VALORACIÓN IN SILICO E IN VIVO
DE LA TOXICIDAD DEL ACETAMIPRID EN
LOMBRICES EISENIA FETIDA S. Y EL POSIBLE
DAÑO EN EL SER HUMANO
IN SILICO AND IN VIVO ASSESSMENT OF ACETAMIPRID
TOXICITY IN EARTHWORMS EISENIA FETIDA S AND
POSSIBLE HARM TO HUMANS
Abraham Juárez de la Cruz
Universidad Tecnológica de Tecamachalco, México
Manuel González-Pérez
Universidad Tecnológica de Tecamachalco, México
Gabriela Francisco García
Universidad Tecnológica de Tecamachalco, México
Pedro Antonio Rodríguez Salazar
Universidad Tecnológica de Tecamachalco, México
Adriana Reyes Castro
Universidad Tecnológica de Tecamachalco, México
Hugo Rodríguez Romero
Universidad Tecnológica de Tecamachalco, México
pág. 6062
https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v8i6.15301
Abraham Juárez de la Cruz1
abraham.jc@personal.uttecam.edu.mx
https://orcid.org/0009-0001-7605-8116
Ingeniería en Agricultura Sustentable y Protegida
Universidad Tecnológica de Tecamachalco
México
Manuel González-Pérez
m.gonzalez.perez@personal.uttecam.edu.mx
http://orcid.org/0000-0001-8700-2866
Ingeniería en Agricultura Sustentable y Protegida
Enlace - CONAHCYT
Universidad Tecnológica de Tecamachalco
México
Gabriela Francisco García
gabriela.fg@personal.uttecam.edu.mx
https://orcid.org/0009-0007-7450-4809
Ingeniería en Agricultura Sustentable y Protegida
Universidad Tecnológica de Tecamachalco
México
Pedro Antonio Rodríguez Salazar
pedro.rs@personal.uttecam.edu.mx
https://orcid.org/0009-0001-4373-4237
Ingeniería en Agricultura Sustentable y Protegida
Universidad Tecnológica de Tecamachalco
México
Adriana Reyes Castro
adriana.rc@personal.uttecam.edu.mx
https://orcid.org/0009-0001-0863-7239
Ingeniería en Agricultura Sustentable y Protegida
Universidad Tecnológica de Tecamachalco
México
Hugo Rodríguez Romero
rodriguez6cheyz@gmail.com
https://orcid.org/0009-0003-2466-4928
Ingeniería en Agricultura Sustentable y Protegida
Universidad Tecnológica de Tecamachalco
México
RESUMEN
En los últimos años se ha investigado la toxicidad del Acetamiprid (AMP) en el hígado de larvas de L.
Meissner en renacuajos de Xenopus laevis, entre otros seres vivos. Esta investigación tuvo como
objetivo demostrar in silico e in vivo la toxicidad del AMP en lombrices de tierra Eisenia fetida S., y el
daño al ser humano. La metodología consistió en dos partes: a) La caracterización y cálculos
matemáticos de las interacciones in silico y b) In vivo. Aquí se aplicaron tres métodos: 1) mezcla de
composta con AMP, 2) inmersión en la solución de AMP y agua, y 3) inmersión y baño con agua limpia.
Los cálculos de química cuántica concluyeron que el AMP es tóxico porque sus interacciones
moleculares entran en equilibrio químico con los AA puros y secuenciados de las proteínas. Este mismo
fenómeno ocurre con las bases nitrogenadas (BN), incrementando la oxidación fuerte; por esta razón,
el AMP es mutagénico. También hace lo propio con los neurotransmisores (NT). En cuanto a los
experimentos in vivo, el resultado fue el mismo en todos los casos: en 24 horas, los gusanos mostraron
una marcada degradación de la piel y descomposición de las mamas.
Palabras clave: acetamiprid, lombricomposta, ADN-ARN, neurotransmisores. química cuántica
1
Autor principal
Correspondencia: m.gonzalez.perez@personal.uttecam.edu.mx
pág. 6063
In Silico and in Vivo Assessment of Acetamiprid Toxicity in Earthworms
Eisenia fetida S and Possible Harm to Humans
ABSTRACT
In recent years, the toxicity of Acetamiprid (AMP) in the liver of L. Meissner larvae in Xenopus laevis
tadpoles, among other living beings, has been investigated. This research aimed to demonstrate in silico
and in vivo the toxicity of AMP in earthworms Eisenia fetida S and the damage to humans. The
methodology was in two parts: a) The characterization and mathematical calculations of the interactions
in silico and b) In vivo. Here, three methods were applied: 1) mixing compost with AMP, 2) immersion
in the AMP and water solution, and 3) immersion and bath with clean water. Quantum chemistry
calculations concluded that AMP is toxic because its molecular interactions enter a chemical
equilibrium with pure and sequenced AAs in proteins. This same phenomenon occurs with nitrogenous
bases (NB), increasing strong oxidation; for this reason, AMP is mutagenic. It also does the same with
neurotransmitters (NT). As for the in vivo experiments, the result was the same in all cases: Within 24
hours, the worms showed a marked degradation of the skin and decomposition of the mamas.
Keywords: acetamiprid, vermicompost, DNA-RNA, neurotransmitters. quantum chemistry
Artículo recibido 18 noviembre 2024
Aceptado para publicación: 15 diciembre 2024
pág. 6064
INTRODUCCIÓN
Acetamiprid
Li et al., (2024) investigaron el efecto tóxico del AMP en el hígado de las larvas de L. reissneri. Ellos
concluyeron que su estudio no solo enriquece la base para comprender el efecto tóxico de la exposición
al AMP en el hígado de las larvas de L. reissneri y brinda más información sobre la cría y conservación
de L. reissneri, sino que también llama la atención sobre el riesgo de toxicidad del AMP para las
especies de vertebrados acuáticos inferiores.
Cheng et al., (2024) investigaron la toxicidad aguda y a corto plazo del AMP en renacuajos de Xenopus
laevis. Ellos nos comunican que el análisis integrado reveló que la alteración de las vías metabólicas de
purinas y aminoácidos potencialmente explica los efectos tóxicos inducidos por el AMP en los
renacuajos. Los efectos disruptivos del AMP en las vías metabólicas de biosíntesis de valina, leucina e
isoleucina; y de biosíntesis de aminoacil-ARNt en renacuajos se validaron a través de análisis
metabolómicos dirigidos. Estos hallazgos son cruciales para evaluar el riesgo del AMP para organismos
acuáticos no objetivo.
Abdelrahman et al., (2024) exploraron el mecanismo de cardiotoxicidad inducida por el AMP y los
efectos paliativos del resveratrol. Ellos concluyeron que el ACP induce cardiotoxicidad al desregular la
expresión del ARNm de α7 nAChR y sus dianas posteriores. Además, se ha demostrado que el RSV es
un agente mejorador prometedor contra la cardiotoxicidad inducida por ACP.
Lombricultura
La lombricultura es una biotecnología que consiste en criar lombrices para reciclar desechos orgánicos
y obtener humus, un abono orgánico. El humus mejora la fertilidad del suelo, aumenta la porosidad,
retiene humedad, regula el pH y crea resistencia a plagas y enfermedades. La lombriz roja californiana
es la más conocida y se usa en más del 80% de los criaderos del mundo. La Eisenia fetida S es la más
apta para el vermicompostaje. (Delgado, 2024); (Cando et al., 2024); (Reyes-Pérez. 2024); (Carrasco-
Torrontegui, 2024)
Buscando la rentabilidad y regeneración del suelo se han hecho muchas investigaciones, por ejemplo,
Valdez, Santiago y Suárez (2024), evaluaron cuatro tipos abono orgánico que funcionan como alimento
para la reproducción de la lombriz California roja Eisenia fetida S.
pág. 6065
Ellos nos dicen: “Se concluye en nuestro ensayo que el tratamiento de estiércol de bovino, pasto verde
picado, residuos de cocina, hojas de guácimo deshidratada, es una opción para reproducción de lombriz
California roja Eisenia fetida S., en condiciones semicontroladas”.
Química cuántica
La Química Computacional se ha convertido en una herramienta fundamental para apoyar la búsqueda
de nuevos conceptos químicos, explicar la estructura electrónica de las nuevas especies sintetizadas en
el laboratorio, e incluso, encontrar una mejor estrategia en la optimización de condiciones al tiempo
que se ejecuta la síntesis (Jiménez-Halla, 2024); (Doble, 2024); (Nieto Cortés, 2024); (Moreno-Inzunza,
2024). Como caso único y aislado: González-Pérez (2017), presenta una nueva teoría del coeficiente de
transferencia de electrones (CTE) de una molécula a otra. Este autor concluye que como resultado de
la aplicación de esta teoría, se presentan ejemplos en los que cálculos teóricos coinciden con los
resultados de laboratorio de trabajos ya publicados.
METODOLOGÍA
La metodología se dividió en dos partes: A) In silico. Caracterización y procedimientos por teoría
cuántica, B) In vivo. Laboratorio de agricultura.
A) In silico. Caracterizacón y procedimientos usando química cuántica
Se utilizó el software Hyperchem ® para calcular todos los parámetros cuánticos de todas las sustancias
involucradas.
AAs puros, AAs secuenciados en proteínas, BN puras, BN secuenciadas como ADN y ARN, NTs y el
ACM (Los cálculos son muy extensos, por esa razón se omiten en este artículo, para mayor información
comunicarse con el Dr. Manuel González Pérez, email arriba).
B) In vivo. Laboratorio de agricultura.
Método 1. Método de la mezcla composta insecticida
Este método consistió en colocar una dosis de 0.5 g de AMP (i .a.) disuelto en 1 kg de composta con
lombrices, mezclando perfectamente el insecticida en la composta. Posteriormente se agregó suficiente
agua para humedecerla comletamente hasta tenerla a capacidad de campo (CC). La especie de lombriz
utilizada fue la roja californiana Eisenia fetida S.
pág. 6066
Método 2. Método de baño con solución
En este método se disolvió 0.5 g de AMP en 1 litro de agua, solución con la que se “bañaron” por
inmersión las lombrices por un periodo de 1 minuto; posteriormente las lombrices se devolvieron a su
ambiente para observar la reacción de estas. De igual manera se humedeció la composta hasta CC.
Método 3. Método de baño rapido enjague
Este método consistió en exponer la lombrices en el frujo de la solución anterior (0.5 g/litro de agua)
para realizar el baño e inmediatamente despues del baño rápido se prosedió a enjuagarlas con agua
limpia.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Resultados In silico. Caracterizacón y procedimientos usando química cuántica
Tiempo que tarda el ACM en el cuerpo
En la tabla 1 se muestran los resultados de los cálculos cuánticos de los 20 AAs y el AMP (21
interacciones estudiadas). La interpretación de esta tabla es la de un pozo cuántico. La parte más
profunda es la más compacta, por lo tanto, en esa zona se agrupan las interacciones de mayor fuerza y
probabilidad que ocurran. El AMP quedó en el lugar número 5, esto indica que este insecticida es de
acción prolongada, es muy compacto, por esta razón es más difícil que se expulse del sistema biológico.
Tabla1. CTEs del pozo cuántico de sustancias puras.
No.
Reductor
Oxidante
HOMO
LUMO
BG
E-
E+
EP
ETC
21
Val
Val
-9.914
0.931
10.845
-0.131
0.109
0.240
45.188
20
Ala
Ala
-9.879
0.749
10.628
-0.124
0.132
0.256
41.515
19
Leu
Leu
-9.645
0.922
10.567
-0.126
0.130
0.256
41.279
18
Phe
Phe
-9.553
0.283
9.836
-0.126
0.127
0.253
38.879
17
Gly
Gly
-9.902
0.902
10.804
-0.137
0.159
0.296
36.500
16
Ser
Ser
-10.156
0.565
10.721
-0.108
0.198
0.306
35.037
15
Cys
Cys
-9.639
-0.236
9.403
-0.129
0.140
0.269
34.956
14
Glu
Glu
-10.374
0.438
10.812
-0.111
0.201
0.312
34.655
13
Ile
Ile
-9.872
0.972
10.844
-0.128
0.188
0.316
34.316
12
Thr
Thr
-9.896
0.832
10.728
-0.123
0.191
0.314
34.167
11
Gln
Gln
-10.023
0.755
10.778
-0.124
0.192
0.316
34.108
10
Asp
Asp
-10.370
0.420
10.790
-0.118
0.204
0.322
33.509
9
Asn
Asn
-9.929
0.644
10.573
-0.125
0.193
0.318
33.249
8
Lys
Lys
-9.521
0.943
10.463
-0.127
0.195
0.322
32.495
pág. 6067
7
Pro
Pro
-9.447
0.792
10.238
-0.128
0.191
0.319
32.095
6
Trp
Trp
-8.299
0.133
8.431
-0.112
0.155
0.267
31.577
5
AMP
AMP
-9.704
-0.706
8.997
-0.151
0.138
0.289
31.132
4
Tyr
Tyr
-9.056
0.293
9.349
-0.123
0.193
0.316
29.584
3
His
His
-9.307
0.503
9.811
-0.169
0.171
0.340
28.855
2
Met
Met
-9.062
0.145
9.207
-0.134
0.192
0.326
28.243
1
Arg
Arg
-9.176
0.558
9.734
-0.165
0.199
0.364
26.742
El AMP y sus interacciones con los AAs.
En la figura 1 se muestran tres diagramas de cajas y bigotes de 441 interacciones estudiadas (400 de
combinaciones puras o proteínas y 41 interacciones óxido-reducción). Los dos primeros diagramas de
izquierda a derecha, representan los resultados de los cálculos cuánticos de las interacciones de óxido-
reducción de cada AA vs AMP. El tercer diagrama exhibe los cálculos de los AAs que secuenciados
generan una proteína. Se observa que los tres diagramas están al mismo nivel en el eje “y”. Esta
nivelación se interpreta como un equilibrio químico del AMP con los AAs de las proteínas y como un
peligro para la secuenciación misma de los AAs. La oxidación es más agresiva, debido a que casi se
encuentra al mismo nivel que los AAs secuenciados, aunque con potencia media alta.
Figura 1. Diagrama de bigotes y cajas. Pozos cuánticos de las interacciones CTE vs AAs.
En la figura 2 se resume el número de interacciones por cuartiles. En el primer cuartil se agrupan las
interacciones de afinidad más fuertes del AMP y luego va disminuyendo esta afinidad. El primer cuartil
tiene 11 interacciones reductoras y 4 oxidantes. El segundo cuartil tiene 10 interacciones, 5 y 5. El tercer
cuartil tiene 2 interacciones reductoras y 9 oxidantes. El cuarto cuartil 3 y 3, haciendo un total de 6
interacciones.
Pozos cuánticos
Radios de Bhor (a°)
pág. 6068
En total 41 interacciones 20 reductoras, 20 oxidantes y 1 que corresponde a la interaccion de la sustancia
AMP-AMP. Como se puede ver la mayoría de las interacciones se encuentran en los dos primeros
cuartiles; sin embargo, el peligro no es tanto este fenómeno; sino que tanto reducción como oxidación
se encuentran casi al mismo nivel que los AAs secuenciados como enzimas, receptores proteicos, etc.
Por esa razón el AMP es muy tóxico, es decir, causa un caos cuando se encuentra con los AAs en
cualquier forma.
Figura 2. Interacciones Redox AMP vs AAs.
El AMP y sus interacciones con las BN, ADN y ARN.
En la figura 3, se muestran cuatro diagramas de cajas y bigotes. Los dos primeros (de izquierda a
derecha) se refieren a las interacciones de óxido-reducción de las BN. El tercer diagrama se refiere a
todas las BN solas o secuenciadas para ADN y ARN. En el cuarto diagrama se muestran solo los pares
permitidos para los ácidos nucleicos.
La caja más baja en el pozo cuántico es el grupo de interacciones oxidantes del AMP vs BN. Lo más
peligroso es que, parte de estas interacciones oxidativas están en equilibrio químico con BN en
cualquiera de sus formas. Se hace énfasis en que estas interacciones oxidativas, también entran en
equilibrio con los pares de bases permitidas: C-G, A-T, A-U1 (cetónico), A-U2 (hidroxilado). En
general, esta sustancia es mutagénica.
11
5
23
45
9
3
0
2
4
6
8
10
12
1 2 3 4
Interacciones moleculares
Cuartiles
Reducción Oxidación
pág. 6069
Figura 3. Diagrama de bigotes y cajas. Pozos cuánticos de las interacciones CTE vs BN.
En la figura 4, podemos observar un patrón parecido a las interacciones AAs vs AMP (figura 1); pero,
el cuartil 1, solo tiene interacciones de oxidación. Este fenómeno hace al AMP más peligroso para las
BN que para los AAs. Inclusive, puede llegar a reacciones químicas que produzcan mutación. Otra
observación de peligro, es que las cajas 3 y 4 de oxidación alcanza a los pares permitidos para los ácidos
nucleicos ADN y ARN.
Figura 4. Interacciones Redox AMP vs BNs.
El AMP y sus interacciones con 9 NTs
En la figura 5, se presentan tres diagramas de cajas y bigotes de las interacciones del AMP y los NTs.
De nuevo se puede observar el mismo patrón, el equilibrio químico de las interacciones óxido-
Pozos cuánticos
Radios de Bohr (a°)
0
1
4
2
3
2
1 1
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
1 2 3 4
Número de interacciones
Cuartiles
Reducción Oxidación
pág. 6070
reducción. Todas las cajas se observan al mismo nivel en el pozo cuántico. Como se dijo anteriormente,
este fenómeno implica un equilibrio químico y dinámico. Este equilibrio puede desestabilizar a
cualquier cuerpo que tenga NTs. Los nueve NTs estudiadosn son: Adrenalina, Serotonina, Dopamina,
GABA, Ácido Glutámico, Glicina, Histamina, Noradrenalina, Acetilcolina.
Figura 5. Diagrama de bigotes y cajas. Pozos cuánticos de las interacciones AMP vs NT
En la figura 6, se observa un histograma de las interacciones moleculares de los NT vs AMP. El patrón
es el mismo que se presenta en los AAs y las BNs. En el primer y segundo cuartil hay más interacciones
que en el tercero y cuarto juntos. Este fenómeno se interpreta igual que los otros dos. Los NTs entran
en equilibrio químico y dinámico con la sustancia AMP. Este equilibrio desestabiliza a cualquiera de
estos 9 NTs provocando problemas en los dos sistemas nerviosos.
Figura 6. Interacciones Redox AMP vs NTs.
Pozos cuánticos
Radios de Bohr (a°)
2
4
1
22 2
1
4
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
1 2 3 4
Interacciones moleculares
Cuartiles
Reductor Oxidante
pág. 6071
In vivo. Laboratorio de agricultura.
Figura 7. Método 1. Mezcla
Antes del tratamiento
Después del tratamiento
24 horas después del tratamiento
Figura 8. Método 2. Por imersión en la solución
Bañadas con AMP
Después del tratamiento
24 horas después del tratamiento
Figura 9.Lombrices después de ser tratadas con AMP
Bañadas con AMP y lavadas
con agua limpia.
Después de este tratamiento
24 horas después del
tratamiento.
En todos los casos, el resultado fue el mismo, en 24 horas las lombrices prersentaban una degradación
de la piel muy marcada, y descomposición de las miamas.
CONCLUSIONES
Objetivo
Demostrar in silico e in vivo de la toxicidad del AMP en lombrices Eisenia fetida S y el posible daño
en el ser humano.
pág. 6072
Hipótesis
Es probable que el AMP dañe las lombrices Eisenia fetida S en su propio hábitad y dañe de alguna
forma al ser humano en sus tejidos biológicos, incluyendo posibles mutaciones.
Tesis o conclusión.
Se comprueba una toxicidad alta del AMP:
a) por sus interacciones con los AAs, BNs y NT en su estado puro o de flotación en sus propios hábitad.
b) En la secuenciación de los AAs (proteínas) y BN (ácidos nucleicos, ADN y ARN).
c) Tratamiento in vivo.
Corolario. (hallazgos que no estaban contemplados en el objetivo)
El AMP es una sustancia de acción prolongada en los sistemas biológicos. Tabla 1 (lugar 5 en el pozo
cuántico de los AAs en su estado puro).
Advertencias:
1. Este insecticida puede contaminar hasta el producto (todos los productos tienen ADN, ARN, AAs
por lo menos).
2. Por esa misma razón contamina el medio hambiente donde se aplica.
3. Puede causar daños a los seres humanos si no se tiene cuidado al aplicar este insecticida AMP.
Agradecimientos.
A la Universidad Tecnológica de Tecamachalco por facilitar esta investigación.
Conflicto de interses.
No hay conflicto de interes entre los coautores y la UTTECAM.
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