Interacción entre la variabilidad térmica y la exposición a pesticidas sobre la locomoción, tasa metabólica, rasgos celulares y bioquímicos de la rana invasora Xenopus laevis

Abstract

A medida que las temperaturas medias y la fluctuación térmica aumenten en una escala global, es probable que las poblaciones de plagas crezcan y expandan sus áreas de distribución, incrementando la necesidad del uso de agroquímicos como los pesticidas. Los anfibios son un grupo muy sensibles a estas perturbaciones ambientales, lo que ha contribuido a la creciente disminución de sus poblaciones naturales. Sin embargo, el efecto combinado de estos estresores y de su variabilidad, sobre la fisiología energética, capacidad detoxificadora e inmunológica ha sido poco explorada. Este estudio evaluó la respuesta de la rana de uñas africana (Xenopus laevis) expuesta a un régimen de variación térmica combinado con clorpirifós, un insecticida organofosforado ampliamente utilizado en Chile. Individuos adultos (n = 20) se expusieron a dos concentraciones de clorpirifós (0 y 1 μg/L) y a dos tratamientos térmicos (constante [23 ± 0,5°C] y variable [23 ± 7°C]). Junto con esto, se estimó la tasa metabólica, la respuesta locomotora, la actividad enzimática de la acetilcolinesterasa, la capacidad detoxificadora a partir de la sensibilidad al CPF-oxon de las esterasas butirilcolinesterasa y carboxilesterasa, la capacidad antioxidante total, la peroxidación lipídica y el perfil leucocitario de los individuos. Encontramos que el pesticida fue el factor que más afectó a los biomarcadores, mostrando una disminución en la locomoción, metabolismo, defensas antioxidantes y la enzima butirilcolinesterasa. Además, se encontró que el índice de estrés inmunológico y el índice de equilibrio oxidativo fueron mayores en los grupos expuestos a ambos estresores. En conclusión, estos resultados enfatizan la importancia de considerar ambos factores ambientales al evaluar los efectos de los pesticidas en organismos ectotermos ya que tanto el aumento de las temperaturas medias como la variabilidad térmica pueden intensificar los efectos adversos de los pesticidas en los anuros de vida libre.

As average temperatures and thermal fluctuations increase on a global scale, pest populations are likely to grow and expand their distribution areas, increasing the need for agrochemicals such as pesticides. Amphibians are a group highly sensitive to these environmental disturbances, which has contributed to the ongoing decline of their natural populations. However, the combined effect of these stressors and their variability on energy physiology, detoxification capacity, and immune function has been little explored. This study evaluated the response of the African clawed frog (Xenopus laevis) exposed to a thermal variation regime combined with chlorpyrifos, a widely used organophosphate insecticide in Chile. Adult individuals (n = 20) were exposed to two concentrations of chlorpyrifos (0 and 1 μg/L) and two thermal treatments (constant [23 ± 0.5°C] and variable [23 ± 7°C]). In addition, metabolic rate, locomotor response, acetylcholinesterase enzymatic activity, detoxification capacity based on sensitivity to CPF-oxon of butyrylcholinesterase and carboxylesterase, total antioxidant capacity, lipid peroxidation, and leukocyte profile of the individuals were estimated. We found that the pesticide was the factor that most affected the biomarkers, showing a decrease in locomotion, metabolism, antioxidant defenses, and butyrylcholinesterase enzyme activity. Furthermore, the immunological stress index and oxidative balance index were higher in the groups exposed to both stressors. In conclusion, these results emphasize the importance of considering both environmental factors when assessing the effects of pesticides on ectothermic organisms, as both the increase in average temperatures and thermal variability can intensify the adverse effects of pesticides on free-living anurans.