La metabolomica ambientale rappresenta un approccio innovativo per individuare efficacemente le risposte strutturali e fisiologiche riscontrabili in organismi bioindicatori a seguito di contaminazione ambientale. Nell’ambito del biomonitoraggio, i mitili, in particolare il genere Mytilus, sono ampiamente utilizzati come organismi sentinella per una stima della qualità ambientale. Al fine di identificare nuovi biomarkers per monitorare gli effetti degli inquinanti in ambienti acquatici, sono state indagate le risposte metaboliche in tessuti diversi di esemplari di Mytilus galloprovincialis stabulati in situ. Seguendo il disegno sperimentale, lotti omogenei di mitili provenienti da un’area di controllo, sono stati trasferiti in gabbie collocate sul fondo marino in un’area petrolchimica altamente inquinata di Priolo (SR) e in una di riferimento, Vendicari (SR), lungo la costa orientale della Sicilia. Dopo 30 giorni, i mitili sono stati prelevati, ed è stato valutato il contenuto di IPA nei tessuti. Le ghiandole digestive (GD), principale sito di bioaccumulo di xenobiotici, e le branchie (B), organo deputato alla respirazione/ alimentazione, sono state analizzate mediante Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare Protonica (1H NMR), e gli spettri acquisiti sottoposti ad analisi quali-quantitativa e statistica multivariata (PCA). Dai risultati ottenuti, in entrambi gli organi si sono osservate diverse classi di metaboliti coinvolti in meccanismi di difesa cellulare, con concentrazioni 10 volte superiori in GD rispetto a B e dominanza di Betaina e Taurina. La PCA ha distinto chiaramente i due siti indagati, e tali differenze sono state associate a variazioni nei metaboliti in correlazione alla funzione fisiologica degli organi in esame. Incrementi in amminoacidi (in GD e B) e osmoliti (in B) indicano alterazioni nell’osmoregolazione nei mitili stabulati a Priolo. Variazioni di Glucosio (ridotto del 68% in GD e aumentato del 118% in B) con aumento di intermedi del ciclo di Krebs e ADP/ATP, e riduzione di Glicogeno (solo in B) indicano alterazioni nel metabolismo energetico. Si può anche ipotizzare una compromissione della neurotrasmissione per le variazioni di Serotonina, Acetilcolina e Tirosina osservate nelle branchie degli individui collocati nel sito influenzato dai reflui industriali. I dati riportati dimostrano l’efficacia della metabolomica in studi di ecocitotossicologia per una valutazione degli impatti diretti ed indiretti in condizioni di alterata omeostasi ambientale. Inoltre, rispetto all’esclusivo utilizzo di metodologie fisiche e chimiche, tali indagini consentono la precoce individuazione dei potenziali fattori di rischio ai diversi livelli delle comunità biologiche fino all’uomo.

ANALISI METABOLOMICA IN Mytilus galloprovincialis TRASFERITI IN AMBIENTI FORTEMENTE INQUINATI DA STABILIMENTI PETROLCHIMICI

CAPPELLO, TIZIANA;MAISANO, Maria;GIANNETTO, alessia;LO PARO, Giuseppe;FASULO, Salvatore;MAUCERI, Angela Rita
2013

Abstract

La metabolomica ambientale rappresenta un approccio innovativo per individuare efficacemente le risposte strutturali e fisiologiche riscontrabili in organismi bioindicatori a seguito di contaminazione ambientale. Nell’ambito del biomonitoraggio, i mitili, in particolare il genere Mytilus, sono ampiamente utilizzati come organismi sentinella per una stima della qualità ambientale. Al fine di identificare nuovi biomarkers per monitorare gli effetti degli inquinanti in ambienti acquatici, sono state indagate le risposte metaboliche in tessuti diversi di esemplari di Mytilus galloprovincialis stabulati in situ. Seguendo il disegno sperimentale, lotti omogenei di mitili provenienti da un’area di controllo, sono stati trasferiti in gabbie collocate sul fondo marino in un’area petrolchimica altamente inquinata di Priolo (SR) e in una di riferimento, Vendicari (SR), lungo la costa orientale della Sicilia. Dopo 30 giorni, i mitili sono stati prelevati, ed è stato valutato il contenuto di IPA nei tessuti. Le ghiandole digestive (GD), principale sito di bioaccumulo di xenobiotici, e le branchie (B), organo deputato alla respirazione/ alimentazione, sono state analizzate mediante Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare Protonica (1H NMR), e gli spettri acquisiti sottoposti ad analisi quali-quantitativa e statistica multivariata (PCA). Dai risultati ottenuti, in entrambi gli organi si sono osservate diverse classi di metaboliti coinvolti in meccanismi di difesa cellulare, con concentrazioni 10 volte superiori in GD rispetto a B e dominanza di Betaina e Taurina. La PCA ha distinto chiaramente i due siti indagati, e tali differenze sono state associate a variazioni nei metaboliti in correlazione alla funzione fisiologica degli organi in esame. Incrementi in amminoacidi (in GD e B) e osmoliti (in B) indicano alterazioni nell’osmoregolazione nei mitili stabulati a Priolo. Variazioni di Glucosio (ridotto del 68% in GD e aumentato del 118% in B) con aumento di intermedi del ciclo di Krebs e ADP/ATP, e riduzione di Glicogeno (solo in B) indicano alterazioni nel metabolismo energetico. Si può anche ipotizzare una compromissione della neurotrasmissione per le variazioni di Serotonina, Acetilcolina e Tirosina osservate nelle branchie degli individui collocati nel sito influenzato dai reflui industriali. I dati riportati dimostrano l’efficacia della metabolomica in studi di ecocitotossicologia per una valutazione degli impatti diretti ed indiretti in condizioni di alterata omeostasi ambientale. Inoltre, rispetto all’esclusivo utilizzo di metodologie fisiche e chimiche, tali indagini consentono la precoce individuazione dei potenziali fattori di rischio ai diversi livelli delle comunità biologiche fino all’uomo.
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