da Silva Pinto, Thandy JunioMartínez Guitarte, José LuisAmaral Dias, MarianaMontagner, Cassiana CarolinaGaeta Espindola, Evaldo LuizMuñiz González, Ana BelénElsevier2025-01-292025-01-292024-09Junio da Silva Pinto,Thandy, Martínez-Guitarte,José-Luis, Amaral Dias,Mariana,Montagner, Cassiana Carolina,Luiz Gaeta Espindola, Evaldo, Muñiz-González, Ana-Belén "New insights about the toxicity of 2,4-D: Gene expression analysis reveals modulation on several subcellular responses in Chironomus riparius",Pesticide Biochemistry and Physiology,Volume 204,2024,106088,https://doi.org/10.1016/j.pestbp.2024.106088.ISSN 0048-3575https://doi.org/10.1016/j.pestbp.2024.106088https://hdl.handle.net/20.500.14468/25646The registered version of this article, first published in “Pesticide Biochemistry and Physiology,Volume 204, 2024, 106088,", is available online at the publisher's website: Elsevier, https://doi.org/10.1016/j.pestbp.2024.106088Herbicides are the main class of pesticides applied in crops and are capable of polluting the surrounding freshwater system; thus, understanding their impact on non-target species, whose mechanism of action is not described, helps to elucidate the real risks of these pollutants to the environment. 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) is frequently detected in water and, due to its persistence, poses a risk to wildlife. In this way, the present work aimed to describe the implication of exposure to concentrations of 2,4-D already reported in aquatic environments in several physiological mechanisms of C. riparius at molecular and biochemical levels. To achieve this, bioassays were conducted with fourth instar larvae exposed to three concentrations of 2,4-D (0.1, 1.0, and 7.5 μg L 1). Larvae were collected after 24 and 96 h of exposure, and the expression of 42 genes, related to six subcellular mechanisms, was assessed by Real-Time PCR (RT-PCR). Besides, the activity of the enzymes catalase (CAT), glutathione S-transferase (GST), and acetylcholinesterase (AChE) was determined. The main metabolic route altered after exposure to 2,4-D was the endocrine system (mainly related to 20-hydroxyecdysone and juvenile hormone), confirming its endocrine disruptor potential. Four of the eleven stress response genes studied were down-regulated, and later exposure modulated DNA-repair genes suggesting genotoxic capacity. Moreover, only one gene from each detoxification phase was modulated at short exposure to 1.0 μg L 1. The molecular responses were not dose-dependent, and some early responses were not preserved after 96 h, indicating a transient response to the herbicide. Exposure to 2,4-D did not alter the activity of CAT, GST, and AChE enzymes. The responses described in this study reveal new mechanistic pathways of toxicity for 2,4-D in non-target organisms and highlight potential ecological consequences for chironomids in aquatic systems at the edges of agricultural fields.Los herbicidas son la principal clase de pesticidas aplicados en cultivos y son capaces de contaminar el sistema de agua dulce circundante; por lo tanto, comprender su impacto en especies no objetivo, cuyo mecanismo de acción no está descrito, ayuda a dilucidar los riesgos reales de estos contaminantes para el medio ambiente. El ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) se detecta frecuentemente en el agua y, debido a su persistencia, supone un riesgo para la vida silvestre. De esta manera, el presente trabajo tuvo como objetivo describir la implicación de la exposición a concentraciones de 2,4-D ya reportadas en ambientes acuáticos en varios mecanismos fisiológicos de C. riparius a niveles moleculares y bioquímicos. Para lograrlo, se realizaron bioensayos con larvas de cuarto estadio expuestas a tres concentraciones de 2,4-D (0,1, 1,0 y 7,5 μg L −1 ). Las larvas se recolectaron después de 24 y 96 h de exposición, y se evaluó la expresión de 42 genes, relacionados con seis mecanismos subcelulares, mediante PCR en tiempo real (RT-PCR). Además, se determinó la actividad de las enzimas catalasa (CAT), glutatión S-transferasa (GST) y acetilcolinesterasa (AChE). La principal ruta metabólica alterada después de la exposición a 2,4-D fue el sistema endocrino (relacionado principalmente con 20-hidroxiecdisona y hormona juvenil), lo que confirma su potencial disruptor endocrino. Cuatro de los once genes de respuesta al estrés estudiados fueron regulados a la baja, y la exposición posterior moduló los genes de reparación del ADN, lo que sugiere capacidad genotóxica. Además, solo un gen de cada fase de desintoxicación fue modulado en una exposición corta a 1,0 μg L −1 . Las respuestas moleculares no fueron dosis dependientes, y algunas respuestas tempranas no se conservaron después de 96 h, lo que indica una respuesta transitoria al herbicida. La exposición al 2,4-D no alteró la actividad de las enzimas CAT, GST y AChE. Las respuestas descritas en este estudio revelan nuevas vías mecanísticas de toxicidad del 2,4-D en organismos no objetivo y destacan posibles consecuencias ecológicas para los quironómidos en sistemas acuáticos en los bordes de los campos agrícolas.eninfo:eu-repo/semantics/openAccess32 Ciencias Médicas ::3206 Ciencias de la Nutrición ::3206.03 Sustancias tóxicas naturales23 Química::2302 Bioquímica31 Ciencias Agrarias::3101 Agroquímica::3101.06 HerbicidasartículoEndocrine disruptorEnzyme activityAuxin herbicideRT-PCRDisruptor endocrinoActividad enzimáticaHerbicida auxínicoPCR en tiempo real