El mapeo regional de la absorción de herbicidas en el suelo es esencial para la evaluación de riesgos. Sin embargo, realizar una cuantificación analítica del coeficiente de adsorción (Kd) en estudios a gran escala es demasiado costoso; por lo tanto, surge una pregunta de investigación sobre la bondad de la predicción espacial de Kd a partir del muestreo. La aplicación de una regresión bayesiana espacial (BR) es una técnica más nueva en las ciencias agrícolas y de recursos naturales que permite convertir muestras espacialmente discretas en mapas que cubren dominios espaciales continuos. El objetivo de este trabajo fue revelar la absorción de herbicidas en el suelo a escala de paisaje mediante el desarrollo de un modelo BR predictivo. Integramos un gran conjunto de covariables auxiliares del suelo y el clima de sitios con mediciones de Kd en un modelo mixto espacial que incluye efectos aleatorios del sitio. Los modelos se ajustaron utilizando glifosato y atrazina Kds, determinados en 80 y 120 sitios, respectivamente, del centro de Argentina. Para la evaluación del modelo, se obtuvieron mediciones de errores de predicción globales y puntuales mediante validación cruzada; la variabilidad residual se estimó mediante bootstrap para comparar BR con kriging de regresión. Los resultados mostraron que las predicciones espaciales de BR superaron al kriging de regresión. El modelo Kd de glifosato (error de predicción cuadrático medio, 13% de la media) incluía óxidos de aluminio, pH y contenido de arcilla, mientras que el modelo Kd de atrazina dependía en gran medida del carbono orgánico del suelo y la arcilla y de las variables climáticas relacionadas con la disponibilidad de agua (valores radiculares). error de predicción cuadrático medio, 27%). El modelado espacial de un proceso edáfico complejo como la absorción de herbicidas en los suelos mejoró las interpretaciones ambientales. Un enfoque eficiente para el mapeo espacial proporciona una perspectiva moderna sobre el estudio de la absorción de herbicidas en el suelo.

Regional mapping herbicide sorption to soil is essential for risk assessment. However, conducting analytical quantification of adsorption coefficient (Kd) in large-scale studies is too costly; therefore, a research question arises on goodness of Kd spatial prediction from sampling. The application of a spatial Bayesian regression (BR) is a newer technique in agricultural and natural resources sciences that allows converting spatially discrete samples into maps covering continuous spatial domains. The objective of this work was to unveil herbicide sorption to soil at a landscape scale by developing a predictive BR model. We integrated a large set of ancillary soil and climate covariables from sites with Kd measurements into a spatial mixed model including site random effects. The models were fitted using glyphosate and atrazine Kds, determined in 80 and 120 sites, respectively, from central Argentina. For model assessment, measurements of global and point-wise prediction errors were obtained by cross-validation; residual variability was estimated by bootstrap to compare BR with regression kriging. Results showed that the BR spatial predictions outperformed regression kriging. The glyphosate Kd model (root mean square prediction error, 13% of the mean) included aluminum oxides, pH, and clay content, whereas the atrazine Kd model strongly depended on soil organic carbon and clay and on climatic variables related to water availability (root mean square prediction error, 27%). Spatial modeling of a complex edaphic process as herbicide sorption to soils enhanced environmental interpretations. An efficient approach for spatial mapping provides a modern perspective on the study of herbicide sorption to soil.

La exposición a pesticidas está asociada con muchos resultados de salud a largo plazo; los posibles mecanismos subyacentes no están bien establecidos para la mayoría de las asociaciones. Las modificaciones epigenéticas, como la metilación del ADN, pueden contribuir. Los pesticidas individuales pueden estar asociados con patrones específicos de metilación del ADN, pero ningún estudio de asociación del epigenoma (EWAS) ha evaluado la metilación en relación con pesticidas individuales. Realizamos un EWAS de metilación del ADN en relación con varios ingredientes activos de plaguicidas. El Estudio de Salud Pulmonar Agrícola es un estudio de casos y controles de asma, anidado dentro del Estudio de Salud Agrícola. Analizamos la metilación del ADN en sangre medida con la matriz EPIC de Illumina en 1170 agricultores varones de ascendencia europea. Para los pesticidas que aún están en el mercado en el momento de la extracción de sangre (2009-2013), evaluamos nueve ingredientes activos para los cuales al menos 30 participantes informaron el uso pasado y actual (en los últimos 12 meses), así como siete organoclorados prohibidos con al menos 30 participantes reportando el uso pasado. Usamos una regresión lineal robusta para comparar la metilación en sitios individuales de C-fosfato-G (CpG) entre usuarios de un pesticida específico con nunca usuarios. Utilizando la tasa de error familiar (p<9×10−8) o la tasa de descubrimiento falso (FDR<0.05), identificamos 162 CpG diferencialmente metilados en 8 de los 9 ingredientes activos actualmente comercializados (acetoclor, atrazina, dicamba, glifosato, malatión , metolacloro, mesotriona y picloram) y un organoclorado prohibido (heptacloro). Los CpG metilados diferencialmente eran exclusivos de cada ingrediente activo, y en la mayoría se observó una relación dosis-respuesta con los días de uso durante toda la vida. Se enriquecieron importantes CpG para motivos de transcripción y el 28 % de los CpG se asociaron con la expresión del gen cis en sangre total, lo que respalda los efectos funcionales de los hallazgos. Corroboramos una asociación previamente informada entre el diclorodifeniltricloroetano (prohibido en los Estados Unidos en 1972) y la aceleración de la edad epigenética. Identificamos la metilación diferencial para varios ingredientes activos en agricultores varones de ascendencia europea. Estos pueden servir como biomarcadores de exposición crónica y podrían informar mecanismos de resultados de salud a largo plazo por exposición a pesticidas.

Pesticide exposure is associated with many long-term health outcomes; the potential underlying mechanisms are not well established for most associations. Epigenetic modifications, such as DNA methylation, may contribute. Individual pesticides may be associated with specific DNA methylation patterns but no epigenome-wide association study (EWAS) has evaluated methylation in relation to individual pesticides. We conducted an EWAS of DNA methylation in relation to several pesticide active ingredients. The Agricultural Lung Health Study is a case–control study of asthma, nested within the Agricultural Health Study. We analyzed blood DNA methylation measured using Illumina’s EPIC array in 1,170 male farmers of European ancestry. For pesticides still on the market at blood collection (2009–2013), we evaluated nine active ingredients for which at least 30 participants reported past and current (within the last 12 months) use, as well as seven banned organochlorines with at least 30 participants reporting past use. We used robust linear regression to compare methylation at individual C-phosphate-G sites (CpGs) among users of a specific pesticide to never users. Using family-wise error rate (p<9×10−8) or false-discovery rate (FDR<0.05), we identified 162 differentially methylated CpGs across 8 of 9 currently marketed active ingredients (acetochlor, atrazine, dicamba, glyphosate, malathion, metolachlor, mesotrione, and picloram) and one banned organochlorine (heptachlor). Differentially methylated CpGs were unique to each active ingredient, and a dose–response relationship with lifetime days of use was observed for most. Significant CpGs were enriched for transcription motifs and 28% of CpGs were associated with whole blood cis-gene expression, supporting functional effects of findings. We corroborated a previously reported association between dichlorodiphenyltrichloroethane (banned in the United States in 1972) and epigenetic age acceleration. We identified differential methylation for several active ingredients in male farmers of European ancestry. These may serve as biomarkers of chronic exposure and could inform mechanisms of long-term health outcomes from pesticide exposure.

La atrazina es uno de los herbicidas ampliamente utilizados en el mundo y la mayoría de las investigaciones actuales sobre la toxicidad del desarrollo neurológico de la atrazina se han centrado en roedores o modelos de pez cebra in vivo, lo que resulta en un costo relativamente alto, un consumo de tiempo y un valor de traducción más bajo para identificar su peligro para el cerebro en desarrollo. Las principales iniciativas internacionales han impulsado la conversión de las pruebas tradicionales de toxicidad del desarrollo basadas en animales en ensayos in vitro que utilizan células humanas para detectar y predecir riesgos químicos para la salud. En este estudio, presentamos un modelo de diferenciación neuronal humana basado en células madre embrionarias humanas (hESC) que puede usarse para probar la toxicidad en diferentes etapas de diferenciación neuronal in vitro. hESC se diferenciaron en células madre neurales (NSC) y luego se diferenciaron terminalmente hacia neuronas mixtas y células gliales durante 21 días. Se examinaron los niveles de supervivencia celular, proliferación, ciclo celular, apoptosis y expresión génica. Nuestros resultados demostraron que la atrazina inhibió la proliferación de hESC y NSC, y mostró una sensibilidad tóxica diferente en estos dos tipos de células. Además, la atrazina bloqueó la fase G1 del ciclo celular del NSC a través de la regulación negativa de CCND1, CDK2 y CDK4, sin un efecto evidente sobre la apoptosis. Además, la atrazina frenó la diferenciación espontánea de EB y las neuronas inducidas por NSC y la diferenciación de células gliales. La atrazina alteró los niveles de expresión de genes de PAX6, TUBB3, NCAM1, GFAP, TH, NR4A1 y GRIA1. A partir de los datos que obtuvimos, reconocimos que el sistema dopaminérgico no era el único objetivo de la neurotoxicidad de la atrazina, las neuronas glutamatérgicas y los astrocitos también se vieron afectados negativamente.

Atrazine is one of the widely used herbicides in the world and most of the current researches on atrazine neurodevelopment toxicity have focused on rodents or zebrafish models in vivo, resulting in relatively high cost, time consumption, and lower translational value to identify its hazard for the developing brain. Major international initiatives have pushed forward to convert the traditional animal-based developmental toxicity tests to in vitro assays using human cells to detect and predict chemical health hazards. In this study, we presented a human neural differentiation model based on human embryonic stem cells (hESC) that can be used to test toxicity at different stages of neural differentiation in vitro. hESC were differentiated into neural stem cells (NSC) and then terminally differentiated towards mixed neurons and glial cells for 21 days. Cell survival, proliferation, cell cycle, apoptosis, and gene expression levels were examined. Our results demonstrated that atrazine inhibited the proliferation of hESC and NSC, and showed different toxic sensitivity on these two kinds of cells. Also, atrazine blocked the NSC cell cycle G1 phase via down-regulating CCND1, CDK2, and CDK4, with no obvious effect on apoptosis. In addition, atrazine curbed EB spontaneous differentiation and NSC-induced neurons and glia cells differentiation. Atrazine altered genes expression levels of PAX6, TUBB3, NCAM1, GFAP, TH, NR4A1, and GRIA1. From the data we obtained, we recognized that the dopaminergic system was not the only target of atrazine neurotoxicity, glutamatergic neurons and astrocytes were also adversely affected.

La atrazina es un herbicida comúnmente utilizado en cultivos para prevenir malezas de hoja ancha. La atrazina es un químico disruptor endocrino que se dirige principalmente al sistema neuroendocrino y los ejes asociados, especialmente como tóxico reproductivo a través de la atenuación de la hormona luteinizante (LH). Los niveles reglamentarios actuales para la exposición crónica se basan en niveles sin efectos adversos observados (NOAEL, por sus siglas en inglés) de estas alteraciones de la LH en estudios con roedores. La atrazina también se ha estudiado por sus efectos sobre el sistema nervioso central y la neurotransmisión. La Unión Europea (UE) reconoció los riesgos para la salud de la exposición a la atrazina como un problema de salud pública sin forma de contener la contaminación del agua potable. Como tal, la UE prohibió el uso de atrazina en 2003. Estados Unidos volvió a aprobar recientemente el uso de atrazina en el otoño de 2020. Las investigaciones han demostrado que existe una amplia gama de efectos adversos para la salud que se observan en múltiples modelos, tiempos de exposición y períodos de exposición. lo que lleva a la disfunción en muchos sistemas diferentes en el cuerpo y la mayoría apunta a un objetivo neuroendocrino de toxicidad. Existe evidencia de diafonía entre sistemas que pueden verse afectados por la exposición a la atrazina, lo que provoca una disfunción generalizada y conduce a cambios en el comportamiento, incluso sin un vínculo directo con el hipotálamo. Por lo tanto, el mecanismo hipotético de toxicidad de la alteración endocrina y la neurotoxicidad de la atrazina puede describirse como una red de vías que se ven influenciadas por los cambios que ocurren en cada uno y sus múltiples bucles de retroalimentación, y se necesita más investigación para refinar los NOAEL para resultados neurotóxicos.

Atrazine is an herbicide commonly used on crops to prevent broadleaf weeds. Atrazine is an endocrine-disrupting chemical mainly targeting the neuroendocrine system and associated axes, especially as a reproductive toxicant through attenuation of the luteinizing hormone (LH). Current regulatory levels for chronic exposure are based on no observed adverse effect levels (NOAELs) of these LH alterations in rodent studies. Atrazine has also been studied for its effects on the central nervous system and neurotransmission. The European Union (EU) recognized the health risks of atrazine exposure as a public health concern with no way to contain contamination of drinking water. As such, the EU banned atrazine use in 2003. The United States recently reapproved atrazine's use in the fall of 2020. Research has shown that there is a wide array of adverse health effects that are seen across multiple models, exposure times, and exposure periods leading to dysfunction in many different systems in the body with most pointing to a neuroendocrine target of toxicity. There is evidence of crosstalk between systems that can be affected by atrazine exposure, causing widespread dysfunction and leading to changes in behavior even with no direct link to the hypothalamus. The hypothetical mechanism of toxicity of atrazine endocrine disruption and neurotoxicity can therefore be described as a web of pathways that are influenced through changes occurring in each and their multiple feedback loops with further research needed to refine NOAELs for neurotoxic outcomes.

El objetivo principal del presente estudio fue determinar si la exposición prenatal a la atrazina podría afectar el descenso de los testículos y la masculinización del pene. Se ha demostrado que la atrazina tiene una variedad de actividades de alteración endocrina y toxicidades reproductivas. Sin embargo, los efectos de la exposición prenatal a la atrazina sobre las malformaciones genitales de los hijos varones, como el hipospadias y la criptorquidia, siguen sin comprenderse bien. En este estudio, se alimentaron por sonda a ratones ICR preñados desde el día 12,5 al 16,5 de gestación con diferentes dosis de atrazina. Aunque no se observó ningún signo de toxicidad sistémica en los cachorros machos F1, la exposición prenatal a 100 mg/kg/día de atrazina afectó la morfología del pene, la posición del meato uretral y el descenso de los testículos, y redujo la distancia anogenital y el tamaño del pene en los cachorros machos F1 del día 21 posnatal. El estudio comparativo con un antagonista del receptor de andrógenos (AR), vinclozolina, sugirió que estos efectos de la atrazina en el desarrollo genital masculino pueden no deberse al antagonismo de AR. Los resultados también revelaron que la exposición a la atrazina redujo significativamente los niveles de testosterona sérica materna, disminuyó la translocación nuclear AR y alteró los niveles de expresión de las redes de genes de desarrollo en el pene de ratones en desarrollo. La exposición a la atrazina también afectó la expresión del gen similar a la insulina 3 (Insl3) y esteroidogénico en el tracto reproductivo en desarrollo. Por lo tanto, nuestros datos indican que la exposición prenatal a la atrazina puede inducir hipospadias en ratones F1, probablemente a través de la interrupción de la producción de testosterona, la disminución de la acción de los andrógenos genómicos y luego la alteración de la expresión de genes de desarrollo durante la diferenciación sexual. Nuestros datos también sugieren que la exposición prenatal a la atrazina puede inducir criptorquidia en ratones F1, posiblemente a través de la regulación negativa de Insl3.

The main objective of the present study was to determine whether prenatal exposure to atrazine could affect testicle descent and penile masculinization. Atrazine has been demonstrated with a variety of endocrine disrupting activities and reproductive toxicities. However, the effects of prenatal atrazine exposure on male offspring's genital malformation, such as hypospadias and cryptorchidism, remain poorly understood. In this study, pregnant ICR mice were gavaged from gestational day 12.5-16.5 with different doses of atrazine. Although no sign of systemic toxicity was observed in F1 male pups, prenatal exposure to 100 mg/kg/day atrazine affected penile morphology, urethral meatus position and descent of testis, and reduced anogenital distance and penile size in postnatal day 21 F1 male pups. The comparative study with an androgen receptor (AR) antagonist vinclozolin suggested that these effects of atrazine on male genital development may not be through antagonism of AR. The results also revealed that atrazine exposure significantly reduced maternal serum testosterone levels, decreased AR nuclear translocation, and altered the expression levels of developmental gene networks in developing penis of mice. Atrazine exposure also affected the expression of insulin-like 3 (Insl3) and steroidogenic gene expression in developing reproductive tract. Therefore, our data indicate that prenatal atrazine exposure can induce hypospadias in F1 mice, likely through disruption of testosterone production, decreasing genomic androgen action, and then altering expression of developmental genes during sexual differentiation. Our data also suggest that prenatal atrazine exposure can induce cryptorchidism in F1 mice, possibly through down regulation of Insl3.

La atrazina se considera un disruptor endocrino ambiental potencial y exhibe varios efectos tóxicos en los animales. Tiene un gran impacto en los ecosistemas acuáticos, pero existen pocos estudios sobre su inmunotoxicidad en crustáceos. En el presente estudio, se utilizaron Procambarus clarkii para evaluar la toxicidad inmunitaria después de la exposición a 0,5 mg/L y 5 mg/L de atrazina. Se observó una disminución significativa en el recuento total de hemocitos (THC) con una exposición de 5 mg/l de atrazina durante todo el experimento. Las actividades de las enzimas antioxidantes, incluidas la superóxido dismutasa (SOD), la peroxidasa (POD) y la catalasa (CAT), se inhibieron significativamente, pero el contenido de especies reactivas de oxígeno (ROS) y malondialdehído (MDA) aumentaron, lo que indica el estrés oxidativo potencial. . El análisis de la respuesta integrada de biomarcadores (IBR) mostró la inducción de biomarcadores de estrés oxidativo y la inhibición de antioxidantes. Después de una exposición de 5 mg/L de atrazina durante 144 h, la integridad del hepatopáncreas del cangrejo de río se destruyó con la desaparición de las conexiones entre los túbulos y el aumento de las vacuolas de los túbulos hepáticos. Se midieron los niveles de expresión relativos de diferentes genes inmunes en el hepatopáncreas después de la exposición a la atrazina. La mayoría de estos genes fueron suprimidos y exhibieron un cierto efecto dependiente de la dosis. Los resultados de la replicación del virus del síndrome de la mancha blanca del cangrejo de río (WSSV) mostraron que la cantidad de virus en el músculo era significativamente mayor y exhibió una tasa de mortalidad más alta en el grupo de 5 mg/L que en otros grupos. El presente estudio determinó el impacto de la exposición a la atrazina en los brotes de WSSV y también proporciona una base importante para evaluar más a fondo la aparición de pesticidas en las enfermedades de P. clarkii.

Atrazine is considered as a potential environmental endocrine disruptors and exhibits various toxic effects on animals. It has a great impact in the aquatic ecosystems, but there are few studies on its immunotoxicity in crustaceans. In the present study, the Procambarus clarkii were utilized to assess the immune toxicity after 0.5 mg/L and 5 mg/L atrazine exposure. A significant decrease in total hemocytes count (THC) was observed at 5 mg/L atrazine exposure throughout the experiment. The activities of antioxidant enzymes including superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POD) and catalase (CAT) were significantly inhibited, but the content of reactive oxygen species (ROS) and malondialdehyde (MDA) were up-regulated, indicating the potential oxidative stress. The analysis of the integrated biomarker response (IBR) showed the induction of oxidative stress biomarkers and the inhibition of antioxidants. After 5 mg/L atrazine exposure for 144 h, the integrity of crayfish hepatopancreas was destroyed with disappeared connections between tubules and increased liver tubules vacuoles. The relative expression levels of different immune genes in hepatopancreas after atrazine exposure were measured. Most of these genes were suppressed and exhibited a certain dose-dependent effect. The results of crayfish white spot syndrome virus (WSSV) replication shown the amount of virus in muscle was significantly higher and exhibited a higher mortality rate at 5 mg/L group than other groups. The present study determined the impact of atrazine exposure on WSSV outbreaks, and also provide an important basis for further assessing the occurrence of pesticides on diseases of P. clarkii.

El mijo perla (Pennisetum americanum (L.) K. Schum) ha demostrado ser una planta de remediación potencial de la contaminación causada por la atrazina. Las plantas utilizadas en la remediación pueden liberar exudados de raíces para comunicarse con los microorganismos de la rizosfera y acelerar la eliminación de contaminantes en el suelo. Sin embargo, la respuesta de los exudados de raíz de mijo perla bajo estrés con atrazina sigue sin estar clara. En este estudio, se realizaron experimentos hidropónicos en la Universidad Agrícola del Noreste, Harbin, China, para investigar la respuesta al estrés oxidativo y los cambios en la composición de los exudados de raíces en plantas de mijo perla que fueron expuestas a 19,4 mgL-1 de atrazina, en comparación con las no tratadas. control. El experimento se estableció en seis tratamientos con exposición sin atrazina por 2, 4 y 6 días (CK-2, CK-4, CK-6) y 19.4 mgL-1 de atrazina por 2, 4 y 6 días (AT-2, AT-4, AT-6), respectivamente. Los resultados sugieren que el crecimiento de las plántulas cambió ligeramente cuando se expusieron a la atrazina durante 2 días. El contenido de sustancias reactivas al ácido tiobarbitúrico expuesto a atrazina durante 6 días aumentó un 26% en comparación con el tratamiento que estuvo expuesto durante 2 días. Además, las especies reactivas de oxígeno en la planta de prueba obviamente aumentaron cuando se expusieron a la atrazina durante 6 días. Además, la actividad de la superóxido dismutasa aumentó de 30,82 ug-1 a 37,33 ug-1 en peso fresco después de 6 días de exposición a la atrazina. Los resultados de un análisis metabolómico no dirigido sugieren que el metabolismo de los carbohidratos, el metabolismo de los ácidos grasos y el metabolismo de los aminoácidos en el mijo perla se vieron obviamente afectados por el estrés oxidativo causado por la atrazina. Los contenidos de esfinganina y acetaldehído de metilimidazol en CK-6 aumentaron 5,14 veces y 2,05 veces, respectivamente, en comparación con los de CK-2. Además, los contenidos de semialdehído del ácido (S)-metilmalónico y ácido 1-pirrolina-2-carboxílico disminuyeron 0,56 veces y 0,5 veces, respectivamente, en comparación con el AT-6. Estos resultados sugieren fuertemente que los cambios observados en la composición de los exudados de las raíces en las plántulas de mijo perla pueden atribuirse al estrés oxidativo causado por la atrazina.

Pearl millet (Pennisetum americanum (L.) K. Schum) has been proven as a potential remediation plant of the pollution caused by atrazine. Plants used in remediation can release root exudates to communicate with rhizosphere microorganisms and accelerate the removal of pollutants in soil. However, the response of pearl millet root exudates under atrazine stress has remained unclear. In this study, hydroponic experiments were conducted at Northeast Agricultural University, Harbin, China, to investigate the oxidative stress response and the changes in composition of root exudates in pearl millet plants that were exposed to 19.4 mgL-1 of atrazine, compared to the untreated control. The experiment was established as six treatments with exposure to no atrazine for 2, 4 and 6 days (CK-2, CK-4, CK-6) and 19.4 mgL-1 atrazine for 2, 4 and 6 days (AT-2, AT-4, AT-6), respectively. The results suggest that the growth of the seedlings changed slightly when exposed to atrazine for 2 days. The content of thiobarbituric acid reactive substances exposed to atrazine for 6 days increased 26% compared with the treatment that was exposed for 2 days. Moreover, the reactive oxygen species in test plant obviously increased when exposed to atrazine for 6 days. In addition, the activity of superoxide dismutase increased from 30.82 ug-1 to 37.33 ug-1 fresh weight after 6 days of exposure to atrazine. The results of a nontargeted metabolomic analysis suggest that carbohydrate metabolism, fatty acid metabolism and amino acid metabolism in pearl millet were obviously affected by the oxidative stress caused by atrazine. The contents of sphinganine and methylimidazole acetaldehyde in CK-6 increased by 5.14 times and 2.05 times, respectively, compared with those of CK-2. Furthermore, the contents of (S)-methylmalonic acid semialdehyde and 1-pyrroline-2-carboxylic acid decreased by 0.56 times and 0.5 times, respectively, compared with the AT-6. These results strongly suggest that the changes observed in the composition of root exudates in pearl millet seedlings can be attributed to the oxidative stress caused by atrazine.

El intestino es el principal órgano de absorción de nutrientes en los anfibios. Es sensible a la atrazina, que es un herbicida muy utilizado en zonas agrícolas. En la actualidad, hay una falta de investigación sistemática sobre el efecto de la atrazina en el intestino de los anfibios. En este estudio, evaluamos los efectos de la exposición a atrazina (0, 50 μg/L, 100 μg/L y 500 μg/L) durante 20 días sobre la histología intestinal, la microbiota y los ácidos grasos de cadena corta en renacuajos de Pelophylax nigromaculatus. Nuestra investigación mostró que la exposición a 500 μg/L de atrazina disminuyó significativamente la altura de las microvellosidades y las células epiteliales, y alteró la composición y diversidad de la microbiota intestinal en los renacuajos de P. nigromaculatus en comparación con el control. A nivel de filo, la abundancia de Bacteroidetes y Fusobacteria aumentó significativamente, mientras que la de Verrucomicrobia y Firmicutes disminuyó significativamente en el grupo de tratamiento con 500 μg/L de atrazina. A nivel de género, Akkermansia y Lactococcus tuvieron una abundancia significativamente menor en el grupo expuesto a 100 μg/L y 500 μg/L de atrazina, mientras que Cetobacterium solo se detectó en el grupo tratado con 100 μg/L y 500 μg/L de atrazina. Además, la predicción de la función de la microbiota intestinal mostró que el tratamiento con atrazina cambió significativamente las vías metabólicas de los renacuajos de P. nigromaculatus. Además, la exposición a 500 μg/L de atrazina cambió el contenido de ácidos grasos de cadena corta al aumentar significativamente el contenido de SFCA totales, ácido butírico y ácido valérico, y al disminuir el contenido de ácido isovalérico en el intestino. En conjunto, la exposición a la atrazina podría afectar la histología intestinal e inducir un desequilibrio de la microbiota intestinal y un trastorno metabólico en los renacuajos de anfibios.

The intestine is the main organ for nutrient absorption in amphibians. It is sensitive to atrazine, which is a herbicide widely used in agricultural areas. At present, there is a lack of systematic research on the effect of atrazine on the amphibian intestine. In this study, we evaluated the effects of atrazine exposure (0, 50 μg/L, 100 μg/L, and 500 μg/L) for 20 days on intestinal histology, microbiota and short chain fatty acids in Pelophylax nigromaculatus tadpoles. Our research showed that 500 μg/L atrazine exposure significantly decreased the height of microvilli and epithelial cells, and altered the composition and diversity of intestinal microbiota in P. nigromaculatus tadpoles compared to the control. At the phylum level, the abundance of Bacteroidetes and Fusobacteria increased significantly, while that of Verrucomicrobia and Firmicutes decreased significantly in the 500 μg/L atrazine treatment group. At the genus level, Akkermansia and Lactococcus had significantly lower abundance in the 100 μg/L and 500 μg/L atrazine exposure group, while Cetobacterium was only detected in the 100 μg/L and 500 μg/L atrazine treated group. Also, function prediction of intestinal microbiota showed that atrazine treatment significantly changed the metabolism pathways of P. nigromaculatus tadpoles. In addition, 500 μg/L atrazine exposure changed the content of short chain fatty acids by significantly increasing the content of total SFCAs, butyric acid, and valeric acid, and decreasing the content of isovaleric acid in the intestine. Taken together, atrazine exposure could affect the intestinal histology and induce intestinal microbiota imbalance and metabolic disorder in amphibian tadpoles.

Las fuentes de agua superficial se ven muy afectadas en las zonas con mayor uso agrícola de la tierra. Se estudió la cuantificación de atrazina en aguas superficiales así como los patrones espacio-temporales de este herbicida para detectar focos de contaminación y comprender los factores putativos responsables de su ocurrencia en la cuenca del río Ctalamochita. Las muestras se recogieron en la llanura fluvial eólica de la cuenca del río durante cinco años consecutivos. Los resultados mostraron la alta ubicuidad de este compuesto y varios sitios con concentraciones peligrosas (que superan las pautas internacionales de 0,1 µg/L). Las frecuencias de cuantificación oscilan entre el 67 y el 100 % en primavera y entre el 33 % y el 67 % en otoño. El contenido de atrazina en agua superficial aumentó durante la estación cálida-lluviosa, como consecuencia de los eventos de aplicación de atrazina (coincidiendo con el tipo de cultivo predominante). En general, el estudio destaca los factores que podrían haber favorecido la contaminación por atrazina en la cuenca del río, como el uso del suelo, el transporte por procesos de escorrentía y la deposición atmosférica.

Surface water sources are greatly impacted in areas with major agricultural land use. The atrazine quantification in surface waters as well as the spatial-temporal patterns of this herbicide was studied to detect pollution hotspots and to understand the putative factors responsible of its occurrence at the Ctalamochita river basin. The samples were collected on the aeolian fluvial plain of the river basin during five consecutive years. The results showed the high ubiquity of this compound and several sites with hazardous concentration (exceeding 0.1 µg/L international guidelines). The frequencies of quantification range from 67 to 100% in spring and 33%-67% in autumn. The atrazine content in surface water increased during the warm-rainy season, as consequence of atrazine application events (coinciding to the prevalent crop type). Overall, the study highlights the factors that could have favored atrazine pollution in the river basin such as land use, transport by runoff processes and atmospheric deposition.

El objetivo de este estudio fue evaluar la ocurrencia de pesticidas en aguas superficiales y subterráneas de áreas agrícolas de la región pampeana de Argentina y desarrollar una evaluación de riesgo ecológico (ERA) de pesticidas en ecosistemas de agua dulce. Ocho sitios agrícolas del sur de la provincia de Santa Fe, en el norte de la región pampeana, fueron muestreados siete veces entre 2016 y 2018. Los plaguicidas se analizaron mediante cromatografía de gases-espectrometría de masas (GC/MS) y cromatografía líquida-espectrometría de masas (UPLC-LC /EM). Se detectaron 20 compuestos entre herbicidas, insecticidas y fungicidas en el 84% y 79% de las muestras de aguas subterráneas y superficiales, respectivamente. La atrazina fue el plaguicida más ubicuo, seguido del metolacloro, el acetocloro y el glifosato, con concentraciones máximas de 28, 24, 77 y 111 µg/L, respectivamente. Se realizó una ERA empleando el método del cociente de riesgo (RQ). La atrazina, la azoxistrobina, el pirimifós-metilo, el acetoclor y el epoxiconazol supusieron un riesgo alto y muy alto para los organismos acuáticos (RQ > 1) y el glifosato, el metolacloro y el 2,4-D exhibieron un riesgo entre insignificante y medio. Los herbicidas fueron los principales contribuyentes al riesgo. Este estudio es el primer aporte sobre la presencia y concentración de plaguicidas en aguas superficiales y subterráneas de zonas agrícolas del sur de la provincia de Santa Fe, región norte pampeana, Argentina, y un punto de partida para la evaluación del riesgo ecológico de plaguicidas.

The objective of this study was to evaluate the occurrence of pesticides in surface and groundwater of agricultural areas of the Pampas region of Argentina and to develop an ecological risk assessment (ERA) of pesticides in freshwater ecosystems. Eight agricultural sites from south Santa Fe province, in the north of the Pampas region, were sampled seven times between 2016 and 2018. Pesticides were analysed by gas chromatography-mass spectrometry (GC/MS) and liquid chromatography-mass spectrometry (UPLC-LC/MS). Twenty compounds among herbicides, insecticides and fungicides in 84% and 79% of groundwater and surface water samples, respectively, were detected. Atrazine was the most ubiquitous pesticide, following by metolachlor, acetochlor and glyphosate, with maximum concentrations of 28, 24, 77 and 111 µg/L, respectively. An ERA was performed by employing the risk quotient (RQ) method. Atrazine, azoxystrobin, pirimiphos-methyl, acetochlor and epoxiconazole posed a high and very high risk for aquatic organisms (RQ > 1) and glyphosate, metolachlor and 2,4-D exhibited negligible to medium risk. The herbicides were the major contributors to risk. This study is the first contribution on the presence and concentration of pesticides in surface and groundwater from agricultural areas of south Santa Fe province, north Pampas region, Argentina, and a starting point for pesticide ecological risk assessment.