Evaluación de compuestos de origen farmacéutico en la cuenca del Río Suquía, efectos tóxicos sobre la ictiofauna

Tesis (Doctora En Ciencias Químicas) - - Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas, 2015Los contaminantes emergentes de origen farmacéutico han sido objeto de estudio de manera creciente en las últimas dos décadas, principalmente debido a su amplia distribución en los ecosistemas acuáticos y a la capacidad de ejercer efectos en la biota e incluso en la salud humana. En esta Tesis Doctoral se evaluó la presencia y distribución de fármacos y compuestos relacionados en agua y peces del Río Suquía (Córdoba, Argentina), junto al estudio de los efectos de dos fármacos (carbamazepina y atenolol) sobre estos peces, incluyendo biomarcadores de exposición y de efecto. En una primera instancia, fue necesario optimizar una metodología de análisis para 15 fármacos y esteroides en muestras de agua superficial. Esta optimización se logró mediante un paso de limpieza y pre-concentración por extracción en fase sólida (SPE), seguida de separación-detección por cromatografía líquida de alta eficacia, acoplada a espectrometría de masas de alta resolución (HPLC-HRMS, analizador cuadrupolo-tiempo de vuelo). Para el estudio en peces, fue necesario optimizar un método de extracción para carbamazepina y atenolol en pez completo. Este último método se realizó por homogeneización, extracción asistida por ultrasonido, limpieza y pre-concentración de los extractos por SPE. Un método similar de extracción fue aplicado para el análisis del contenido de ambos fármacos y sus metabolitos en distintos órganos de pez (branquias, intestino, hígado, cerebro y músculo). Finalmente, para el análisis de fármacos en peces capturados a campo (sitios contaminados), se utilizó una metodología basada en literatura (Huerta et al., 2013), logrando menores límites de detección mediante la utilización de extracción líquida a presión (ASE), limpieza por cromatografía de permeación en gel (GPC), seguido de separación-detección por cromatografía líquida de ultra eficacia y espectrometría de masas en tándem (UPLC-MS/MS, analizador de triple cuadrupolo). Para verificar la presencia de fármacos y productos relacionados en aguas superficiales de la cuenca del Río Suquía, se llevaron a cabo cuatro campañas de monitoreo. Se definieron seis sitios de muestreo: un sitio de referencia, en el Río Yuspe (cuenca alta), y cinco sitios en la cuenca media y baja del Río Suquía. Los muestreos se realizaron tanto en temporada húmeda como seca, durante el período 2011-2012, para contemplar cambios temporales y espaciales en la cuenca. No se detectaron compuestos de origen farmacéutico en agua superficial (fase disuelta) aguas arriba de la Ciudad de Córdoba. Sin embargo, si se determinó la presencia de fármacos y esteroides aguas abajo de la Estación Depuradora de Aguas Residuales de Córdoba (EDAR)-Bajo Grande, hasta la localidad de Río Primero (70 km aguas abajo de la EDAR), tanto en temporada húmeda como seca. Se detectaron 6 fármacos (atenolol, diclofenac, carbamazepina, oxcarbazepina, ciprofloxacina, enalapril) y 2 esteroides naturales (estrona y dihidrotestosterona) disueltos en el agua. El rango de concentración encontrado varió entre 2 y 481 ng/L. Los contaminantes más frecuentemente detectados fueron atenolol (ATE), diclofenac y carbamazepina (CBZ). También se detectaron 20 fármacos de uso humano y veterinario (psiquiátricos, β-bloqueantes, analgésicos/antiinflamatorios, anticoagulante, diurético, broncodilatador y antiparasitario), en peces (Gambusia affinis y Jenynsia multidentata) recolectados aguas abajo de la EDAR. El rango de concentración hallado en estos peces varió entre 0,4 y 41 ng fármaco/g peso húmedo de pez. Los factores de bioacumulación para ATE, diclofenac y CBZ en los peces estudiados oscilaron entre 12 y 208 L/kg. La temporada seca, que presenta un menor caudal del río, fue la época que mostró mayor concentración de fármacos en el Suquía, tanto en agua como en peces. En bioensayos de laboratorio, se evaluó la bioconcentración (biomarcador de exposición) de CBZ y ATE en peces. Los factores de bioconcentración en G. affinis (pez completo), fueron cercanos a 1 L/kg para CBZ, y menores a 1 L/kg para ATE, luego de 96 h de exposición. Asimismo, se evaluó la bioconcentración de CBZ y dos de sus metabolitos (carbamazepina-10, 11-epóxido y 2-hidroxicarbamazepina) en órganos de J. multidentata, luego de 48 h de exposición. Los factores de bioconcentración de CBZ en distintos órganos de este pez oscilaron entre 5-9 L/kg, siendo cerebro e hígado los órganos que mostraron mayor acumulación del fármaco y los metabolitos estudiados. Como biomarcadores de efecto, frente a la exposición a CBZ y ATE, se evaluaron cambios en el sistema enzimático antioxidante (actividad de las enzimas catalasa, glutatión reductasa y glutatión peroxidasa), de detoxificación (actividad de glutatión S-transferasa), cambios en la actividad de acetilcolinesterasa (neurotransmisión colinérgica), y en la actividad natatoria de J. multidentata. La exposición a CBZ indujo cambios en el sistema antioxidante y de detoxificación de este pez, principalmente en intestino, sumado a activación de acetilcolinesterasa (cerebro, músculo e hígado). Las respuestas de estos biomarcadores de efecto fueron variables según la concentración de CBZ y el tiempo de exposición. El comportamiento natatorio, por el contrario, no mostro un patrón claro de dosis-respuesta. Por otro lado, la exposición de J. multidentata a ATE no produjo cambios significativos en el sistema antioxidante ni de detoxificación. Sin embargo, la exposición a ATE indujo inhibición de acetilcolinesterasa, aumento de la actividad natatoria y del comportamiento exploratorio. De acuerdo a nuestro conocimiento, este es el primer informe de cambios en el comportamiento y en la actividad de acetilcolinesterasa en peces (in vivo) causados por ATE. Asimismo es el primer informe de metabolitos de CBZ en órganos de pez.Fil: Valdés, María Eugenia. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.Fil: Wunderlin, Daniel Alberto. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Orgánica; Argentina.Fil: Bistoni, María de los Angeles. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.Fil: Bistoni, María de los Ángeles. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Diversidad y Ecología Animal; Argentina.Fil: Toselli, Beatriz Margarita. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Físicoquímica; Argentina.Fil: Toselli, Beatriz Margarita. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones en Fisicoquímica de Córdoba; Argentina.Fil: Martin, Sandra Elizabeth. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Orgánica; Argentina.Fil: Martin, Sandra Elizabeth. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones en Fisicoquímica de Córdoba; Argentina.Fil: Venturino, Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Toxicología Ambiental y Agrobiotecnología del Comahue; Argentina