The effect of Zn2+ on glucose 6-phosphate dehydrogenase activity from Bufo arenarum toad ovary and alfalfa plants.

The effect of Zn2+ on glucose 6-phosphate dehydrogenase (G6PD) activity was monitored in samples from Bufo arenarum toad ovary and alfalfa plants, in the search for a possible new bioindicator able to detect levels of exposure through contaminated soils, and also to elucidate possible similarities between the enzyme from animal and plant tissues. The in vivo effect was evaluated after exposure of the toads to the metal in Ringer solution during 30 days and after 10 days of treatment in 6 weeks old plants, cultured under laboratory conditions. In vitro effects were measured in different extracts from control samples and partially purified enzyme from ovarian tissue as well as in different extracts from control alfalfa plants, by addition of the metal to the reaction mixture containing the enzyme. G6PD from toad ovary was noncompetitively inhibited by zinc both in vivo and in vitro, under all the experimental conditions studied. A kinetic analysis of the enzyme activity showed that the Michaelis-Menten constant (Km) was not modified, while maximal velocity (Vmax) decreased as the consequence of treatment. It was not possible to obtain a dose-response curve for the effects of Zn2+ on G6PD from alfalfa whole plants, measured in vivo or in vitro. Only leaf extracts evidenced a possible relationship between treatment with the metal and G6PD activity alteration. The results agree with a possible role for G6PD as a biomarker of effect and exposure to Zn2+ in B. arenarum ovarian tissue but not in alfalfa plants.

Biomarkers of effect in toads and frogs.

Amphibians are good bioindicators of environmental pollution due to their susceptibility to chemicals during their freshwater cycles. The effects of environmental pollution, together with changes in human activity and climate, have contributed to the reduction in the amphibian population over recent decades. However, toxicological research on amphibians has been rather scarce compared with that on other vertebrates. In this article we review the biochemical alterations underlying xenobiotic action and/or the detoxifying responses described for anuran species, with the aim of establishing possible biomarkers of effect. During the embryonic development of anurans, morphological and behavioural alterations are the effects most frequently cited in connection with chemical exposures. However, such biomarkers have a low sensitivity and are unspecific compared with biochemical alterations. Some primary pesticide targets, in particular cholinesterases for organophosphates and carbamates, have been evaluated. Esterases change seasonally and with the stage of development, and their sensitivity to anticholinesterase agents varies between species. Thus their use as biomarkers in anurans must be carefully analysed. Enzymes and endogenous compounds related to oxidative metabolism may also be used as biomarkers of effect. Glutathione pool, glutathione-S-transferases and metallothioneins respond in different ways to pesticides and heavy metals in anuran embryos and tadpoles. Mixed-function oxidases, in turn, are less developed in amphibians, and show a reduced induction in response to pesticide exposures. Endogenous polyamine levels are also proposed as good age-related biomarkers of damage. Finally, molecular biomarkers related to receptor binding, signal transduction and genetic response have gained increasing relevance, as they have been implicated in the fertilisation process and the earliest events in anuran development. The identification of transcription factors associated with the exposure of amphibians to xenobiotics as well as other alterations in hormone signalling appears highly promising. However, these techniques are likely to complement other methods. In conclusion, the use of several biomarkers with multiple endpoints is needed to link exposure to response and to provide better predictive tools for the environmental protection of endangered anuran species.

Mecanismos de acción de xenobióticos en ovocitos de anfibios / Xenobiotic mechanisms of action in amphibian oocytes

Comprender los procesos que determinan la toxicidad de diversas sustancias a nivel celular constituye un desafío para el desarrollo tecnológico actual. Los ovocitos de diversas especies son utilizados con distintos propósitos en investigación. El tamaño de los ovocitos de anfibios y la facilidad con que puede obtenerse un gran número de ellos como células aisladas, hacen de los mismos el sistema de elección para múltiples propósitos, tales como: estudios de las etapas tempranas de la reproducción, técnicas de fertilización in vitro, expresión y caracterización de receptores de membranas plasmática, mecanismos de acción de agonistas, vías metabólicas, etc. El objetivo del presente trabajo con ovocitos de sapo Bufo arenarum es estudiar los mecanismos de acción de sustancias xenobióticas a nivel bioquímico y molecular, en relación con la capacidad de éstas gametas de ser fertilizadas y avanzar a través de los estadios tempranos del desarrollo embrionario. Se ha trabajado con diversos biomarcadores que permitieron reconocer los mecanismos de toxicidad de compuestos organoclorados y más recientemente de algunos metales pesados. Se demostró que la activación de una fosfolipasa C específica por el Dieldrin provoca depleción de mediadores lipídicos y como consecuencia inhibición de la fertilización (desarrollo hasta 4-8 células). Actualmente se estudian los efectos del Zn sobre la fertilización y su probable relación con alteraciones en la actividad de enzimas de la vía de las pentosas, directamente ligada a los mecanismos de detoxificación en presencia de stress oxidativo. El estudio de los mecanismos de citotoxicidad de diversas sustancias resulta de gran utilidad cuando se lleva a cabo en gametas, porque permite también evaluar los efectos de dichas sustancias sobre la reproducción de la especie. Los ovocitos de anfibios son además células de gran interés, por su utilidad en el estudio de la citotoxicidad de una amplia variedad de contaminantes hídricos

Mecanismos de acción de xenobióticos en ovocitos de anfibios / Xenobiotic mechanisms of action in amphibian oocytes

Comprender los procesos que determinan la toxicidad de diversas sustancias a nivel celular constituye un desafío para el desarrollo tecnológico actual. Los ovocitos de diversas especies son utilizados con distintos propósitos en investigación. El tamaño de los ovocitos de anfibios y la facilidad con que puede obtenerse un gran número de ellos como células aisladas, hacen de los mismos el sistema de elección para múltiples propósitos, tales como: estudios de las etapas tempranas de la reproducción, técnicas de fertilización in vitro, expresión y caracterización de receptores de membranas plasmática, mecanismos de acción de agonistas, vías metabólicas, etc. El objetivo del presente trabajo con ovocitos de sapo Bufo arenarum es estudiar los mecanismos de acción de sustancias xenobióticas a nivel bioquímico y molecular, en relación con la capacidad de éstas gametas de ser fertilizadas y avanzar a través de los estadios tempranos del desarrollo embrionario. Se ha trabajado con diversos biomarcadores que permitieron reconocer los mecanismos de toxicidad de compuestos organoclorados y más recientemente de algunos metales pesados. Se demostró que la activación de una fosfolipasa C específica por el Dieldrin provoca depleción de mediadores lipídicos y como consecuencia inhibición de la fertilización (desarrollo hasta 4-8 células). Actualmente se estudian los efectos del Zn sobre la fertilización y su probable relación con alteraciones en la actividad de enzimas de la vía de las pentosas, directamente ligada a los mecanismos de detoxificación en presencia de stress oxidativo. El estudio de los mecanismos de citotoxicidad de diversas sustancias resulta de gran utilidad cuando se lleva a cabo en gametas, porque permite también evaluar los efectos de dichas sustancias sobre la reproducción de la especie. Los ovocitos de anfibios son además células de gran interés, por su utilidad en el estudio de la citotoxicidad de una amplia variedad de contaminantes hídricos (AU)

El pretratamiento de ovocitos de anfibios con el plaguicida organoclorado Dieldrin, favorece la formación de la membrana de fertilización luego de la inseminación / Pretreatment of amphibian cocytes with the organochlorinated pesticide Dieldrin facilitates the formation of the fertilization membrane after insemination

El plagicida organoclorado Dieldrin inhibe la fertilización de ovocitos de sapo, inseminados "in vitro" luego de 2 horas de incubación en solución de Ringer conteniendo 4 mg/l del pleguicida. La incubación con Dieldrin no conduce por sí misma a los ovocitos a la reacción cortical ni produce alteraciones evidentes en sus membranas vitelinas, pero sí favorece la formación de la membrana de fertilización cuando dichas células son inseminadas con posterioridad al tratamiento. La inhibición de la fertilización de ovocitos de sapo Bufo arenarum-Hensel por el Dieldrin, se produce como consecuencia de efectos del plaguicida sobre eventos posteriores a la reacción cortical, que da lugar a la formación de la membrana de fertilización

El pretratamiento de ovocitos de anfibios con el plaguicida organoclorado Dieldrin, favorece la formación de la membrana de fertilización luego de la inseminación / Pretreatment of amphibian cocytes with the organochlorinated pesticide Dieldrin facilitates the formation of the fertilization membrane after insemination

El plagicida organoclorado Dieldrin inhibe la fertilización de ovocitos de sapo, inseminados "in vitro" luego de 2 horas de incubación en solución de Ringer conteniendo 4 mg/l del pleguicida. La incubación con Dieldrin no conduce por sí misma a los ovocitos a la reacción cortical ni produce alteraciones evidentes en sus membranas vitelinas, pero sí favorece la formación de la membrana de fertilización cuando dichas células son inseminadas con posterioridad al tratamiento. La inhibición de la fertilización de ovocitos de sapo Bufo arenarum-Hensel por el Dieldrin, se produce como consecuencia de efectos del plaguicida sobre eventos posteriores a la reacción cortical, que da lugar a la formación de la membrana de fertilización(AU)