Toxicidad ejercida por el antibiótico oxitetraciclina, un microcontaminante acuático emergente, sobre la microalga dulceacuícola "Haematococcus pluvialis" Flotow

Abstract

[Resumen] La presencia de contaminantes emergentes en el medio acuático, como los antibióticos, suponen un grave problema, ya que puede dañar organismos no diana como las microalgas, responsables de la producción primaria en estos ecosistemas. En la actualidad, el antibiótico oxitetraciclina es uno de los fármacos más utilizados en múltiples sectores como la medicina, veterinaria, ganadería o piscicultura, debido a su alto rendimiento, teniendo actividad frente a una amplia gama de bacterias gram-positivas y gram-negativas y por su bajo coste. En el presente trabajo se estudió el posible efecto tóxico del microcontaminante emergente oxitetraciclina (OTC) sobre la microalga dulceacuícola Haematococcus pluvialis. Con este fin, se expusieron los cultivos a diferentes concentraciones de oxitetraciclina (0,5, 1, 2,5, 5 y 10 mg l-1) durante 96 horas. Además se llevaron a cabo cultivos control a los que no se les adicionó el antibiótico estudiado. Del mismo modo, para estudiar el potencial efecto de la temperatura sobre la toxicidad de este contaminante en el marco del calentamiento global, los ensayos se llevaron a cabo a dos temperatura diferentes: 18ºC y 24ºC. Transcurrido ese tiempo se analizaron los parámetros de crecimiento, viabilidad celular y contenido en clorofila a. Además, también se estudió el posible efecto de la exposición a OTC sobre la producción del carotenoide astaxantina, mediante el análisis de su contenido celular. Por último, se procedió al estudio de células vegetativas flageladas frente al porcentaje de células en estado palmeloide así como la acumulación de lípidos neutros en dichas células. En los cultivos mantenidos a 18ºC, la exposición al antibiótico provocó una inhibición significativa del crecimiento, de la viabilidad celular y del contenido en clorofila a en los cultivos de Haematococcus pluvialis, frente a cultivos control sin contaminante (p-valor<0,05). Dicha inhibición fue dependiente de concentración, para todos los parámetros analizados. Por otra parte, la exposición al antibiótico en los cultivos de H. pluvialis expuestos a 18ºC provocó de manera no significativa la acumulación celular del pigmento astaxantina (p-valor>0,05), incrementándose también el porcentaje de células palmeloides (p-valor<0,05) y el porcentaje de células palmeloides ricas en lípidos neutros (p-valor<0,05). La observación al microscopio óptico de estos cultivos mostró la presencia de cambios morfológicos en las células de H. pluvialis expuestas a OTC ya descritos previamente en esta especie como respuesta a diferentes situaciones de estrés. Dicha respuesta se caracteriza por una disminución del contenido en clorofila a, debido a que se inhibe la fotosíntesis provocando la formación del pigmento astaxantina, disminuyendo por tanto, la presencia de células vegetativas en estado móvil flagelado, y aumentando el porcentaje de células en estado inmóvil y no flageladas de resistencia con acumulación de astaxantina y lípidos neutros. Paralelamente a estos ensayos, se evaluó también la existencia de una posible interacción entre un factor ambiental (la temperatura) y la exposición a la oxitetraciclina con cultivos de H. pluvialis mantenidos a 24ºC. Tras 96 h de exposición se observó que existe una interacción entre ambas variables para la viabilidad celular, el contenido en clorofila a, el contenido en astaxantina y el porcentaje de células palmeloides (p-valor<0,05), en la cual el incremento de temperatura reduce el efecto tóxico del antibiótico sobre los parámetros estudiados.

[Abstract] The presence of emerging pollutants in the aquatic environment, such as antibiotics, pose a serious problem, as it can damage non-target organisms such as microalgae, which are responsible for primary production in these ecosystems. Actually, the antibiotic oxytetracycline is one of the drugs most used in many sectors such as medicine, veterinary, livestock or fish farming, due to its high performance, having activity against a wide range of gram-positive and gram-negative bacteria and for its low cost. In the present work the possible toxic effect of the emergent microcontaminant oxytetracycline (OTC) on the freshwater microalga Haematococcus pluvialis was studied. For this purpose, the cultures were exposed to different concentrations of oxytetracycline (0.5, 1, 2.5, 5 and 10 mg l-1) for 96 hours. In addition, control cultures were carried out without antibiotic. Likewise, in order to study the potential effect of temperature on the toxicity of this contaminant in the context of global warming, the tests were carried out at two different temperatures: 18ºC and 24ºC. After that time the parameters of growth, cell viability and chlorophyll a content were analyzed. In addition, the possible effect of exposure to OTC on astaxanthin carotenoid production was also studied by analyzing its cellular content. Finally, the presence of flagellated vegetative cells against the percentage of cells in palmeloid state was studied. In cultures maintained at 18ºC, exposure to the antibiotic resulted in significant inhibition of growth, cell viability and chlorophyll a content in Haematococcus pluvialis cultures versus control cultures without contaminant (p-value<0.05). This inhibition was concentration dependent, for all parameters analyzed. On the other hand, exposure to the antibiotic in cultures of H. pluvialis treated with 18ºC caused not significant cellular accumulation of the astaxanthin pigment (p-value>0.05) and an increase in the percentage of palmeloid cells (p-value<0.05) as well as in the percentage of cells rich in neutral lipids (p-value<0.05). Optical microscope observation of these cultures showed the presence of morphological changes in H. pluvialis cells exposed to OTC previously described in this species in response to different stress situations. This response is characterized by a decrease in the chlorophyll a content due to the inhibition of photosynthesis leading to the formation of the pigment astaxanthin, thus reducing the presence of vegetative cells in a flagellated motile state and increasing the percentage of cells in stationary and non-flagellated resistance with accumulation of astaxanthin and neutral lipids. In parallel to these tests, the existence of a possible interaction between an environmental factor (temperature) and exposure to oxytetracycline with H. pluvialis cultures maintained at 24ºC was also evaluated. After 96 h of exposure, there was an interaction between both variables for cell viability, chlorophyll a content, astaxanthin content and percentage of palmeloid cells (p-value <0.05), indicating that the temperature increase reduced the toxic effect of the antibiotic.