Dosi citotossiche di manganese ed effetti sullo sviluppo embrionale. Modello sperimentale: Riccio di mare Paracentrotus lividus

DOSI CITOTOSSICHE DI MANGANESE ED EFFETTI SULLO SVILUPPO EMBRIONALE. MODELLO SPERIMENTALE: RICCIO DI MARE PARACENTROTUS LIVIDUS Annalisa Pinsino1, Francesca Trinchella2, Maria Carmela Roccheri1 1 Dipartimento di Biologia Cellulare e dello Sviluppo “A. Monroy”, Università degli Studi di Palermo, Italia 2 Dipartimento delle Scienze Biologiche, Università degli Studi di Napoli Federico II, Italia Il manganese (Mn) è uno degli elementi più abbondanti in natura, presente nelle rocce, nel suolo e nelle acque. E’ un elemento in traccia appartenente alla categoria dei nutrienti o metalli essenziali; utilizzato ed accumulato da tutte le forme di vita, è coinvolto nel normale funzionamento di meccanismi cellulari come la replicazione, la mineralizzazione e la protezione cellulare. D’altro canto, se la sua presenza è fondamentale per la vita, l’esposizione di cellule/organismi ad elevate concentrazioni di Mn causa tossicità. Il manganese rappresenta oggi, un “nuovo” importante fattore di contaminazione ambientale, conseguenza dell’intensa attività antropica dell’ultimo secolo. Il trattamento di embrioni di riccio di mare della specie Paracentrotus lividus con dosi citotossiche di Mn influisce sullo sviluppo embrionale producendo un alternativo morfotipo di sviluppo, attivando le principali MAPK (ERK e p38) coinvolte sia nella regolazione dello sviluppo che nello stress, provocando una modulazione nei livelli di sintesi delle principali proteine da stress HSC70 e HSC60. Nello specifico, troviamo che dosi crescenti di Mn (da 7,7 a 61,6 mg/L) provocano ritardi e malformazioni nello sviluppo embrionale secondo un andamento dose-effetto, chiaramente caratterizzato dall’aumento in frequenza del numero di embrioni con totale assenza o ridotto allungamento dello scheletro di CaCO3 (spicole). Il processo di spicologenesi sembra comunque ripristinarsi quando il Mn viene allontanato dal mezzo di coltura, per i diversi tempi di trattamento/ sviluppo, anche se dopo 40 ore di trattamento gli embrioni non riescono a recuperare il corretto disegno della struttura scheletrica. Mediante l’uso di marcatori territorio-specifici per i tre foglietti embrionali già differenziati in ecto-, meso- ed endoderma (anticorpi monoclonali Ecto V, UH2-95, 1D5) è stato osservato che tutti gli antigeni specifici per i vari territori sono presenti, sia negli embrioni controllo che negli embrioni trattati (61,6 mg Mn/L), in una posizione spaziale e per un tempo di sviluppo appropriato. Invece, le ibridazioni in situ per i trascritti codificanti per msp130, sm30 ed sm50 (geni espressi esclusivamente nelle cellule deputate alla secrezione delle spicole, PMC), hanno messo in evidenza, per i trattati, una forte inibizione nei livelli di espressione di sm30, l’unico dei tre geni che risponde a segnali mediati dalla matrice extracellulare. Inoltre, ERK e p38 rimangono nella forma fosforilata per tutto lo sviluppo degli embrioni trattati: questo risultato potrebbe dipendere da una quantità di calcio fisiologico non sufficiente a regolare gli eventi di fosfo-/defosforilazione delle MAPK, dovuto all’accumulo di Mn negli embrioni (AAS analisi). Per concludere l’accumulo di Mn negli embrioni di P. lividus stimola una duplice soluzione adattativa: attivazione di una risposta da stress e regolazione di pathways alternativi per consentire il proseguo dello sviluppo. http://www.unisi.it/eventi/gei/programma.pdf