Bioensayo

BIOENSAYOS
Términos generales
ACLIMATAR: acostumbrar a los organismos a ciertas condiciones
ambientales.
RESPUESTA: medición del efecto biológico (muerte, cambios en
reproducción, crecimiento)
CONTROL: organismos expuestas a agua de dilución sola o el
agua natural al que están normalmente expuestos, o a ambas.
ENSAYO PRELIMINAR: prueba destinada a establecer
aproximadamente la toxicidad de una solución. Las
concentraciones se separan exponencialmente (1, 10, 100) y la
exposición es de 8 a 24 h.
ENSAYO DEFINITIVO: prueba diseñada para establecer la
concentración a la que se produce la reacción final buscada.
PRUEBA ESTATICA: aquella en que las soluciones y los
organismos estudiados se colocan en cámaras y se mantienen allí
todo el tiempo que dura la prueba.
PRUEBA DE RECIRCULACION: prueba estática con circulación
de la solución en estudio a través de cámaras a fin de mantener la
calidad del agua.
PRUEBA DE RENOVACION: prueba estática con recambio de
parte de las soluciones a las que están expuestos los organismos.
PRUEBA DE FLUJO CONTINUO. Prueba en la cual la solución
se reemplaza continuamente durante el tiempo que dure el
bioensayo.
PRUEBA IN SITU: bioensayo que se lleva a cabo en el ecosistema
de donde provienen los organismos
Selección de los organismos de prueba:
1. El organismo debe ser representativo de un grupo ecológico
importante
2. El organismo ocupa una posición dentro de una trama trófica
precedente al hombre o alguna otra especie de importancia.
3. Amplia disponibilidad, accesible para pruebas de laboratorio,
de fácil mantenimiento u de poblaciones genéticamente estables
4. Amplio conocimiento de la fisiología, genética, taxonomía y
ecología del organismo.
Organismos usados en bioensayos
a) Bacteria: Photobacterium
b) Algas: Selenastrum, Chlorella
c) Plantas: varias plantas que se cultivan (terrestres), Chichicastle
(acuáticas)
d) Insectos terrestres: cucarachas, moscas, acaros
e) Acuáticos:
• Oligoquetos benticos
• Moluscos
•Zooplancton: (Daphnia, Ceriodaphnia)
• Larvas de insectos (Chironomidos, mosquitos)
• Crustáceos (anfípodos, camarones, langostinos)
f) Vertebrados:
• Terrestres: Mamíferos (rata, conejo, conejillo de indias, hamster;
mink, huron),Aves (pollo, faisan, codornis)
• Acuáticos: Peces
Uso de las pruebas de toxicidad
Las pruebas de toxicidad son útiles para determinar:
1. Factores favorables y desfavorables del ambiente (O.D., T°C,
pH, etc.)
2. Efectos de los factores ambientales sobre la toxicidad de
contaminantes
3. Toxicidad de los contaminantes sobre una determinada especie
4. Sensibilidad de los organismos acuáticos
5. Magnitud que ha de tener el tratamiento de los desechos para no
causar efectos negativos sobre los organismos.
6. Efectividad de estos métodos de tratamiento
7. Concordancia entre las normas de calidad de agua y los
permisos de descarga.
8. Las pruebas de toxicidad aguda tienen cierto poder predictivo
( a través de un factor de aproximación):
• 0.01 toxicidad ambiental
• 0.001 toxicidad humana
• 1x10-6 cáncer
9. Las CL50 son interpretables desde el punto de vista legal.
Relaciones Dosis-Respuesta
Categorías por tiempo:
• Mamíferos/Humanos:
 Agudos (usualmente < 24 h, una sola dósis)
 Subagudo (usualmente < 30 d; dosis continua
o repetida)
 Subcrónico (usualmente 1-3 meses; dosis
continua o repetida)
 Crónico (usualmente 3 meses; dosis
continua o repetida)
Ecológicos:
•
Agudo (usualmente 96 h o menos;
mortalidad parámetro medido)
•
Crónico (> 10 % ciclo de vida;
parámetros subletales)
Categorías por la intensidad del
estímulo:
•
Letal (respuesta binomial cuantificable)
• Subletal (respuesta continua cuantificable, puede
provocar la muerte)
MORTALIDAD: Frecuencia o proporción. Una población
experimenta mortalidad, los individuos mueren.
TOLERANCIA: habilidad del individuo para enfrentarse
a un estrés fisiológico de cierta intensidad y duración.
Debido a que existe variabilidad entre los individuos, las
poblaciones exhiben una distribución de tolerancia. Útil
para la evaluación de riesgo.
El parámetro que generalmente se calcula en los
bioensayos de toxicidad aguda es una estimación de la
intensidad/duración del estímulo que provoca una
respuesta en 50% de la población (estimado más preciso
en una distribución de frecuencias)
Terminología basada en la estimación de la respuesta del 50% de la población
expuesta:
Subfijo Prefijo
(L)etal
(D)osis
(E)fecto (C oncentración
(I)nhibición
(T)iempo
v.g. DL50, CL50, CE50, CI50, TE50, TL50
También se puede expresar como: CLx, donde x es cualquier porcentaje >0 y
< 100 (CL25, CI01)
Prueba de toxicidad: para determinar la relación entre la
dosis (o concentración o tiempo) y la respuesta. Relación
dosis-respuesta.
Bioensayo: Una prueba de toxicidad usada para
determinar la dosis o concentración de un tóxico que
provoca una cierta respuesta en una colección de
organismos.
Relaciones dosis-respuesta: tipo de relaciones (v.g.
dosis-dependiente), puede ser categorizada por individuo
o por población y también por si el material es o no
esencial:
Dosis-respuesta de base individual: Respuesta de
un individuo a dosis variables (o concentraciones)
de un material, y exhibe una respuesta gradual
(rango continuo de efectos). Concepto de
“UMBRAL” (mínima dosis que causa un efecto
cuantificable). El diagrama muestra una respuesta a
un compuesto esencial (a) y otro no esencial (b).
D
A
Probit
Mortality
B
* * *
C
Log 10 Concentration
A y B - pueden ocurrir si los organismos de prueba están en malos condiciones
(stress, mal aclimatado o si las cámaras de prueba están contaminadas).
A - también puede ocurrir si las concentraciones fueron muy elevadas.
B - se puede dar si los organismos están enfermos y el compuesto no es tóxico.
C - ocurre cuando el compuesto no es tóxico o bien cuando las concentraciones
son muy bajas.
D - (patrón bimodal)puede ocurrir por varias razones: debido a problemas
técnicos, diferencias de edad o tamaño, sexo, maduración gonádica, estadio
reproductivo, condiciones de salud, etc. (zonas en las cuales la prueba deberá
ser repetida)
E
F
G
E - puede ocurrir cuando el agua de dilución contiene algún
compuesto que al interaccionar con el tóxico produce un efecto
antagónico.
F - puede ocurrir cuando el agua de dilución contiene algún compuesto
que al interaccionar con el tóxico produce un efecto sinergístico.
G - puede ser obtenido si el agua de dilución contiene materiales
tóxicos pero el compuesto que se está probando no lo es. También se
puede presentar si los organismo son sometidos a un choque osmótico.
Bioensayo subletal
Es común medir respuestas como crecimiento y reproducción. Para
poder reportar los resultados de éste tipo (respuestas contínuas):
1. Exponer a los organismos a un diferentes concentraciones de un
tóxico (dentro de un rango) y medir el efecto.
2. Usar ANOVA para analizar los datos (diferencias entre
promedios)
3. Nivel más alto que no es diferente del control = Concentración de
Efecto No Observable (NOEC) o Nivel de Efecto No Observable
(NOEL).
4. Nivel más bajo que es diferente del control = Concentración de
Efecto Observable más bajo (LOEC o LOEL)
• Con estos datos se puede saber que el efecto comienza a
manifestarse en algún punto entre el NOEC y el LOEC.
• Esto se reporta como Concentración Máxima Aceptable el Tóxico
(MATC) y es el rango de la NOEC a la LOEC (v.g. MATC = 0.1 0.5 mg/L)
• También se puede reportar el Valor Crónico (ChV) el cual es un
promedio geométrico entre la NOEC y la LOEC:
ln(ChV)= (ln(NOEC)+ln(LOEC))/2
Método de interpolación (Icp; no paramétrico)
Actualmente la U.S. EPA recomienda el uso de la CI25 como el
parámetro de efecto a reportar en pruebas crónicas o subletales.
• Dependiente del diseño del experimento
• No se usan todos los datos para su cálculo