Doctoral theses defended

En esta tesis, con el objetivo de encontrar biomarcadores válidos para la detección de la condición intersex en muble (Chlelon labrosus), se ha analizado la transcripción de genes relacionados con diferentes aspectos del control de la reproducción a lo largo del eje cerebro-pituitaria-gónada durante la gametogénesis de hembras, machos e intersex capturados en el litoral vasco. En concreto se han analizado los patrones de transcripción de kiss2, gpr54, gnrh1 y gth¿ en cerebro, de fshß, lhß, fshr y lhr en pituitaria y de fshr, lhr, kiss2, gpr54, gnrh1, dmrt1, foxl2, amh, sox9 y vasa en gónada. Además, se estudió el nivel de transcripción de foxl2 y cyp19a1b en cerebro, y de dmrt1, foxl2, cyp19a1a, cyp11b, gtf3a, sox9, amh y vasa en gónadas, y de vtg en hígado, en mubles capturados aguas abajo de las depuradoras de Gernika y Galindo. Todos los resultados obtenidos indican que dmrt1, amh, fshr, gth¿ y fshß en gónada son biomarcadores potenciales para la detección de la condición intersex en muble. Debido a la alta incidencia de hembras con oocitos atrésicos identificadas en la población de Gernika durante los últimos años, se analizaron los ovarios de hembras clasificadas histológicamente como atrésicas de Gernika, en comparación con ovarios no-atrésicos de Pasaia y testículos intersex de Gernika, para analizar si el mecanismo molecular relacionado con la respuesta atrásica pudiera estar relacionado con la apoptosis y/o la autofagocitosis. Para ello se analizó la transcripción de los genes p53, mdm2, rpl5, caspasa3, fshr y beclin1. Se vio que las hembras de Gernika tenían mayor nivel de transcripción de todos los genes analizados. (

Doktorego-tesi honetan farmakoek eta zaintza pertsonalerako produktuek ur-ekosistemetan dituzten albo-ondorioak ikertzeko hurbilketa holistikoa garatu da. Alde batetik, masa-espektrometriari akoplatutako likido-kromatografia erabilita metodo analitiko sendoak eta fidagarriak optimizatu dira farmakoak eta zaintza pertsonalerako produktuak ingurumeneko matrize desberdinetan determinatzeko. Bestalde, urraburu arrainekin esposizio-esperimentuak burutu dira farmako eta zaintza pertsonalerako produktu desberdinen biometatzea eta ehunen arteko banaketa ebaluatzeko. Horrez gain, kutsatzaile horien biotransformazioa aztertu eta degradazio-produktuak karakterizatu dira bereizmen altuko masa- espektrometriaren bidez. Azkenik, metabolomikako hurbilketa bideratuak eta ez-bideratuak erabilita organismo urtarretan farmako eta zaintza pertsonalerako produktu desberdinek eragin ditzaketen maila molekularreko aldaketak ikertu dira. Oro har, doktorego-tesi honetako emaitzek egiaztatzen dute amitriptilina antidepresiboa, ciprofloxacin antibiotikoa eta oxibenzona ultramore iragazkia arrainetan metatu daitezkeela, eta kutsatzaile horiek plasmako, burmuineko eta gibeleko metaboloman organismo mailara heda daitezkeen albo-ondorioak sortzen dituztela. Gainera, garatutako hurbilketa analitiko hauek beste kutsatzaile edota beste espezie batzuen joerak ikertzeko ere erabili daitezke, eta modu horretan, neurri arautzaile berriak ezartzea bermatuko duen ingurumeneko arriskuen ebaluaziorako funtsezko informazioa biltzea posible izango da.

The concern about the widespread presence of ECs in the marine environment and their possible toxic effects is gaining attention. In this PhD we get a close insight about the impact of ECs in estuarine waters and the contribution of wastewater treatment plant by focusing on the development of multiresidue methods for environmental aqueous samples and marine organism as well as passive sampling. After a year of monitoring, we were able to identify the main hot spots and the distribution of emerging compounds in the estuaries of Bilbao, Plentzia and Urdaibai using the procedures developed. Besides, by implementing in the effect directed analysis a bioassay designed for coastal waters as the way to drive the non-targeted analysis, we identify the anthelmintic mebendazole and amitriptyline as the main toxic emerging contaminants in Galindo WWTP effluent.

The main objective of the present thesis has consisted in implementing a life cycle-oriented perspective when assessing the risks associated to synthetic chemicals including biocides and engineered nanomaterials (ENMs) as examples of conventional and emerging contaminants, respectively. In the case of biocidal products, in general, once used, biocidal active substances can easily reach aquatic compartments where they are transformed in metabolites, degradation and transformation products. However, the hazard of such substances towards trophic levels representative of the freshwater compartment is less known than that of the parent compounds. For EMNs, the different processes that nanotechnology enabled products and/or applications (NEPs/NEAs) undergo throughout their life cycle need to be simulated in a controlled environment for the assessment of their potential release and associated exposure to their released forms. We have developed two nano-release assessment studies selecting (i) a NEA in solid state, generally aimed to be used at industrial scale at the indoor compartment (polypropylene based nanocomposite samples integrating different types of (nano)fillers) and (ii) a NEP in liquid state, aimed to be used by consumers at the indoor compartment (nano-additivated inkjet printing ink). We have demonstrated that under a holistic, life cycle-oriented perspective that includes use and end of life stages, novel risks differing from those derived from the manufacturing stage occur. Finally, we have evaluated the possibility to derive new characterization factors for human respiratory and ecotoxicity of one of the case studies for ENMs in order to account for the specific impacts of these emerging chemicals in the life cycle assessment framework according to ISO 14040.

La presencia y los efectos de micro- (<5 mm) y nanomateriales (100 nm, NM) en el medio ambiente es un tema de preocupación actual. En sistemas acuáticos que presentan un coctel de químicos debido a la alta presión de la contaminación, los micro- y NMs pueden actuar como esponjas para los contaminantes debido a su alto ratio superficie/volumen y a la hidrofobicidad de su superficie. Este fenómeno puede alterar la biodisponibilidad de los contaminantes presentes en los ecosistemas acuáticos, especialmente para los compuestos hidrófobos, y seguidamente, modular su toxicidad para los organismos acuáticos. Por ello, en la presente tesis los siguientes objetivos fueron establecidos: (1) Evaluar la biodisponibilidad y la toxicidad potencial de nanoplásticos de poliestireno (NPs), y de microplásticos (MPs) solos o con hidrocarburos aromáticos policíclicos ad/absorbidos (HAPs) para la larva de Artemia y el pez cebra; (2) Determinar la capacidad de ad/absorción de HAPs por los MPs y los NMs de óxido de grafeno (GNMs); (3) Evaluar la biodisponibilidad y toxicidad de GNMs solos o con HAPs ad/absorbidos para el pez cebra. La exposición a MPs prístinos no causó ningún impacto significativo en la supervivencia de la larva de Artemia o del embrión de pez cebra, mientras que algunos tratamientos que contenían elevadas concentraciones (mg/L) de MPs con benzo(a)pireno (B(a)P) ad/absorbido y B(a)P sólo resultaron en toxicidad aguda. Además, ambos tamaños de MPs fueron exitosos vectores de B(a)P en larvas de Artemia y embriones de pez cebra. Los resultados indicaron que los MPs pequeños (0.5 ¿m) mostraron una mayor capacidad máxima de ad/absorción de B(a)P que los MPs grandes (4.5 ¿m MPs). Para una mezcla compleja y medioambientalmente relevante de HAPs, como es la formada en la fracción acomodada al agua (WAF) de un petróleo crudo, se observó una ad/absorcíon limitada relativamente a 4.5 ¿m MPs y que dependió de la hidrofobicidad y la concentración inicial de cada HAP. En adultos de pez cebra, los MPs no actuaron como vehículos de HAP después de 21 días de exposición a MPs con HAPs ad/absorbidos. Solo aquellos peces expuestos a MPs durante 21 días presentaron cambios en los niveles de transcripción del gen cyp1a relacionado con el metabolismo de biotransformación en el hígado, junto con un aumento significativo de la prevalencia de la vacuolización del hígado. 21 días de exposición a NPs, pero no a MPs, causó un estrés oxidativo en los adultos de pez cebra. La ingestión de NPs se observó en los organismos en desarrollo (Artemia y pez cebra). En embriones, los NPs fluorescentes se localizaron específicamente en los ojos, saco vitelino y cola, mostrando la capacidad de los mismos para ser internalizados y repartidos en el interior del cuerpo del embrión. Para los GNMs, el óxido de grafeno (GO) presentó una mayor capacidad de ad/absorción de B(a)P que los MPs. Para la mezcla de HAPs del WAF, la ad/absorcíon a GO fue de nuevo mayor que para los MPs. Para los embriones expuestos a diferentes GNMs solos y con HAPs no se obtuvo una mortalidad significativa. Aun así, el ratio de malformaciones aumento significativamente en embriones expuestos a las concentraciones más altas (5 o 10 mg/L) de GO, GO reducido solo o con B(a)P ad/absorbido. De acuerdo con los ensayos químicos en el tejido de pez adulto, la biodisponibilidad de HAP ad/absorbidos a GO para peces fue menor que en los peces expuestos a HAPs solos. Solo se vieron alteradas las respuestas bioquímicas y los genes relacionados con el metabolismo de biotransformación en hígado de pez expuesto a B(a)P durante 3 días. Los niveles de transcripción no se vieron alterados en genes relacionados con el estrés oxidativo. Al contrario, las branquias de pez expuesto a GO con B(a)P ad/absorbido y a B(a)P durante 3 días y co-expuestos a GO y WAF durante 21 días mostraron un aumento significativo del estrés oxidativo respecto a los peces controles. Un efecto neurotóxico se produjo en todos los peces tratados durante 21 días. Finalmente, los peces adultos expuestos a GO presentaron ingestión del mismo y vacuolización del hígado, aun así, no se observó la internalización de GO en los tejidos. Este trabajo mostro evidencias de la capacidad de los MPs con HAPs ad/absorbido para causar daños subletales (1) y para transportar HAPs (2) en Artemia y pez cebra. Finalmente, GO fue un mejor portador de HAPs para pez cebra que los MPs (3) debido a su mayor capacidad de ad/absorción (2), causando estrés oxidativo y neurotóxicidad como los principales daños subletales en adulto de pez cebra.

Zelulen Biologia Ingurumen Toxikologian (ZBIT/BCTA) ikerkuntza taldean garatutako tesi honetan (7 kapituluz osatua) estres faktore anitzen ekotoxikotasuna lurzoru organismoetan, pasaia aldakortasunaren araberako kutsatzaileen arrisku ebaluazioa eta bioerremediazio teknologien aplikazioa ikertzen dira; horretarako, in vivo eta in silico fokatzeak erabiliz. Lehenengo bi kapituluetan, sarrerari dagozkienak, lurzoru kutsatuak era intentsibo batean karakterizatzeko erabilgarriak izan daitezkeen (in vivo eta in siliko) fokatzeak eta lurzoru kutsatuak erremediatzeko teknologia biologikoen aldibereko konbinazioak deskribatzen dira. 3. kapituluan, kadmioak (Cd) eta tenperatura altuek zizareengan eragiten dituzten efektuak ikertzea bilatzen da. Horretarako, Eisenia fetida zizareak 19 eta 26°Ctan Cd kontzentrazio ezberdinen pean (1.25, 2.5, 25 and 125 mg Cd/Kg) mantendu ziren (14 eta 56 egunez), jarraian, konplexutasun biologiko maila ezberdinetan neurketak burutzeko: ugalkortasunean kalteak (cocoon eta jubenilen produkzioa), Cd metaketak ehunetan, organismo helduen heriotza, helduen pisu galera eta efektu zitotoxikoak (zelomozitoen bideragarritasuna) ikuste aldera. Kadmio esposizioaren efektuak tenperaturaren igoerarekin batera emendatu ziren (19°C-tik 26°C-tara) E. fetida zizareetan, esposizio denbora luzeetan nabarmenduz (14 d vs. 28 d). Esposizio denbora luzeetara, heriotza tasa altuagoak eta ugalkortasun kalteak hauteman ziren 26°C pean, tenperatura altuek (beroketa globalaren etorkizuneko eszenario baten aurki daitezkeenak), metalen bioeskuragarritasuna eta hauek makro-ornogabetan eragiten dituzten efektu toxikoak (denboran zehar) emendatu ditzaketela iradokituz. Landare-osasun produktuek (PPP-Plant Protection Product- ingelesez) itu espezieak ez diren organismoengan eragiten dituzten efektuen inguruko ardura zeharo emendatu da azken hamarkadetan. Harira, elikadura segurtasunerako autoritate europarrak (EFSA-European Food Safety Authority- ingelesez), itu espezieak ez diren organismoak arrisku ebaluazioetan barneratzen dituen proposamen ezberdinak argitaratu ditu azken urteotan. PERSAM sofwarea (Persistence in Soil Analytical Model ingelesez), PPPen ingurumen kontzentrazioak kalkulatzeko (PEC- Predicted environmental concentrations- ingelesez), eta hortaz PPPek organismoengan eragindako arriskua (TER- Toxic exposure ratio- ingelesez) kalkulatzeko erabiltzen den in silico modeloa da; produktuen nekazal erabilpena onartzeko (edo ez) beharrezkoa. Aldiz, PERSAMeko databaseetan aurkitzen diren lurzoru ezaugarriak eta ingurumen aldagaiak asko aldatzen dira Europar kontinenteko ardatz latitudinalean zehar; PPPen eskuragarritasuna, eta hortaz arriskua, baldintzatuz. 4. kapituluan, lau landare-osasun produkturen esposizio eta efektu datuak integratzea bilatzen da. Bereiziki, bi intsektizidek (esfenvalerate eta cyclaniliprole) eta bi fungizidek (picoxystrobin eta fenamidone), itu ez diren bi organismorengan (E. fetida zizarea eta Folsomia candida kolenboloa) eragin ditzaketen inpaktua ebaluatzea bilatuz; horretarako, Europar eskualdeen arteko aldakortasuna (Europa Iparralde, erdialde eta hegoaldea) kontutan izanik. Aurreikusitako esfenvalerate, cyclaniliprole, picoxystrobin eta fenamidone landa lurretako kontzentrazioak (PECak), lurzoru konpartimenduaren eta Europako lurren arteko aldagarritasunaren menpekoak zirela erakutsi zuten. Materia organiko (MO) kantitate altuek eta pH zein tenperatura baxuek, pestiziden itu ez diren organismoentzako (E. fetida, Folsomia sp.) arriskua emendatu zuten; batez ere iparraldeko lurretan. Aitzitik, lurzoru ur-porotako pestizida kontzentrazioak hegoaldeko lurretan izango lirateke bereiziki toxikoak itu ez diren organismoentzat. Arrisku balioek, paisaia aldakortasunaz gain, PPPen ezaugarriekiko edo tratatutako uzta motarekiko erlazio indartsua erakutsi zuten. Horrela, lurzoru poruetan bizi diren organismoek arrisku gehiago pairatuko lukete tomate uzta batean baleude patata uzta batean baino; bereiziki hegoaldean. Era berean, Kom (MO/ur distribuzio koefizientea) baxuko pestizidek PEC altuagoak eta arrisku altuagoak erakutsiko lituzkete poro-uretan. Landare-osasunerako produktuen emendioak, esposizio eszenarioen ugaritzea eta agente kimikoen metaketa eragiten du lurzoru organismoetan. Horrela, PPPek itu ez diren organismoetan eragiten dituzten efektuak ebaluatzea, ingurumen arrisku ebaluazioen (ERA-Environmental Risk Assessment ingelesez) giltzarrietako bat bilakatu da; izan ere, organismo hauek ekosistemen funtzionamendurako ezinbestekoak diren zenbait prozesu burutzen dituzte. Harira, EFSAk zerbitzu ekosistemikoen erabilpena proposatzen du babes neurri zehatzen ezarpenari begira. Izan ere, PPP-en isurketa ondorioz lurzoru funtzioak garatzen dituzten organismoak/taxak kaltetzen badira, hainbat zerbitzu ekosistemikok kalteak paira ditzakete. 5. kapituluan, PPPek zerbitzu ekosistemikoetan eragin dezaketen arriskua ebaluatzen da helburua, horretarako, Europako nekazal lur ezberdinetan zizare eta kolenbolo organismoek paira ditzaketen efektuak aitzat hartuz. Eredu gisa, aipatutako 4 pestiziden isurketa ikertu zen; berauen akzio mekanismoa (MoA-Mode of Action ingelesez), aurreikusitako kontzentrazioak, Europan zeharreko lur ezaugarrien aldakortasuna eta denboran zeharreko E. fetida eta Folsomia sp-en gaineko efektuak kontuan izanik. Kasurik txarreneko esfenvalerate, cyclaniliprole, picoxystrobin eta fenamidone aplikazio baten ostean: habitaten hornitzea, lurzoru eratzea eta heltzea, elikagaien ziklatzea, biodibertsitatea, higaduraren erregulazioa, lurzoru erremediazioa/hondakinen tratamendua eta izurrite/gaixotasunen erregulazioa izan ziren gehien inpaktutako zerbitzu ekosistemikoak. Era berean, Europako nekazal lurren arteko aldakortasuna (pH, MO, temperatura), PPPen ezaugarri fisiko-kimikoak (MoA, Kom, disolbagarritasuna) eta itu ez diren espezieen portaera, habitat, zein rola agertu ziren PPPen kudeaketa egoki batean kontuan izan beharreko faktore gisa. Urtetik urtera areagotzen diren giza populazio eta aktibitate industrialek, zabortegi, isuri puntu eta betetze guneen emendioa eragin dute. Hauen artean, Gernika-Lumon kokatutako 17 Zabortegia aurki daiteke (43°19'28,9"N 2°40'30,9"W.). Honetan, Gernikako araztegiko depurazio lokatzak isuri izan ziren ongarri gisa urteetan zehar; horrela, Gernikako industrian sortutako hainbat kutsatzaile (metal astunak, PAH-ak, pestizidak, e.a.) landa hauetan lurperatuz. Isurketaren eraginez gehien kaltetutako espezien artean, landareak eta zizareak bezalako lurzoruko ornogabeak azpimarratzekoak dira; batez ere, berauen eta lurzoru matrizearen arteko kontaktu estuagatik. 6. kapituluan, lokatz horien isurketak lurzoru organismoetan eragindako efektuen ebaluazio bat burutzen da lurzoruari beste erabilera bat emate aldera; horretarako, zabalki ezagunak diren test estandarizatu eta biomarkatzaileak erabiliz: organismo (uraza eta zizare), denbora (3, 7, 28 eta 56 egunetara) eta konplexutasun biologiko desberdinetan (zelula mailatik-populazio mailara). 17 Zabortegiko lurzoruetan jarritako zizareetan maila altuko metal metaketak (Cd, Cr, Ni eta Pb) ikusi ziren 28 egunen buruan; denboran zehar emendatuz. Parametro zelularretan oinarritutako analisiek, zabortegiko kutsatzaile anitzek eragindako efektu zitotoxikoa frogatu zuten zelomozitoen bideragarritasunean. Horrela, zabortegiko lurzoruetan zeuden ornogabeak arrisku kronikoan egon zitezkeela frogatu zen, lurzoruen erremediazioaren beharra ondorioztatuz. Era honetan, 7. kapituloan, mikro-, bermi- eta fito-erremediazio konbinazioak araztegi lokatzekin kutsatutako 17 Zabortegian aplikatzen dira; errendimendu altuenak dituen bakarkako, binakako edo hirukako teknologia bilatzea xedez. Horretarako, zizareak (E), bakterioak (B), landareak (P), bakterioak+zizareak (B+E), bakterioak+landareak (B+P), landareak+zizareak (P+E) eta landareak+bakterioak+zizareak (P+B+E) konbinatzen zituen 7 esperimentazio talde (3 erreplika bakoitzeko) jarri ziren esperimentazio esparruan (17 Zabortegian). Tratamendu bakoitzaren efizientzia kuantifikatze aldera, biak, fokatze ekotoxikologiko eta kimikoak barneratzen zituen karakterizazio integralak burutu ziren erremediazioa aurretik eta bukatzerakoan. Bioerremediazio ostean, dieldrina izan zen tratamendu gehienetan degradazio tasa altuenak pairatu zituen kutsatzailea (50-78%); metalak eta BaP aldiz, 20-25% bitartean jaitsi ziren. Kutsatzaile eliminazio errendimendu altuenak eta aldagarritasun baxuenak tratamendu bikoitz eta hirukoitzetan nabari izan ziren. Hala ere, test ekotoxikologikoek landare, zizare eta bakterioen aldibereko tratamendua azpimarratu zuten 17 Zabortegiko lurzoru osasuna gehien hobetzen zuen tratamendu gisa. Deskribatutako kapituluen ostean, in vivo eta in silico parametroetan oinarritutako fokatze ekotoxikologiko zein paisaia aldakortasunaren araberako arrisku diskriminazioa, lurzoruaren osasunaren egoera ebaluazio errealistak, babes neurri zehatzak eta berreskuratze estrategia iraunkorrak diseinatzeko tresna baliagarriak direla erdietsi zen.

Doktorego-tesi hau Eusko Jaurlaritzak finantzatutako ETORTEK Programaren barruan dagoen BERRILUR II Proiektuaren parte da. Osasuna eta lurzoruaren kalitatea babesteko eta berreskuratzeko ikerketa estrategikoa delako proiektuan dagoen ikerketa honek Lanestosan (Karrantza, Bizkaia) abandonatutako Pb-Zn meatzea du aztergai. Hainbat ikerketa-eremutan helburu garrantzitsua da metalak ingurumenean eta horrek ekosistemetan duen eragina aztertzea. Ikuspuntu kimiko batetik, eta zehazkiago analitikotik, metalen metaketa metodo kuantitatiboen bidez aztertzen da. Horiek ingurune naturaleko hainbat konpartimentutan metalen guztizko kantitatea zehaztea ahalbidetzen dute. Hala ere, azterlan hau metalak konpartimentu edafikoan aztertzeko metodologia berriak edo lehendik zeudenen hobekuntzak garatzean oinarritzen da ere. Horrela, doktorego-tesi honetan aurkeztutako metodologiek metal-kutsadurara bideratutako ingurumen-azterlanetan aplikatzeko modukoak izan nahi dute, halako azterketak ikerketa-erakunde eta -erakunde handietan ez ezik, enpresetan eta industrietan ere egin daitezen. Ingurumen-sistema baten ebaluazio osoa zaila bada ere, ahalik eta agertoki errealenak simulatzen dituzten metodo analitikoak garatzeak eta diziplina anitzeko lantalde batek datu analitikoak interpretatu eta testuinguruan jartzeak, aukera ematen du arlo zientifikoetatik planteatutako beharrak neurri handiagoan edo txikiagoan asetzeko.

En este trabajo de investigación, se evaluó el uso potencial de cuatro especies de bivalvos como especies biomonitoras y centinelas para el biomonitoreo de contaminación en los sistemas costeros de manglar en regiones tropicales: ostra en las costas del Caribe y almeja, más dos especies de berberechos en las costas del Pacífico. Para este fin, se determinaron las concentraciones tisulares de metales, PAHs y POPs, y se integraron en índices de contaminación (CPI y PLI). Paralelamente, se determinaron parámetros biológicos (respuesta de estrés-sobre-estrés, reproducción, índice de condición, biomarcadores tisulares y condición histopatológica), como biomarcadores de la perturbación de la salud del ecosistema de manglar y se integraron en el índice IBR/n. Ag, As, Cd, Hg, Ni, Pb, V, PAHs, HCHs, DDTs y almizcle sintético fueron los principales contaminantes encontrados a nivel tisular, cuyas concentraciones y perturbaciones biológicas variaron en términos generales, en un rango de bajo a moderado en una situación real de campo, influenciados y modulados por variables biológicas y factores ambientales que variaron con la época del año. La combinación de carga tisular de los contaminantes junto con biomarcadores de bajo costo y metodologías sencillas han mostrado ser adecuados para identificar potenciales agentes causantes y reflejar perturbaciones en la salud de diversos ecosistemas costeros de manglar del Caribe y Pacífico de Latino América, confirmando el uso de ostra, almeja y berberechos como especies biomonitoras y centinelas de contaminación.

Las nanopartículas de plata (NPs de Ag) se encuentran en numerosos productos de consumo debido a sus propiedades antimicrobianas así como a otras propiedades únicas que presentan. Por ello, la preocupación acerca de su entrada en los ecosistemas acuáticos está creciendo. La toxicidad de las NPs de Ag ya se está estudiando en organismos acuáticos, sin embargo, apenas hay estudios que evalúen su posible toxicidad tras la ingestión a través de la dieta, especialmente a concentraciones ambientalmente relevantes. Además. la posibilidad de que estos efectos difieran dependiendo de la estación del año sigue siendo desconocida. Por tanto, el objetivo de la presente tesis doctoral ha sido ampliar el conocimiento sobre las respuestas a nivel molecular, celular y tisular, así como los efectos tr ansgeneracionales causados por las NPs de Ag inger idas a través de la dieta y a dosis cercanas a concentraciones ambientalmente relevantes en los mejillones de Mytilus galloprovincialis expuestos en dos estaciones del año diferentes (otoño y primavera). En general, considerando todas las respuestas medidas en los diferentes niveles de organización biológica tanto en otoño como en primavera, los efectos observados en los mejillones dependieron del tiempo de exposición, la concentración de NPs de Ag y la estación del año. Por lo tanto, para futuros estudios, la estación del año es un factor que debe ser considerado a la hora de evaluar los posibles efectos de NPs manufacturadas en bivalvos marinos. especialmente en hembras y especialmente en estudios a nivel de transcripción génica y expresión proteica.

En esta tesis, desarrollada en el grupo de investigación de Biología Celular en Toxicología Ambiental (BCTA ¿ UPV/EHU) y enmarcada dentro de un proyecto europeo (GRACE - ¿Integrated oil spill response actions and environmental effects¿), se investiga la toxicidad de tres petróleos de interés en los mares fríos de las regiones Ártica y Sub-ártica bajo distintas condiciones (temperatura y concentración de contaminante), así como la influencia de distintas estrategias previstas para responder a posibles vertidos de petróleo (aplicación de dispersantes, envejecimiento bajo hielo y la quema del petróleo) sobre la toxicidad de dichos petróleos, mediante bioensayos con embriones de erizo de mar alóctonos, utilizando tanto criterios estándar de como metodologías novedosas. En la introducción se presenta una visión general del origen y uso actual del petróleo, así como de su composición, clasificación e incidencia en vertidos de petróleo en la última década. Se exponen las distintas estrategias de respuesta a dichos incidentes, entre los que se encuentran la aplicación de dispersante químico y la quema de petróleo (in situ burning), estrategias de respuesta que se analizarán en la presente tesis. Además, dado que las condiciones ambientales pueden influenciar el comportamiento del petróleo, se plantea la pregunta de cómo se verá afectada la toxicidad en condiciones extremas como, por ejemplo, en el caso de los mares helados, cuando hay presencia de hielo y el petróleo queda por debajo de este, o/y, a un rango amplio de distintas temperaturas. Para poder evaluar esta toxicidad se utiliza la fracción acomodada al agua (WAF), que asemeja la columna de agua en la que se encuentran disueltos los hidrocarburos presentes en el petróleo y que son biodisponible para los organismos marinos y, por lo tanto, los responsables de causar efectos tóxicos sobre ellos. Se hace un breve repaso al uso de invertebrados marinos utilizados en los test de toxicidad de petróleo y se centra en el erizo de mar como especie modelo, que dadas sus características (desarrollo sincrónico, fácil manejo, accesibilidad en el campo, transparencia óptica de su fase larvaria, gran cantidad de huevos) que permiten realizar un alto número de ensayos de toxicidad simultáneos y junto al gran conocimiento que hay sobre su desarrollo hacen del erizo de mar una herramienta útil y efectiva para la evaluación de la toxicidad del petróleo. Por ello, se presenta el uso del ciclo de desarrollo del erizo de mar en la evaluación de la toxicidad en medio marino, mostrando los test estandarizados para tal fin y cómo es necesario implementar medidas adicionales (centrándose en distintas etapas del desarrollo) para obtener una información completa de la toxicidad. Finalmente, la introducción finaliza con una breve explicación del proyecto GRACE en el que se enmarca la presente tesis, explicando que el objetivo principal del proyecto era obtener una visión holística del impacto de los vertidos de petróleo en climas fríos, así como evaluar la efectividad y los efectos ambientales de las diversas estrategias de respuesta a los mismos para poder obtener información y conocimiento para su correcta y efectiva gestión. Los tres petróleos de interés utilizados a lo largo de la tesis son: un crudo ligero (Naphthenic North Atlantic (NNA)), un diésel (Marine Gas Oil (MGO)) y un fueloil (Intermediate Fuel Oil 180 (IFO)). Para evaluar la toxicidad de estos compuestos se utilizó su fracción acomodada al agua (LEWAF: Low-Energy Water Accommodated Fraction) para exponer a los embriones de erizo de mar. En dichos bioensayos se incluyeron tanto las mediciones del test estándar como un set de nuevos índices desarrollados en la presente tesis referentes a distintas etapas del desarrollo del erizo de mar para poder discriminar mejor niveles leves y niveles severos de toxicidad. La hipótesis de la presente tesis fue que las estrategias de respuesta a vertidos de petróleo no necesariamente reducen la toxicidad de dicho petróleo que habitualmente está asumida a el cóctel de hidrocarburos policíclicos aromáticos (PAHs). Y para analizar esta toxicidad, el uso de especies alóctonas, como el erizo de mar, era una herramienta útil y eficaz para la evaluación de la toxicidad del petróleo en mares fríos de las regiones Ártica y Sub-ártica. El principal objetivo de la tesis era ganar conocimiento en la toxicidad de los vertidos de petróleo y de las distintas estrategias previstas para responder a ellos utilizando embriones de erizo de mar después de desarrollar una serie de índices enfocados a evaluar la alteración en las diferentes etapas del desarrollo de dicho organismo. Para conseguir este objetivo principal, la tesis se centró en 4 objetivos específicos que corresponden a 4 capítulos: El primer capítulo se centra en evaluar la influencia de la aplicación de un dispersante de tercera generación (Finasol OSR52®) sobre la toxicidad de los tres petróleos nombrados anteriormente. Para ello se produjeron los LEWAFs de los tres petróleos y los LEWAFs de la combinación de cada petróleo con el dispersante a 10ºC. No obstante, se hicieron dos experimentos distintos en los que se variaron las condiciones de producción (concentración y tiempo de mezcla). En el primer experimento se utilizó una concentración de 1:200 (peso de petróleo: volumen de agua marina filtrada) y el tiempo de mezcla se mantuvo durante 40 horas. En cambio, en el segundo experimento se utilizó una proporción más concentrada 1:40 (peso petróleo: volumen de agua marina filtrada) y mayor tiempo de mezcla (72 horas). En ambos casos, la aplicación de dispersante se realizó con una dilución de 1:10 (peso dispersante: peso petróleo más dispersante). El segundo capítulo se centra en evaluar la influencia de la temperatura en la toxicidad del LEWAF de los tres petróleos y del LEWAF de los tres petróleos combinados con dispersante, haciendo referencia a la variabilidad de la temperatura del agua en regiones Árticas y Sub-Árticas, que van desde los 5ºC hasta los 25ºC. El tercer capítulo se centra en evaluar la toxicidad de los residuos tras la estrategia de la quema de petróleo en respuesta a vertidos, técnica conocida como in situ burning, Los residuos quemados utilizados en este capítulo provienen del fueloil IFO gracias a un experimento de campo realizado a gran escala en Groenlandia, enmarcado en el proyecto europeo GRACE. El cuarto capítulo se centra en evaluar cómo el envejecimiento del petróleo bajo hielo afecta a su toxicidad, tanto con la aplicación de dispersante como en su ausencia. Para ello se realizó un experimento en el que se simuló un vertido de petróleo bajo hielo, se dejó envejecer durante 2 meses y transcurrido ese tiempo, se analizó la toxicidad de UIWAFs (WAF envejecido bajo hielo) y se comparó con la toxicidad del LEWAFlos tres petróleos ¿frescos¿. Se concluye que los perfiles de PAH fueron distintos entre petróleos y variaron dependiendo de la temperatura de producción de los LEWAFs. No obstante, la cantidad de PAHs medidos en los UIWAFs fue menor a la de los LEWAFs correspondientes y, el envejecimiento bajo hielo, resultó en una harmonía en los perfiles de PAH de los distintos petróleos, sin ningún efecto del dispersante. La toxicidad observada, tanto de los LEWAFs como de los UIWAFs, en combinación o ausencia de dispersante, puede ser solo parcialmente atribuida a los PAHs individuales o a su mezcla. Además, la exposición a los LEWAFs y UIWAFs de los tres petróleos causó una reducción en la longitud larvaria, anormalidades larvarias, alteración del desarrollo y daño en el ADN. Este efecto tóxico es dependiente del tipo de petróleo testado, la temperatura de producción de los LEWAFs y el uso de dispersante. No obstante, la toxicidad de los LEWAFs de los residuos de petróleo tras la quema, o in situ burning, no resultaron ser más tóxicos que los LEWAFs del petróleo ¿fresco¿. Y finalmente, se observó una distinta respuesta en los diferentes estadios del desarrollo a la toxicidad del petróleo. Esta evidencia demuestra que la incorporación del estudio de la toxicidad a diferentes estadios del desarrollo de erizo de mar proporciona una mejora en la sensibilidad de los test a la hora discriminar niveles ligeros y severos de toxicidad. Y, así llegar a la tesis, en la que las distintas estrategias de respuesta frente vertidos de petróleo en mares fríos de las regiones Ártica y Sub-ártica no reducen, e incluso a veces aumentan, la toxicidad de dicho petróleo. No obstante, esta modificación de la toxicidad depende del tipo de petróleo y de la temperatura a la que se encuentra. Además, la toxicidad solamente depende parcialmente del contenido de PAHs y el uso del erizo de mar (con medidas estándar y novedosas del ciclo de desarrollo) es una herramienta útil y eficaz para obtener información sobre la toxicidad del petróleo.

El efecto de los factores ecológicos y fisiológicos influyen de manera drástica en las respuestas biológicas medidas en organismos centinela como los mejillones (Mytilus sp.) haciendo que la evaluación de la salud medioambiental usando biomarcadores pueda ser poco fiable, esto se ve más acentuado en lugares con condiciones ambientales extremas. En el presente trabajo se ha seleccionado una batería de biomarcadores de nivel celular y tisular para descifrar los valores base y el efecto de la variabilidad natural (temperatura, disponibilidad de alimento, lesiones histopatológicas, factores relacionados con la latitud) en la capacidad de respuesta de estos biomarcadores ante la contaminación en poblaciones de mejillón en el Océano Atlántico Norte, Océano Ártico y Mar Báltico. La presente tesis doctoral ofrece información clave para entender las respuestas biológicas de los mejillones de las localizaciones estudiadas ante la contaminación y el potencial efecto de los factores naturales suponiendo esto una ventaja considerable a la hora de realizar experimentos toxicológicos y programas de biomonitoring para la contaminación.

Los metales y metaloides están presentes de forma natural en el medioambiente y muchos de ellos son esenciales para la supervivencia de los seres vivos. El ser humano ha extraído metales a lo largo de la historia para su uso, lo que ha conllevado el desarrollo de actividades mineras en zonas con litologías naturalmente ricas en estos elementos químicos. Dichas actividades han degradado significativamente el medioambiente, reduciendo la calidad de los ecosistemas. Dada la ausencia de normas de calidad ambiental para metales en las matrices de sedimento y la biota, en esta tesis se han propuesto metodologías para el desarrollo de criterios de metales en tejido basados en la aproximación a la condición de referencia (condiciones inalteradas o prístinas). La evaluación de riesgo de los metales en zonas afectadas por actividades mineras en este estudio ha incluido varias líneas de evidencia: una evaluación del riesgo de contaminación de metales en el sedimento a través de los umbrales ecológicos calculados para un área concreta, una evaluación de la toxicidad crónica de los sedimentos, una evaluación sobre el estado de la comunidad de macroinvertebrados de campo y un estudio sobre los niveles de bioacumulación de metales. El conocimiento y caracterización de los niveles de referencia y de niveles umbrales de efecto han hecho posible una evaluación de riesgo realista y sólida de las comunidades de macroinvertebrados expuestas a los contaminantes. Además, se ha desarrollado el transcriptoma del oligoqueto acuático Tubifex tubifex y estudiado la expresión génica de biomarcadores relacionados con rutas relevantes de respuesta al estrés. Finalmente, este estudio ha demostrado que la capacidad de los ecosistemas para mantener comunidades de macroinvertebrados saludables, en términos de composición, diversidad y organización funcional, ha sido alterada por la contaminación por metales en los sedimentos y por la bioacumulación de los mismos en los organismos del bentos. Se han determinado valores umbrales de efecto para As, Cu, Hg y Se en diferentes taxones de macroinvertebrados que ayudarán en el futuro desarrollo de criterios de calidad para la biota (Biota Quality Criteria).

Azken urteotan, konposatu fluoratuenganako kezka handituz joan da gizartearen eta zientzialarien artean. Izan ere, kutsatzaile hauek gure eguneroko bizitzan erabiltzen diren material eta tresna ugaritan aurki ditzakegu euren egiturak ematen dizkien propietate bereziei esker, hala nola, alfonbretan, kirol-arropetan, jakiak ontziratzeko materialetan eta sukaldeko tresnetan aurki daitezke. Tesi honen helburu nagusiak bi izan dira; alde batetik, konposatu fluoratuak determinatzeko metodo analitikoen garapena eta, bestetik, metodo horien aplikazioa ikerketa kasu errealetara. Metodo analitikoei dagokienez, hiru metodo desberdin garatu dira konposatu hauen kuantifikazioa barazki eta lurretan, arrainetan eta ontziratze materialetan burutzeko. Laginaren prestaketa-urratsean ultrasoinu fokatuen bidezko erauzketa erabili den bitartean, analisia likido kromatografia-tandem masa espektrometria teknikaren bitartez burutu da, bereizmen baxua kuantifikatzeko eta bereizmen altua konposatuen identifikaziorako. Behin metodo analitikoak garatuta, ikerketa lan desberdinetan aplikatu dira. Alde batetik, hainbat herrialdetan debekatuta egon arren oraindik nekazaritza arloan erabiltzen den Sulfluramida pestizidaren degradazioa aztertu da lurrean 81 egunetan zehar. Ikerketa honetan hainbat degradazio produktu determinatzeaz gain, degradazioaren eragina barazki baten (azenarioa) presentzian aztertu da. Emaitzen arabera, Sulfluramida lurrean toxikotasun handia duten konposatu fluoratuetara (azido perfluorooktanoikora, PFOSera, besteak beste) degrada daiteke barazkien presentziak degradazio hau bizkortzen duelarik. Bestalde, Espainiako, Frantziako eta Portugaleko kostetan bildutako, ostra, muskuilu eta arrain gibelen monitorizazioa burutu da gure kostaldetako konposatu fluoratuen maila aztertzeko. Ildo berean, arrainetan detektatu den eta industrian erabilera ugaria duen 8:2 diPAP konposatu fluoratua aukeratu da Plentziako Itsas Estazioan (PIE, UPV-EHU) arrainen esposaketa bat egiteko. Esposaketa hau 7 egunetan zehar aurrera eraman ostean, kutsatzaile honek proteinetan aberatsak diren ehunetan (gibela, plasma, sakatsak) metatzeko gaitasuna ikusi da. Horretaz gain, hainbat degradazio produktu detektatu dira ehun desberdinetan zehar. Azkenik, Europako, Ameriketako eta Asiako hainbat herrialdetako mikrouhinen bidez prestatzen diren krispeten ontziratze materialak aztertu dira konposatu fluoratuen presentzia baieztatzeko. Lan honetan, egitura desberdinetako hainbat konposatu fluoratu determinatu ahal izan dira eta desberdintasunak ikusi dira Amerika eta Europako krispeten ontziratze-materialetan eta Asiakoetan, azken hauetan akumulagarriagoak diren kate luzeko eratorriak detektatu direlarik.

En el presente trabajo se exponen los resultados obtenidos en una serie de experimentos diseñados para confirmar o rechazar la hipótesis de que las características fisiológicas que generan diferencias entre individuos de crecimiento rápido (F) y lento (S) del mejillón Mytilus galloprovincialis pueden variar en función de las condiciones ambientales bajo las cuales se desarrolla el crecimiento de los mejillones. Para ello, se mantuvieron distintos grupos de semillas de mejillón durante largos períodos de tiempo en diferentes condiciones ambientales estables (distintos ambientes nutricionales y distintas temperaturas) hasta la obtención de individuos de crecimiento rápido y lento en cada grupo. Los experimentos de fisiología energética realizados posteriormente con los grupos obtenidos han permitido confirmar la hipótesis planteada, y por lo tanto, se concluye que las condiciones ambientales en las que los mejillones se desarrollan pueden ser un factor determinante de las características fisiológicas diferenciales entre individuos F y S. Además, se han obtenido evidencias de que el tamaño de la branquia es un factor determinante en la tasa de crecimiento de los bivalvos, independientemente de las condiciones de segregación. Finalmente, se ha obtenido una lista de genes candidato responsables de las diferencias en tamaño entre individuos F y S, obtenida a partir del análisis de expresión génica diferencial de la branquia mediante microarrays.

Siendo la acidificación de los océanos un tema candente en las últimas décadas, muy poco se ha avanzado en lo que acidificación en estuarios se refiere, fundamentalmente en lo relativo al tratamiento de los datos obtenidos para su estudio. Vista esta falta, el objetivo principal de este trabajo es estudiar e implementar formas adecuadas para tratar los datos potenciométricos para determinar de una manera exacta la alcalinidad de las muestras de estuarios con salinidades tan variables como las existentes en estos sistemas. Para ello, se ha establecido un conjunto de constantes de equilibrio apropiado para el sistema del carbonato. A la hora de determinar la alcalinidad, se estudiaron diferentes aproximaciones para el tratamiento de los datos (E, v) de las valoraciones potenciométricas de las cuales las más prometedoras fueron dos basadas en procedimientos de ajuste por mínimos cuadrados no lineales que empleaban dos algoritmos de minimización distintos, el de Levenberg-Marquardt y la regresión de distancia ortogonal. La alcalinidad de todas las muestras fue finalmente determinada usando el segundo ajuste. En este trabajo también se ha desarrollado una ecuación para establecer la dependencia de la constante de acidez del indicador ácido-base rojo de fenol con la fuerza iónica para la determinación espectrofotométrica del pH dado que su menor valor de pka podría ser más útil para la medida de muestras de estuarios con menores pHs. Finalmente, el estudio de la variabilidad de los nutrientes, los parámetros físico-químicos y los parámetros del sistema del CO2 revela mayormente dos cosas: que el estuario de Nerbioi-Ibaizabal no está completamente recuperado de su contaminación histórica y también padece que algún tipo de contaminación continua por el río Galindo y que los tres estuarios son fuente de emisión de CO2 a la atmósfera en vez de sumidero, como ocurre en los océanos.

El género Mycobacterium engloba más de 200 especies de micobacterias que se pueden encontrar tanto en el medio ambiente como en los animales y en el ser humano. Algunos de estos microorganismos pueden causar enfermedades de relevancia médica, veterinaria y socioeconómica, provocando un fuerte impacto tanto en la salud pública como en la sanidad animal. La más estudiada es la tuberculosis, una zoonosis infecciosa causada por el complejo Mycobacterium tuberculosis. Las micobacterias no tuberculosas también son de interés sanitario, ya que entre ellas se encuentran especies importantes por su capacidad patógena y por causar interferencias en el diagnóstico de la tuberculosis. El objetivo de esta tesis doctoral fue estudiar el papel de la fauna silvestre en la epidemiología de la tuberculosis y otras infecciones micobacterianas en el País Vasco, una región de baja prevalencia de tuberculosis bovina, así como describir posibles vías de transmisión de micobacterias entre las especies silvestres y el ganado bovino en esta región. Los resultados obtenidos sugieren que el riesgo de transmisión del complejo M. tuberculosis entre la fauna silvestre y el ganado bovino del País Vasco es bajo, mientras que el riesgo de transmisión de micobacterias no tuberculosas podría ser mayor. La transmisión interespecífica de micobacterias se daría fundamentalmente a partir de interacciones indirectas en los pastos. El jabalí, el tejón, el zorro y el ratón de campo parecen ser las especies silvestres más involucradas en la epidemiología de las micobacteriosis en nuestra zona de estudio, siendo el jabalí la más relevante.

La Sección 1, realizada en Argentina, tuvo como objetivos determinar las variaciones estacionales de los potenciales efectos biológicos en el mitílido Brachidontes rodriguezii (d¿Orbigny, 1846) recolectados en tres ambientes costeros de la Provincia de Buenos Aires (Argentina) con distintos tipos de impacto antrópico. Además, determinar cuáles son las respuestas biológicas más apropiadas para la utilización de la especie como centinela y bioindicador de contaminación ambiental y evaluar el estado de salud de cada ambiente estudiado. La Sección 2, realizada en el País Vasco, tuvo como objetivo determinar los potenciales efectos biológicos en el mitílido Mytilus galloprovincialis Lamarck, 1819 recolectados en dos ambientes costeros del Golfo de Vizcaya (España) con distintos tipos de impacto antrópico.

The rapid development of nanotechnology has led to a growing concern about the entry and possible impacts of nanomaterials, such as graphene family nanomaterials (GFNs) in the marine environment. Similarly, plastic pollution has become a global pollution problem and effects of nanoplastics (NPs) and microplastics (MPs) are particularly under studied. Further, GFNs and NPs and MPs could cause an additional threat to marine organisms because they could act as carriers of pollutants such as polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) to marine organisms, increasing their bioavailability and toxicity through the so-called Trojan horse effect. Thus, this PhD thesis aimed to assess the potential hazards for the marine environment posed by GFNs and NPs and MPs and associated PAHs. Overall, this work demonstrated that GFNs, NPs and MPs can act as carriers of the PAH benzo(a)pyrene (BaP) but the role of GFNs in reducing the bioaccumulation and toxicity of associated pollutants must be highlighted. Interactions between GFNs, NPs and MPs with sorbed BaP occur, giving rise to different toxicity patterns depending on the response studied at molecular, cellular, tissue and organism levels. Overall the Trojan horse effect resulted more complex than previously anticipated and further studies are needed to understand the hazards posed by GFNs, NPs and MPs and associated pollutants for marine organisms at both early developmental and adult stages, especially at long-term.

Owing to the vast amount of organic contaminants detected in environmental water bodies, there is an increasing demand on detecting those compounds that pose a real risk for the environmental ecosystem. The use of high-resolution chemical analysis to detect unknown compounds in combination with ERA studies and in vivo/in vitro bioassays is an effective way to prioritize potential toxicants. In this sense, we carried out the development and validation of multitarget and suspect screening methods to identify simultaneously different CECs (both, known and unknown) in complex environmental aqueous matrixes. Considering that urban WWTPs have been described as one of the main pathways for CECs into aquatic ecosystems, we assessed the efficiency of different secondary treatments to remove organic micropollutants. The use of an ERA strategy allowed the elucidation and prioritization of toxicologically relevant compounds released into the aquatic system. Moreover, a more holistic approach known as effect-directed analysis (EDA), which combines chemical and biological analyses to unravel cause-effect relationships, was applied to identify toxicity drivers in hospital effluents. In this case two different bioassays were used in EDA to assess different environmental endpoints: (i) the in vitro yeast estrogen bioassay (YES) to measure estrogenic activity and (ii) the in vivo sea urchin embryo test (SET) to evaluate apical effects.

El presente trabajo se centra en el desarrollo de biomateriales como alternativa sostenible y multifuncional a los productos convencionalmente aplicados en la conservación pétrea. El diseño persigue una estrategia secuencial de bloques de construcción, y en su última fase, explota diversas estrategias sintéticas tales como líquidos iónicos, aceites esenciales y nanopartículas para alcanzar las funcionalidades deseadas. El proceso sintético se asiste por medio de una metodología multianalítica basada en técnicas espectroscópicas y termo-mecánicas, estudios de hidrorepelencia y biocidas. Así, desde fuentes verdes, se logran dos líneas de materiales híbridos epoxi-sílice con propiedades específicamente adaptadas para presentar funciones consolidantes, hidrofóbicas y biocidas, siendo exitosamente validados en sustratos pétreos como productos protectores. Paralelamente, se diseñan y validan tecnologías de limpieza de pátinas de hierro y cobre en superficies pétreas basadas en hidrogeles de origen natural, cargados con líquidos iónicos, con propiedades de captación de metales y actividad biocida. Todas las estrategias realizadas, incluyendo la selección de los precursores de epoxídicos, disolventes, aditivos, así como las metodologías de monitorización y caracterización, son desarrolladas bajo un criterio sostenible, respetuoso con el material y el medio ambiente, y asegurando un proceso de conservación SMART.

Since countless xenobiotic compounds are being found in the environment, ecotoxicology faces an astounding challenge in identifying toxicants. The combination of high-throughput in vivo/in vitro bioassays with high-resolution chemical analysis is an effective way to elucidate the cause-effect relationship. However, these combined strategies imply an enormous workload that can hinder their implementation in routine analysis. The first aim of this thesis was to develop a new high throughput screening method to implement the sea urchin embryo test in effect-directed analysis. This way, we developed a novel predictive expert system, the SETApp, which can be used to automatically quantify the two endpoints of the sea urchin embryo test from a given image set. We demonstrated that chemometrics, and especially multivariate linear classification models, can be successfully implemented in bioassay automation to avoid the cumbersome measurement of embryo sizes and malformation levels. In addition, we have also shown the efficiency of this HTS in a very demanding scenario, the EDA of Bayonne¿s (Basque Country, France) Pont de l¿aveugle WWTP effluent. This EDA study concluded that the SETApp is an efficient, fast, cost-effective, and reproducible tool that can approach EDA to routine analysis. On the other hand, the presence of these contaminants of emerging concern (CECs) in the aquatic environment directly impacts water-living organisms and can alter their living functions. These compounds are often metabolized and excreted, but they can also be accumulated and spread through the food chain. The metabolized contaminants can also lead to the formation of new compounds with unknown toxicity and bioaccumulation potential. In the second study of this work, we studied the occurrence, bioconcentration, and biotransformation of CECs in glass eels (Anguilla anguilla) using UHPLC-HRMS. Finally, in our third study, we focused on the impact assessment of the selected emerging contaminants in glass eels by means of metabolomics. This approach not only allowed us to evaluate the toxicity of these contaminants but also to gain insight into the metabolic differences between migrant and non-migrant glass eels.

Endokannabinoideak eta fitokannabinoideak jatorri eta helmuga desberdinak dituzten konposatu familiak dira, baina biek gorputzeko sistema berdinean eragiten dute, eta biak estuki erlazionatuta daude gizakion osasunean. Endokannabinoideak, alde batetik, funtzio biologiko ugarien erregulazioan parte hartzen duten endokannabinoide-sistemaren modulatzaile endogenoak dira. Konposatu endogeno hauen eduki erlatiboa giza-osasunaren menpekoa izan daiteke matrize biologikoetan, eta hori aztertzeko bidean, tesi honen bi kapitulu konposatu hauen analisian fokatu ditugu. Kapitulu horietan, endokannabinoideak plasman eta zelula kultibo-ingurunetan determinatzeko metodo analitikoen optimizazioa eta berrespena burutu ditugu. Behin berretsita, metodo analitikoak endokannabinoide-sistemak bi gaixotasunetan izan ditzakeen gorabeherak aztertzeko erabili ditugu: Draveten sindromea eta eskizofrenia. Fitokannabinoideak, bestetik, kannabis landareak ekoizten dituen konposatu bioaktiboak dira. Terapiaren esparruan hauetako batzuk lagungarriak badira ere, fitokannabinoide psikotropikoen gehiegizko erabilera ludikoak psikosia garatzeko arriskua ekar dezake maiz. Produktu horien kontsumoaren eta psikosiaren arteko erlazioa guztiz argia ez denez, tesi honen kapituluetako batean galdera hau erantzuten saiatu gara analisi metabolomiko ez-zuzenduaren bidez. Erabilera desorekatuaren arriskuak alde batera utzita, lan honetan berretsi da fitokannabinoideek efektu terapeutiko ugari eragiten dituztela eta gaixo askoren bizi kalitatea hobetzeko gaitasuna dutela. Konposatu horiek eragiten dituzten onuraz baliatzeko, ordea, dosi egokiak dituzten eta administrazio-bide bakoitzak dituen eskakizunetara egokitutako produktuak gorputzaraztea premiazkoa da. Zentzu honetan, tesi honen bi kapitulutan, aho-bidetik hartzeko kannabis produktuen ekoizpenaren esparruan murgildu gara eta fitokannabinoidez kargatutako mikrokapsulak eta nanokapsulak ekoiztu ditugu material polimerikoen moldakortasunaz baliatuz. Horrela, alde batetik, fitokannabinoideen karga txikia duten eta heste-askapen azkarra ematen duten alginatozko eta txitosanezko mikrokapsulak prestatu ditugu, eta bestetik, fitokannabinoideen karga altua duten eta heste-askapen motela ematen duten poli(azido laktiko-ko-glikoliko)zko nanokapsulen hainbat formulazio prestatu ditugu bien abantailak eta desabantailak aztertuz.

Ikerketa lan hau erabilpen medizinalerako kannabisaren kultibazioan teknologia analitiko berritzaileak aztertzeko beharrizanaren pean egin zen, azken hamarkadan zehar landare honek izan duen ospearen hazkunde nabarmenaren ondorioz. Kannabisa munduko osasun-sistemetan hedatzeko eta integratzeko aurreikuspenak positiboak direnez, metodologia analitiko doi eta zehatzak garatzea beharrezkoa da, jatorri honetako aplikazio medizinal eta farmakologikorako produktuen kontrol egokia bermatzeko. Ikerketa proiektu honetan, beraz, jomuga honetarako bi erraminta analitikoren bideragarritasuna aztertu zen. Alde batetik, kannabis landarearen ikerketa metabolomiko ez-zuzendua gauzatu zen, kannabis barietate ezberdinek klima tropikaletara egokitzeko duten gaitasuna aurreikusteko markatzaile metaboliko eratzaileak bilatzeko. Izan ere, kannabisa beren legeria erregulatzaileetan integratzen ari diren herrialde batzuek ezaugarri klimatiko hauek aurkezten dituzte, hala nola, tenperatura eta hezetasun altuak, eta girofaktore hauek eragina izan dezakete landarearen konposatu bioaktiboen produkzioaren errendimenduan. Ikerketa hau zehatz-mehatz gauzatzeko, aplikatu beharreko metodologia aldez aurretik optimizatu zen, jarraitu beharreko prozedurak ahalik eta estaldura metaboliko zabalena eskaintzeko eta, horrela, polaritate izaera desberdineko metabolito sortak metodo analitiko bakar baten bidez eskuratzeko, bereizmen altuko masa-espektrometria eta kromatografia likidoan oinarrituta. Bestalde, irudi hiperespektralen bideragarritasuna aztertu zen teknika analitiko ez-inbaditzaile gisa, kultibazio-instalazioetan kannabis kemotipoen trazabilitatea bermatzeko kalitate-kontroleko lan-fluxuetan integratzeko. Kannabisa kultibatzeko metodologien inguruko ezagutza legez-kanpoko aurrekarietatik eratorria denez, hura gauzatzeko praktikek kontrol-zorrotzerako neurriak faltan izan ditzakete eta, beraz, metodologia hau aukera gisa aurkezten da erabilpen medizinalerako kannabisaren produkzio-industriako prozesu automatizatuetan integratzeko, horrela produktuen kontrol-arauak betez.

Gizakiok konposatu kimikoekiko jasaten dugun esposizioaren inguruko kezka dela eta, beharrezkoa da horrelako substantziak giza laginetan analizatzeko metodo sendo eta fidagarriak garatzea. Susmagarrien analisiak eta analisi ez-bideratuak (SNTS-ak, ingeleseko Suspect and Non-Target Screening delakoak) etorkizun handikoak dira giza esposoma ulertzeko, konposatu kimikoen sorta zabala, metabolitoak barne, aztertzeko aukera ematen baitute. Metodo horiek aurrera eramateko laginaren prestaketa, analisia, zein datuen tratamendua erronka analitiko handiko urratsak dira. Doktorego-tesi honetan giza gernuan konposatu organiko xenobiotikoak eta beraien metabolitoak jarraitzeko SNTS metodoak garatu eta aplikatu ditugu masa espektrometriari akoplatutako likido-kromatografia erabilita. Hain zuzen ere, zenbait analito familia interesgarri (disruptore endokrinoak, konposatu polarrak eta mugikorrak, adibidez) gernuan jarraitzeko SNTS metodoen laginaren prestaketa eta analisi baldintza egokiak ebalutu ditugu. Gainera, SNTS metodoen lan-fluxuetako kalitate kontrolaren/kalitate bermearen eta identifikazioko konfiantza-mailaren hobetzea ere ikertu dugu. Azkenik, garatutako metodo analitikoak aplikatu ditugu unibertsitate-munduan jasotako gernu-laginetan konposatu organiko xenobiotikoak jarraitzeko. Oro har, mota eta erabilera askotariko konposatu organikoak zein hauen metabolitoak detektatu ditugu gernu laginetan. Zentzu horretan, agerian geratu da giza esposoma aztertzeko masa espektrometriaren (batez ere, bereizmen handikoa) potentziala.