Díaz S, Francisco P, Olsson S, Aguilera Á, González-Toril E, Martín-González A.

Toxicity, Physiological, and Ultrastructural Effects of Arsenic and Cadmium on the Extremophilic Microalga Chlamydomonas acidophila.

Int J Environ Res Public Health. 2020 Mar 3;17(5). pii: E1650.

DOI: 10.3390/ijerph17051650.

RESUMEN

En este trabajo se hace un estudio, utilizando muy distintas metodologías, de diversos efectos celulares (Mortalidad celular, alteraciones ultraestructurales, producción de ROS), por la exposición de diferentes concentraciones de cadmio, arsenito y arseniato, en una cepa del protista fotosintético Chlamydomonas acidophila, aislada del Rio Tinto. El Rio Tinto es un ecosistema único, caracterizado por un pH ácido extremo a lo largo de todo su curso, así como elevadas concentraciones de Fe y otros metales pesados, como Cd, Cu y Zn. Los resultados de citometría de flujo indican que C. acidophila RT46 es una cepa muy resistente al arsénico, pero muy sensible al cadmio, así la CdCL50 es 1,94 mM. El arsenito (CL50= 10.94 mm) es unas cuatro veces más tóxico que el arsenato (CL=41,63 mM). La exposición a distintas concentraciones subletales de ambas formas de arsénico, generó cantidades crecientes de aniones superóxido. Los estudios de microscopia electrónica de transmisión indican que el estigma, cloroplasto, núcleo y mitocondrias son las principales dianas, del efecto biotóxico de estos metales/metaloides. Además, las células expuestas muestran una intensa vacuolización y acumulación de reservas energéticas (Almidón y lípidos). La exposición metálica causo también, la formación de nanopartículas metálicas, en dos localizaciones celulares; en el interior de vacuolas citoplasmáticas y en la capsula extracelular. Mediante TEM-XEDS se confirmó la naturaleza metálica de estas nanopartículas y la implicación de polifosfatos en la respuesta celular. Así mismo, mediante RT-PCRq se demostró la activación transcripcional del gen CaPCS2, que codifica para una enzima responsable de la síntesis de una fitoquelatina en este microorganismo. En conclusión, C. acidophila presenta, al menos, dos mecanismos de resistencia frente a Cd y As; bioacumulación (mediada por fitoquelatinas y posiblemente, por polifosfatos) y biosorción (mediada por los exopolisacáridos, componentes de la cápsula). Por su acidofilia, elevada resistencia a algunos metales y, la existencia de procesos de inmovilización (biosorción, bioacumulación), como mecanismos de resistencia metálica, la cepa Chlamydomonas acidophila RT46 podría ser una buena opción, para la biorremediación de ambientes ácidos contaminados con metales pesados, como los drenajes ácidos de minas.