Fuente: Wikimedia Commons (enlace, dominio público) de Hajime Watanabe. Hembra adulta de la pulga de agua Daphnia magna.

Resumen para todos los públicos

Un estudio del IDAEA-CSIC y el IQS ha descubierto que las drogas ilegales como la cocaína, la metanfetamina, el éxtasis y la ketamina producen en el microcrustáceo Daphnia magna efectos similares a los que experimentan los seres humanos, afectando el comportamiento, el sistema nervioso y el corazón. La investigación expuso a las Daphnias a concentraciones de drogas tanto equivalentes al consumo humano como a las que se encuentran en el medio ambiente. Estos resultados sugieren que la Daphnia magna podría usarse para reemplazar a vertebrados en estudios científicos, dado su bajo costo y la falta de restricciones éticas en su uso.

Conceptos clave para seguir aprendiendo:

• Daphnia magna
• neurotoxicidad
• cardiotoxicidad

Resumen nivel 5 años

Los científicos han descubierto que un pequeño animal del agua llamado Daphnia magna reacciona a las drogas de manera muy parecida a los seres humanos. Le dieron algunas drogas y vieron que su comportamiento y su corazón cambiaban, igual que pasa en las personas. También notaron que incluso cuando había muy poquita droga en el agua, estos animalitos tenían problemas para crecer y reproducirse. Este descubrimiento es importante porque significa que podrían usar a las Daphnias en lugar de ratones o peces para estudiar los efectos de las drogas.

Conceptos clave para seguir aprendiendo:

• drogas
• animales
• experimentos con animales

Resumen nivel 10 años

Científicos han descubierto que el microcrustáceo Daphnia magna, un pequeño animal acuático, sufre efectos similares a los de los humanos cuando es expuesto a drogas como la cocaína, metanfetamina, éxtasis y ketamina. Los investigadores observaron cambios en su comportamiento y funciones del cuerpo, lo que indica que Daphnia magna podría servir para hacer estudios científicos, sustituyendo a animales vertebrados como ratones. Además, cuando se le expuso a estas drogas en su entorno, como las que podrían encontrarse en ríos, afectaron su crecimiento y reproducción. Este estudio abre nuevas posibilidades para investigar los efectos de las drogas sin usar animales más grandes.

Conceptos clave:

• Daphnia magna
• animales vertebrados
• drogas
• experimentos con animales

Resumen nivel 14 años

Un estudio reciente ha encontrado que el microcrustáceo Daphnia magna puede experimentar efectos similares a los humanos al ser expuesto a drogas como la cocaína, metanfetamina, éxtasis y ketamina. Investigadores del IDAEA-CSIC y del IQS observaron cambios en su comportamiento, aumento de la actividad locomotora, sobreexcitación o, en el caso de la ketamina, disminución en la capacidad de reacción. Además, cuando se expone a concentraciones más bajas, como las presentes en ríos contaminados, se afecta su reproducción y ritmo cardíaco. Este hallazgo sugiere que Daphnia magna podría ser una alternativa a vertebrados en estudios sobre los efectos de las drogas y contaminantes ambientales.

Conceptos clave para seguir aprendiendo:

• Daphnia magna
• drogas ilegales
• experimentos con animales

Resumen nivel 18 años

El Daphnia magna, un microcrustáceo utilizado en ecotoxicología, ha demostrado sufrir efectos similares a los de los seres humanos cuando se expone a concentraciones de drogas como la cocaína, metanfetamina, éxtasis y ketamina, según un estudio del IDAEA-CSIC y el IQS. Este modelo mostró cambios en la locomoción, el comportamiento, niveles de neurotransmisores y estrés oxidativo. Incluso a concentraciones ambientales, las drogas afectaron su reproducción y función cardíaca. El uso de Daphnia magna podría sustituir a vertebrados en la investigación de toxicidad de fármacos y contaminantes, facilitando estudios éticos y de bajo costo. Este hallazgo podría impulsar investigaciones sobre los efectos transgeneracionales de las drogas.

Conceptos clave para seguir aprendiendo:

• Daphnia magna
• neurotoxicidad
• cardiotoxicidad
• drogas psicoactivas
• ecotoxicología

Nota de prensa original

Un microcrustáceo de laboratorio, clave para el estudio de los efectos de las drogas en el ser humano

• Un estudio analiza por primera vez los efectos de cocaína, metanfetamina, éxtasis y ketamina a concentraciones tanto de consumo humano como ambientales.
• Los resultados obtenidos pueden ayudar a sustituir los modelos vertebrados en ciencia por la Daphnia magna, un microcrustáceo usado en ecotoxicología ambiental.

Barcelona, 20 de febrero de 2024. Cuatro de las sustancias ilegales más consumidas a nivel mundial, como la cocaína, la metanfetamina, el éxtasis y la ketamina, tienen efectos nocivos en el cuerpo, produciendo alteraciones cognitivas, de comportamiento, cardiopatías y estrés oxidativo en las células. Un estudio del Instituto de Diagnóstico Ambiental y Estudios del Agua (IDAEA-CSIC) y el Institut de Química de Sarrià (IQS) ha investigado si estos mismos efectos podrían observarse en la Daphnia magna, un microcrustáceo usado como organismo modelo en ecotoxicología ambiental. El trabajo, publicado en Environmental Pollution, muestra por primera vez las alteraciones que producen estas drogas a concentraciones elevadas, equivalentes a las de consumo humano, y a bajas concentraciones que pueden encontrarse en el medioambiente. Los resultados son tan similares como los que puede tener un ser humano.

Cuando se exponían a las Daphnias a altas concentraciones de cocaína, metanfetamina y éxtasis durante 24 horas, equivalente a lo que supondría el consumo humano durante 3 meses, la Daphnia sufría aumento de la actividad locomotora y sobreexcitación en su comportamiento a estímulos lumínicos. Por el contrario, al exponerlas a la ketamina, las Daphnias reducían su capacidad de reacción a posibles amenazas.

“Los efectos que producen estas drogas en Daphnia magna son equivalentes a los que observamos en el ser humano y en modelos vertebrados como ratones o peces cebra, lo que nos permite sustituirlos para testar fármacos y contaminantes”, explica Carlos Barata, investigador del IDAEA-CSIC y autor principal del estudio. “La Daphnia es un organismo con un bajo coste de mantenimiento y que no está sujeto a regulaciones éticas de experimentación animal, por tanto, nos facilita evaluar los riesgos de compuestos químicos”.

A nivel neurológico, también se observaron efectos a concentraciones agudas. Los niveles de dopamina aumentaban con la cocaína y disminuían con la metanfetamina, mientras que los niveles de serotonina aumentaban con el éxtasis y la cocaína. “Durante el estudio, hemos observado comportamientos de ansiedad y mayor respuesta a estímulos de luz en la Daphnia al estar expuesta a estas drogas psicoestimulantes”, afirma Cristian Gómez-Canela, investigador del IQS y autor del estudio.

Otra de las alteraciones que sufrió este organismo fue estrés oxidativo, que se produce cuando hay un aumento en la producción de radicales libres que dañan las células y tejidos y que contribuyen a diversas enfermedades. Esto generó problemas en la función cardiaca en la Daphnia, otro efecto que también se observa en el ser humano.

Por otra parte, el equipo investigador abordó los efectos a bajas concentraciones de estas cuatro drogas ilegales. Las Daphnias se expusieron a concentraciones de 10, 100 y 1000 ng/L durante 21 días simulando las concentraciones habituales que se pueden encontrar en el medio ambiente como ríos, descargas de depuradoras o suelos. Los resultados mostraban que afectaban a la reproducción y al crecimiento de la Daphnia. “Nos parecía interesante también conocer los efectos que pueden producir estas drogas a concentraciones habituales en el medioambiente, porque incluso con estas bajas dosis, hemos visto alteraciones en el ritmo cardíaco”, aclara Barata.

Anteriormente, ya se habían testado los efectos de estas drogas a concentraciones ambientales, pero nunca examinando las cuatro drogas en el mismo estudio ni analizando las alteraciones fisiológicas y reproductivas.

La intención del equipo investigador es estudiar en un futuro los efectos que tienen estas drogas en las crías que han nacido de las Daphnias expuestas a estas sustancias para observar los posibles efectos transgeneracionales.

Marina Bellot, Fernando Soria, Raúl López-Arnau, Cristian Gómez-Canela, Carlos Barata. Daphnia magna: An emerging environmental model of neuro and cardiotoxicity of illicit drugs. Environmental Pollution. DOI: 10.1016/j.envpol.2024.123355

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