Cyps molecular biomarkers in rainbow trout Oncorhynchus mykiss to assess oil contamination in a patagonian stream

Abstract

Cytochrome P450 (CYP) gene expressions were studied by semi-quantitative polymerase chain reaction (PCR) to assess oil pollution using liver and gills of juvenile rainbow trout Oncorhynchus mykiss sampled from La Mina stream (Bariloche, Argentina), up and downstream of a discharge of petroleum spill from an unproductive wellbore. Data was complemented with laboratory exposure to water accommodated fraction (WAF) from the oil spill. Oil exposure induced gill and liver CYP1A transcription (1.2-1.4-fold), which was used as reference biomarker. In both organs, CYP2K1 transcript was induced after 5 % WAF exposure, 24 h (1.8-2.0-fold), and it was down-regulated in more extended time (1.2-1.5-fold). CYP2M1 transcript levels were down-regulated in liver of impacted wild trout and in trout exposed to 5 % WAF during 96 h (1.5-1.7-fold). CYP2K1 and CYP2M1 are involved in the metabolism of fatty acids and estrogenic hormones, and its down-regulation would indicate metabolic alterations. CYP3A27 levels were only induced in liver of wild trout (1.6-fold), possibly related to crosstalk between aryl hydrocarbon receptor and pregnane X receptor signaling pathway. While CYP1A mRNA expression appears to be a more robust biomarker for detecting the effects of crude oil under different dose and exposure time, the expression of CYP2K1, CYP2M1 and CYP3A27 mRNAs would indicate different time exposure to oil pollution, particularly under high oil concentration in water. Hence, patterns of multiple CYP genes expression in rainbow trout gills and liver could be especially valuable for monitoring programs of crude oil pollution and remediation actions on Patagonian freshwater ecosystems.

Se estudió la expresión génica de citocromos P450 (CYP) mediante reacción semicuantitativa en cadena de la polimerasa (PCR, por sus siglas en inglés), en muestras de hígado y branquias de trucha arcoíris Oncorhynchus mykiss juveniles capturadas en un arroyo que es afectado por un derrame de petróleo. El estudio se completó con exposiciones in vivo a la fracción soluble del petróleo del vertedero (WAF). El CYP1A, usado como biomarcador de referencia, fue inducido por el petróleo (1.2-1.4-veces) en branquias e hígado. En ambos órganos, el CYP2K1 fue inducido después de 24 h con 5 % WAF (1.8-2.0-veces), y subregulado en tiempos más extensos (1.2-1.5-veces). CYP2M1 fue subregulado en el hígado de truchas contaminadas y de aquellas expuestas a 96 h con 5 % (1.5-1.7-veces). Dado que CYP2K1 y CYP2M1 participan del metabolismo de ácidos grasos y de hormonas estrogénicas, la subregulación indicaría alteraciones en estos metabolismos. CYP3A27 fue inducido sólo en el hígado de las truchas silvestres afectadas por petróleo, posiblemente por efectos cruzados entre las señalizaciones de los receptores de hidrocarburos de arilo y X de pregnano. Mientras que la expresión de CYP1A mRNA pareciera ser un biomarcador más robusto para detectar los efectos del petróleo crudo bajo diferentes dosis y tiempos de exposición, las expresiones de CYP2K1, CYP2M1 y CYP3 mRNAs permitirían identificar distintos tiempos de ex-posición a la contaminación por petróleo, particularmente cuando las concentraciones de crudo sean altas. Así, los patrones múltiples de expresión de los genes CYP en branquias e hígado de las trucha arcoíris podrían ser útiles en programas de monitoreo y remediación de contaminaciones de petróleo en ecosistemas acuáticos de Patagonia.