stati correlati con concentrazioni elevate di residui di analgesici, diuretici, farmaci psichiatrici, i beta-bloccanti, droghe illecite, trizoles, bisfenolo A, caffeina e pesticidi. Questi risultati indicano che l'applicazione di tecnologie omiche nel campo è un soggetto promettente nella gestione dell'acqua.

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Rivetti C (1), Campos B (1), Faria M (2), De Castro Català N (3), Malik A1, Muñoz I (3), Tauler R (1), Soares AM (2), Osorio V (1), Pérez S (1), Gorga M (4), Petrovic M (5), Mastroianni N (1), de Alda ML (1), Masiá A (6), Campo J (6), Picó Y (6, Guasc H (7), Barceló D (1), Barata C (8; .Transcriptomic, biochemical and individual markers in transplanted Daphnia magna to characterize impacts in the field. Sci Total Environ. 2015 Jan 15;503-504:200-12. doi: 10.1016/j.scitotenv.2014.06.057. Epub 2014 Jul 5.
Author information. (1) Department of Environmental Chemistry, IDAEA-CSIC, Jordi Girona 18, 08034 Barcelona, Spain. (2) CESAM, Departamento de Biologia, Universidade de Aveiro, 3810-193 Aveiro, Portugal. (3) Department of Ecology, Universitat de Barcelona, Av. Diagonal 643, 08028 Barcelona, Spain. (4) Catalan Institute of Water Research, ICRA, C/Emili Grahit, 101, Edifici H2O, Parc Científic i Tecnològic de la Universitat de Girona, E-17003 Girona, Spain. (5) Catalan Institute of Water Research, ICRA, C/Emili Grahit, 101, Edifici H2O, Parc Científic i Tecnològic de la Universitat de Girona, E-17003 Girona, Spain; ICREA, Catalan Institution for Research and Advanced Studies, Barcelona, Spain. (6) Food and Environmental Safety Research Group (SAMA-UV), Faculty of Pharmacy, University of Valencia, Av. Vicent Andrés Estellés s/n., 46100 Burjassot, València, Spain. (7) Food and Environmental Safety Research Group (SAMA-UV), Faculty of Pharmacy, University of Valencia, Av. Vicent Andrés Estellés s/n., 46100 Burjassot, València, Spain; University of Girona, Campus Montilivi, 17071 Girona, Spain. (8) Department of Environmental Chemistry, IDAEA-CSIC, Jordi Girona 18, 08034 Barcelona, Spain. Electronic address: [email protected].

Abstract

Daphnia magna individuals were transplanted across 12 sites from three Spanish river basins (Llobregat, Ebro, Jucar) showing different sources of pollution. Gene transcription, feeding and biochemical responses in the field were assessed and compared with those obtained in re-constituted water treatments spiked with organic eluates obtained from water samples collected at the same locations and sampling periods. Up to 166 trace contaminants were detected in water and classified by their mode of action into 45 groups that included metals, pharmaceuticals, pesticides, illicit drugs, and other industrial compounds. Physicochemical water parameters differentiated the three river basins with Llobregat having the highest levels of conductivity, metals and pharmaceuticals, followed by Ebro, whereas the Jucar river had the greatest levels of illicit drugs. D. magna grazing rates and cholinesterase activity responded similarly than the diversity of riparian benthic communities. Transcription patterns of 13 different genes encoding for general stress, metabolism and energy processes, molting and xenobiotic transporters corroborate phenotypic responses differentiated sites within and across river basins. Principal Component Analysis and Partial Least Square Projections to Latent Structures regression analyses indicated that measured in situ responses of most genes and biomarkers and that of benthic macroinvertebrate diversity indexes were affected by distinct environmental factors. Conductivity, suspended solids and fungicides were negatively related with the diversity of macroinvertebrates cholinesterase, and feeding responses. Gene transcripts of heat shock protein and metallothionein were positively related with 11 classes of organic contaminants and 6 metals. Gene transcripts related with signaling paths of molting and reproduction, sugar, protein and xenobiotic metabolism responded similarly in field and lab exposures and were related with high residue concentrations of analgesics, diuretics, psychiatric drugs, β blockers, illicit drugs, trizoles, bisphenol A, caffeine and pesticides. These results indicate that application of omic technologies in the field is a promising subject in water management.

KEYWORDS:
Biomarker; Daphnia; Feeding; Gene; Transcriptomics; Water quality