Biomarcadores para estimar la capacidad adaptativa de la anémona Bunodosoma cavernatum: propuesta como modelo de vulnerabilidad Pubblico Deposited
Global warming has altered ocean wave and climate patterns, causing damage to marine organisms, such as sea anemones. These organisms employ biological strategies to survive, including tissue repair and protein synthesis. We propose that the biological responses to injury, at the morphological, tissue, and protein levels, demonstrate the anemones adaptive capacity to cope with environmental damage, and we aim to propose a vulnerability model. Therefore, the objective of this research was to use morphological, tissue, and protein biomarkers in sea anemones to estimate their adaptive capacity and incorporate these findings into the vulnerability model. To achieve this objective, sea anemones from Tecolutla, Veracruz, Mexico were selected due to the environmental conditions there, which closely resemble the variations these anemones encounter in their natural habitat. The anemones were placed in a controlled artificial environment for maintenance and subjected to gradual temperature changes in order to induce sedation. To assess their tissue repair capacity, an initial biopsy was taken from the column region (T0), followed by additional biopsies from different groups at 8, 24, 48, and 72 hours. Morphological changes in the wound region were documented through photography. Additionally, the biopsies were analyzed at both tissue and protein levels. At the tissue level, three biomarkers were quantified: cell accumulation (inflammation), de novo connective tissue formation (fibrosis), and the appearance of new muscle structures (muscle regeneration). At the protein level, the biopsies' proteomic profiles were characterized using mass spectrometry. Biological responses (morphological, tissue, and protein changes) were then linked to the adaptive capacity, exposure, and sensitivity parameters to generate a data matrix for calculating vulnerability. As a result, we characterized the basal state of the anemones and compared it to the changes observed in response to wound. All anemones formed scars after 72 hours. At 8 hours post-injury, cell clusters were observed in the biopsy, while changes in connective tissue were evident at all experimental time points. Muscle network restructuring was specifically noted in the 72 hours biopsy. The proteomic analysis revealed the presence of over 100 proteins, many of which are enzymatic. These enzymatic proteins provided valuable insights into metabolic, physiological, and pathological processes. Seven enzymes were directly associated with tissue biological responses namely, inflammation, fibrosis, and muscle regeneration. Finally, the biomarkers were integrated to evaluate adaptive capacity, sensitivity, and exposure for each time point, enabling the calculation of vulnerability. The results indicated that the anemone's vulnerability to injury was highest at the shortest experimental time (T 08 = 5.67) and lowest at the longest time (T 72 = -0.11). In this study, the biological responses, such as inflammation, fibrosis, and muscle network restructuring, reflected a clear pattern during tissue repair in the anemone. These tissue responses are directly linked to the function of certain enzymatic proteins, which regulate the tissue repair processes. Although the relationship between morphological, tissue, and protein responses in sea anemones has been little studied, our findings reveal important biological processes involved in tissue repair. The use of vulnerability models is recommended for generating environmental stress scenarios and providing crucial data to address the ongoing climate crisis. Key words: Biological Responses, Wound, Tissular Reparation, Adaptive Capacity, Vulnerability
El calentamiento global ha modificado los patrones climáticos y de oleaje del mar, provocando daños en los organismos marinos, como las anémonas de mar. Las anémonas emplean estrategias biológicas para sobrevivir, como la reparación de tejidos y la síntesis de proteínas. Nosotros proponemos que las respuestas biológicas ante una herida, a nivel morfológico, tisular y proteínicos, evidencia la capacidad adaptativa de la anémona, que le permiten hacer frente al daño ambiental y proponer un modelo de vulnerabilidad. Por ello el objetivo de esta investigación fue utilizar biomarcadores morfológicos, tisulares y proteínicos en la anémona de mar, para estimar la capacidad adaptativa y proponerla dentro del modelo de vulnerabilidad. Para abordar este objetivo, se utilizaron anémonas de mar de Tecolutla, Veracruz, México, debido a que sus condiciones ambientales son representativas de las variaciones que estas anémonas experimentan en su hábitat natural. Las anémonas fueron colocadas en un medio artificial controlado para su mantenimiento y se les sometió a cambios graduales de temperatura con el fin de inducir la sedación. Para evaluar la capacidad de reparación tisular, se tomó una primera biopsia en la región de la columna (T0) y posteriormente una segunda biopsia en diferentes grupos representando las 8, 24, 48 y 72 h. Se fotodocumentaron los cambios morfológicos en la región de la herida. Adicionalmente, se analizaron las biopsias a nivel tisular y proteínico. Por un lado, se cuantificaron tres biomarcadores a nivel tisular: el cúmulo celular, el tejido conectivo de novo y la aparición de nuevas estructuras musculares, que representan respectivamente la inflamación, fibrosis y regeneración muscular. Por otro lado, se caracterizó el perfil proteómico de las biopsias utilizando espectrometría de masas. Finalmente, se asociaron las respuestas biológicas (morfológicas, tisulares y proteínicas) con la definición de cada parámetro de capacidad adaptativa, exposición y sensibilidad, para generar una matriz de datos y calcular la vulnerabilidad. Como resultado, caracterizamos el estado basal de las anémonas y lo comparamos contra los cambios ante la herida. Todos los organismos generaron una cicatriz después de las 72h. Se observaron cúmulos celulares en la biopsia a las 8 h posterior a la herida, cambios en el tejido conectivo en todos los tiempos experimentales, y reestructuración de la red muscular específicamente en la biopsia de 72 h. El análisis proteómico reveló la presencia de un centenar de proteínas, de las cuales, las proteínas enzimáticas dieron información valiosa de procesos metabólicos, fisiológicos y patológicos. Se asociaron siete enzimas que estuvieron implicadas directamente con las respuestas biológicas tisulares (inflamación, fibrosis y regeneración muscular). Finalmente, para calcular la vulnerabilidad se integraron los biomarcadores ya mencionados para evaluar la capacidad adaptativa, sensibilidad y exposición para cada tiempo. La vulnerabilidad de la anémona ante una herida, indicó que a menor tiempo experimental (T 08) el organismo es más vulnerable (5.67), y a mayor tiempo experimental (T 72) es menos vulnerable (-0.11). En este trabajo las respuestas biológicas, inflamación, fibrosis y reestructuración de la red muscular, reflejaron un patrón durante la reparación tisular en los tejidos en la anémona. El patrón de respuestas tisulares está directamente relacionado con la función de ciertas proteínas enzimáticas, mostrando que las respuestas proteínicas regulan los procesos de reparación tisular. La relación de las respuestas morfológicas, tisulares y proteínicas en anémonas ha sido poco estudiada, a pesar que revela procesos biológicos en la reparación tisular. Se recomienda la utilización de los modelos de vulnerabilidad con el propósito de generar escenarios del estrés ambiental e información para enfrentar la crisis climática. Palabras Clave: Respuestas Biológicas, Herida, Reparación tisular, Capacidad Adaptativa, Vulnerabilidad.
Le relazioni
| In Impostazione amministrativa: |
|---|
descrizioni
| nome attributo | Valori |
|---|---|
| Creador | |
| Contributori | |
| Tema | |
| Editor | |
| Idioma | |
| Parola chiave | |
| Año de publicación |
|
| Tipo de Recurso | |
| Derechos | |
| División académica | |
| Línea académica | |
| Licencia |
