Nanopartículas de goetita en Eisenia andrei: Ingreso, efectos subcelulares y su influencia en la acumulación de Cd y Pb

Abstract

El objetivo de este trabajo consistió en investigar la incorporación de nanopartículas (NPs) de goetita (αFeOOH) en la lombriz terrestre Eisenia andrei a través de diferentes vías de exposición. En primer lugar, los organismos fueron expuestos a un suelo artificial adicionado con diferentes suspensiones de NPs para evaluar la absorción a través del tracto gastrointestinal. Después de 10 días, los animales fueron depurados y el contenido de Fe se analizó por espectroscopía de absorción atómica (AAS). Sorprendentemente, los animales expuestos a las NPs presentaron niveles de Fe menores que los controles. Además, no se observó una correlación entre los niveles de NPs en las suspensiones y los valores de concentración de Fe en las lombrices. El ingreso por vía dérmica también fue investigado exponiendo a las lombrices en contacto con papeles de filtro que contenían una suspensión de NPs (50 μg cm-2) durante diferentes tiempos de exposición aguda (24, 48, y 72 h). En los dos primeros períodos de exposición (24 y 48 h) los niveles de Fe aumentaron con respecto a los que se encontraron en los organismos controles. Sin embargo, después de un período de exposición de 72 h, los niveles en las lombrices expuestas fueron menores que en los controles. De manera de explicar este inesperado comportamiento, se evaluó la capacidad antioxidante total en los tejidos de organismos expuestos a papeles de filtro por 72 h, usando el ensayo de TOSC. Se encontró un descenso significativo en la capacidad antioxidante total en los organismos expuestos. Finalmente, se investigó la influencia de las NPs de goetita en el ingreso de Cd y Pb. En este caso, los bioensayos se realizaron exponiendo a las lombrices a papeles de filtro que contenían una solución de cada metal en presencia o ausencia de una suspensión de NPs (50 μg cm-2) por 72 h. Los valores de concentración de Cd y Pb seanalizaron por AAS. Tanto para Cd como para Pb se encontraron descensos significativos en la acumulación de ambos metales (aproximadamente 38%) en las lombrices expuestas a cada metal en presencia de la suspensión de NPs de goetita. En conclusión, la liberación de NPs en ecosistemas terrestres puede inducir algunas respuestas inesperadas en las lombrices y también las NPs pueden interactuar con otros contaminantes preexistentes en el ambiente, modificando su biodisponibilidad.

The aim of this work was to investigate whether the terrestrial worm Eisenia andrei incorporates goethite (αFeOOH) nanoparticles (NPs) via different exposure routes. Firstly, organisms were exposed to an artificial soil spiked with different NP suspensions to evaluate the absorption via the gastrointestinal tract. After 10 days, animals were depurated and their Fe content was analyzed by atomic absorption spectrometry (AAS). Surprisingly, animals exposed to NPs presented lower Fe levels than controls. In addition, a correlation between NP suspension levels and Fe concentrations in the worms was not observed. The dermal uptake route was also investigated by exposing the worms in contact to filter papers containing a NP suspension (50 µg cm-2) for different acute exposure times (24, 48, and 72 h). During the first two periods (24 and 48 h) Fe levels increased in relation to those found in control organisms. However, after a 72 h exposure period, levels in exposed worms were lower than in controls. In order to explain this unexpected behavior, the total antioxidant capacity of the whole tissue was evaluated using the TOSC assay in animals exposed to filter papers for 72 h. A significant decrease in the total antioxidant capacity was observed in exposed worms. Finally, the influence of the goethite NPs on the uptake of Cd and Pb was also investigated. In this case, bioassays were performed by exposing worms to filter papers containing a solution of each metal in the presence or in the absence of a NP suspension (50 µg cm-2) for 72 h. Values of Cd and Pb concentrations were analyzed by AAS. For both Cd and Pb, significant decreases (about 38%) in the metal accumulation were found in worms exposed to the metal plus the goethite NP suspension. In conclusion, the release of NPs to terrestrial ecosystems may elicit some unexpected responses in worms and they may also interact with other contaminants already present in the environment, modifying their bioavailability.