Cellular and molecular responses of zebrafish to legacy and emerging pollutants: the specific cases of PAHs and metal oxide nanoparticles

270 p.

Mechanisms implied in Escherichia coli removal during wastewater treatment

Poster presentado 12th Symposium on Aquatic Microbial Ecology (SAME12) August 28 – September 02, 2011 Germany , Rostock–Warnemünde

Toxicity of DBPDE and antitoxic activity of 6 antioxidants on XEM2 cells

Los hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAHs) son un grupo de compuestos mutagénicos a los que los seres vivos estamos expuestos continuamente. En la primera fase del metabolismo de estos xenobióticos se generan epóxidos, intermediarios reactivos, capaces de generar aductos con el DNA produciendo lesiones en el material genético. Además, también se generan especies reactivas de oxígeno (ROS) que causan estrés oxidativo dañando las células. Este tipo de lesiones puede conducir a la aparición de cáncer y enfermedades neurodegenerativas como el Alzehimer, la enfermedad de Parkinson y la distrofia lateral amiotrófica. Ciertos compuestos denominados antioxidantes tienen capacidad de combatir estos radicales reactivos. Este estudio tiene como objetivo analizar el efecto de seis antioxidantes (Coenzima Q10, butil hidroxianisol, silibin, licopeno, turmérico y 6-gingerol) frente a la toxicidad de uno de estos intermediarios reactivos, el (±)-anti-11, 12-dihidróxido-13,14-epóxido- 11,12,13,14-tetrahidrodibenzo[a, l]pireno (DBPDE) en células XEM2 de mamífero. Se empleó el ensayo de mutación HPRT para determinar la tasa de supervivencia y la frecuencia de mutación de las células después de ser tratadas con el DBPDE y los antioxidantes. La toxicidad del DBPDE se comprobó y se observó dos posibles efectos para los antioxidantes. Por un lado, la CoQ10 y el 6-gingerol mostraron un efecto protector frente al PAH. Sin embargo, los otros antioxidantes no presentaron efecto protector. El BHA, el silibin, el licopeno y el turmérico presentaron una toxicidad similar a la del DBPDE. Esto puede ser debido a que los antioxidantes son específicos en el tipo de radicales que neutralizan y a la dosis empleada. Los antioxidantes solo tienen efecto protector cuando se emplea su dosis óptima. En otras concentraciones pueden ser incluso dañinos.

Dynamics of Streptococcus pneumoniae Serotypes Causing Acute Otitis Media Isolated from Children with Spontaneous Middle-Ear Drainage over a 12-Year Period (1999–2010) in a Region of Northern Spain

10 p.

Global Self-Organization of the Cellular Metabolic Structure

Background: Over many years, it has been assumed that enzymes work either in an isolated way, or organized in small catalytic groups. Several studies performed using "metabolic networks models'' are helping to understand the degree of functional complexity that characterizes enzymatic dynamic systems. In a previous work, we used "dissipative metabolic networks'' (DMNs) to show that enzymes can present a self-organized global functional structure, in which several sets of enzymes are always in an active state, whereas the rest of molecular catalytic sets exhibit dynamics of on-off changing states. We suggested that this kind of global metabolic dynamics might be a genuine and universal functional configuration of the cellular metabolic structure, common to all living cells. Later, a different group has shown experimentally that this kind of functional structure does, indeed, exist in several microorganisms. Methodology/Principal Findings: Here we have analyzed around 2.500.000 different DMNs in order to investigate the underlying mechanism of this dynamic global configuration. The numerical analyses that we have performed show that this global configuration is an emergent property inherent to the cellular metabolic dynamics. Concretely, we have found that the existence of a high number of enzymatic subsystems belonging to the DMNs is the fundamental element for the spontaneous emergence of a functional reactive structure characterized by a metabolic core formed by several sets of enzymes always in an active state. Conclusions/Significance: This self-organized dynamic structure seems to be an intrinsic characteristic of metabolism, common to all living cellular organisms. To better understand cellular functionality, it will be crucial to structurally characterize these enzymatic self-organized global structures.

Efecto de la temperatura en el subproteoma de membrana externa de Escherichia coli

[es]En sus habitas naturales, los microorganismos están en un estado constante de adaptación a cambios tanto bióticos como abióticos. Ante situaciones de estré s, como por ejemplo cambios en nutriente s, temperatura o de osmolar idad , la s estrategias de supervivencia o adapta ción se puede n manifestar como cambios fenotípicos y genotípicos . En este estudio se analizaron algunos mecanismos de cambio asociados a la supervivencia y la composición proteica de membrana en Escherichia coli (bact eria mesófila), al ser expuesta a condiciones de ayuno y a temperaturas subó ptimas (4 y 20ºC). Al realizar un análisis comparativ o del subproteoma de membrana entre estas dos temperaturas, se observó que ante la ausencia de nutrientes, E. coli respondía de forma diferen te en la expresió n de proteí nas as ociadas a estructura (lipoproteínas), conservación de la energía y transporte, con un aumento en el nú mero de proteí nas expresadas a 20 o C. Se observó, además, una importante diferencia en la supervivencia a estas dos temperaturas, donde el número de células en el estado viable no cultivable (VNC) representaron un porcentaje importante a 20ºC

Mechanisms involved in Escherichia coli and Serratia marcescens removal during activated sludge wastewater treatment

Wastewater treatment reduces environmental contamination by removing gross solids and mitigating the effects of pollution. Treatment also reduces the number of indicator organisms and pathogens. In this work, the fates of two coliform bacteria, Escherichia coli and Serratia marcescens, were analyzed in an activated sludge process to determine the main mechanisms involved in the reduction of pathogenic microorganisms during wastewater treatment. These bacteria, modified to express green fluorescent protein, were inoculated in an activated sludge unit and in batch systems containing wastewater. The results suggested that, among the different biological factors implied in bacterial removal, bacterivorous protozoa play a key role. Moreover, a representative number of bacteria persisted in the system as free-living or embedded cells, but their distribution into liquid or solid fractions varied depending on the bacterium tested, questioning the real value of bacterial indicators for the control of wastewater treatment process. Additionally, viable but nonculturable cells constituted an important part of the bacterial population adhered to solid fractions, what can be derived from the competition relationships with native bacteria, present in high densities in this environment. These facts, taken together, emphasize the need for reliable quantitative and qualitative analysis tools for the evaluation of pathogenic microbial composition in sludge, which could represent an undefined risk to public health and ecosystem functions when considering its recycling.

Propiedades básicas de materiales soporte y parámetros de control en biofiltración.

[ES]En la problemática medioambiental generada por la contaminación atmosférica hay tres aspectos que marcan las directrices de actuación institucional: la presión social, la legislación vigente y la tecnología disponible. En cuanto a este último aspecto, la biofiltración es una tecnología eficaz, asequible y sostenible basada en la actividad biodegradadora de microorganismos específicos adheridos a la superficie de un material soporte que constituye el lecho del biofiltro. La elección de un material soporte adecuado es de especial importancia para asegurar el correcto funcionamiento de los biofiltros. Esta decisión está basada en las propiedades intrínsecas del material que deben ser analizadas previamente a su uso. En este proyecto se ha seleccionado cuales son estas propiedades básicas a partir de una revisión bibliográfica, destacando la capacidad de retención de humedad, superficie específica, porosidad, y estabilidad física y química del material. En este trabajo, también se han fijado los parámetros de control que deben ser medidos de forma rutinaria en un biofiltro para asegurar la eficacia del tratamiento de descontaminación. En base a la información bibliográfica recopilada, se ha concluido que los parámetros básicos son pH, temperatura, contenido de humedad del lecho y pérdidas de carga. A nivel experimental, se han medido las pérdidas de carga generadas en biofiltros empacados con tres materiales soportes que son de especial interés para una investigación posterior a desarrollar por el grupo Biofiltración de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU). Durante el período de arranque inicial de los tres biofiltros, las pérdidas de carga medidas fueron muy bajas en los tres casos, aunque algo superiores cuando la alimentación era en sentido ascendente frente al flujo descendente. Sin embargo, cuando se midieron las pérdidas de carga bajo condiciones de encharcamiento del lecho, que es una de las situaciones más problemáticas en un biofiltro, todos los soportes presentaron un aumento puntual de la pérdida de carga aunque la tendencia en los días posteriores fue claramente descendente, recuperando valores de operación habituales. La comparativa del comportamiento frente a las pérdidas de carga permitió seleccionar el soporte más idóneo de los tres analizados, aunque los otros dos podrían ser alternativas viables en caso de sustitución.

Analytical method development for the uptake study of different organic pollutants by crops cultivated in compost-amended soils

256 p.

Expression and Localization of Opioid Receptors in Male Germ Cells and the Implication for Mouse Spermatogenesis

The presence of endogenous opioid peptides in different testicular cell types has been extensively characterized and provides evidence for the participation of the opioid system in the regulation of testicular function. However, the exact role of the opioid system during the spermatogenesis has remained controversial since the presence of the mu-, delta-and kappa-opioid receptors in spermatogenic cells was yet to be demonstrated. Through a combination of quantitative real-time PCR, immunofluorescence, immunohistochemistry and flow cytometry approaches, we report for the first time the presence of active mu-, deltaand kappa-opioid receptors in mouse male germ cells. They show an exposition time-dependent response to opioid agonist, hence suggesting their active involvement in spermatogenesis. Our results contribute to understanding the role of the opioid receptors in the spermatogenesis and could help to develop new strategies to employ the opioid system as a biochemical tool for the diagnosis and treatment of male infertility.