I composti organostannici sono contaminanti lipofili ampiamente diffusi nell’ambiente marino, in gran parte a causa del loro ampio utilizzo in passato nelle vernici antivegetative per pontili e imbarcazioni e costituiscono tuttora, nonostante le rigide limitazioni d’uso imposte dalla legge, fonte di preoccupazione a livello mondiale per la persistenza, il bioaccumulo e l’elevata tossicità per gli animali. Soprattutto le specie trisostituite quali lo stagno tributile (TBT) sono particolarmente tossiche e da tempo incluse tra i veleni mitocondriali. Gli studi finora condotti su mammiferi, lieviti e batteri hanno evidenziato analogie dell’azione tossica di TBT e derivati: azione disaccoppiante, inibizione della fosforilazione ossidativa e del complesso FOF1. I molluschi, pur essendo particolarmente esposti a questi contaminanti e in grado di accumularne nei tessuti elevate concentrazioni e di veicolarli all’uomo, sono stati finora poco considerati sotto questo aspetto. In frazioni mitocondriali di ghiandola digestiva di Mytilus galloprovincialis è stato pertanto studiato l’effetto del TBT sull’FOF1-ATPasi sensibile all’oligomicina (OS-ATPasi) e sulla respirazione e fosforilazione ossidativa, di confermando che il TBT è in grado di esplicare la sua azione tossica a vari livelli. Per quanto riguarda il complesso FOF1, è stata evidenziata un’inibizione progressiva dell'idrolisi dell’ATP nell’intervallo di concentrazione di TBT 0,1 – 0,7 μM, fino ad un massimo del 78%; tale inibizione è di tipo non competitivo. Tramite esperimenti di esclusione reciproca tra inibitori, l’inibizione dell’attività ATPasica viene ricondotta ad interazioni del TBT a livello del canale protonico del complesso enzimatico. Inoltre il TBT sembra esercitare un’azione desensibilizzante verso inibitori del dominio FO quali oligomicina e DCCD. Nell’intervallo 0,1 – 0,7 μM TBT il reagente tiolico DTE (ditioeritritolo) non modifica l’inibizione esercitata dal TBT, mentre al di sopra di 1,0 μM TBT ripristina di circa il 50% la sensibilità all’oligomicina aumentando di ben sette volte l’attività OS-ATPasica. Sembra quindi che sull’ATPasi mitocondriale vi siano più siti di legame per il TBT: l’inibizione dell’attività idrolitica esercitata dal TBT a basse concentrazioni potrebbe essere dovuta ad un impedimento del flusso protonico esercitato dal TBT a livello del canale, presumibilmente all’interfaccia delle subunità a-c, tramite interazioni di tipo elettrostatico e/o idrofobiche. Ad alte concentrazioni invece il TBT potrebbe diffondere nelle membrane e raggiungere i gruppi SH delle cisteine, buoni donatori di elettroni per lo stagno, formando legami covalenti che potrebbero causare la perdita di sensibilità per l’oligomicina. L’effetto del TBT sulla respirazione e fosforilazione ossidativa è stato saggiato polarograficamente in preparazioni mitocondriali di ghiandola digestiva con un soddisfacente accoppiamento e una buona sensibilità agli inibitori classici nei tre siti di fosforilazione e all’atractiloside, inibitore del trasportatore degli nucleotidi adenilici. Il TBT non solo agisce da disaccoppiante, ma inibisce la respirazione mitocondriale sia in stato 3 sia in stato 4; l’aggiunta di DTE rimuove parzialmente l’inibizione della respirazione, ma non il disaccoppiamento della fosforilazione ossidativa. Ulteriori prove utilizzando il reagente di Ellman sembrano confermare l’implicazione dei gruppi tiolici nell’interazione TBT-proteine mitocondriali.

Lo stagno tributile come veleno mitocondriale: inibizione della respirazione e fosforilazione ossidativa e dell’ATPasi in mitocondri di epatopancreas di Mytilus galloprovincialis.

NESCI, SALVATORE;VENTRELLA, VITTORIA;TROMBETTI, FABIANA;PIRINI, MAURIZIO;BORGATTI, ANNA;PAGLIARANI, ALESSANDRA
2009

Abstract

I composti organostannici sono contaminanti lipofili ampiamente diffusi nell’ambiente marino, in gran parte a causa del loro ampio utilizzo in passato nelle vernici antivegetative per pontili e imbarcazioni e costituiscono tuttora, nonostante le rigide limitazioni d’uso imposte dalla legge, fonte di preoccupazione a livello mondiale per la persistenza, il bioaccumulo e l’elevata tossicità per gli animali. Soprattutto le specie trisostituite quali lo stagno tributile (TBT) sono particolarmente tossiche e da tempo incluse tra i veleni mitocondriali. Gli studi finora condotti su mammiferi, lieviti e batteri hanno evidenziato analogie dell’azione tossica di TBT e derivati: azione disaccoppiante, inibizione della fosforilazione ossidativa e del complesso FOF1. I molluschi, pur essendo particolarmente esposti a questi contaminanti e in grado di accumularne nei tessuti elevate concentrazioni e di veicolarli all’uomo, sono stati finora poco considerati sotto questo aspetto. In frazioni mitocondriali di ghiandola digestiva di Mytilus galloprovincialis è stato pertanto studiato l’effetto del TBT sull’FOF1-ATPasi sensibile all’oligomicina (OS-ATPasi) e sulla respirazione e fosforilazione ossidativa, di confermando che il TBT è in grado di esplicare la sua azione tossica a vari livelli. Per quanto riguarda il complesso FOF1, è stata evidenziata un’inibizione progressiva dell'idrolisi dell’ATP nell’intervallo di concentrazione di TBT 0,1 – 0,7 μM, fino ad un massimo del 78%; tale inibizione è di tipo non competitivo. Tramite esperimenti di esclusione reciproca tra inibitori, l’inibizione dell’attività ATPasica viene ricondotta ad interazioni del TBT a livello del canale protonico del complesso enzimatico. Inoltre il TBT sembra esercitare un’azione desensibilizzante verso inibitori del dominio FO quali oligomicina e DCCD. Nell’intervallo 0,1 – 0,7 μM TBT il reagente tiolico DTE (ditioeritritolo) non modifica l’inibizione esercitata dal TBT, mentre al di sopra di 1,0 μM TBT ripristina di circa il 50% la sensibilità all’oligomicina aumentando di ben sette volte l’attività OS-ATPasica. Sembra quindi che sull’ATPasi mitocondriale vi siano più siti di legame per il TBT: l’inibizione dell’attività idrolitica esercitata dal TBT a basse concentrazioni potrebbe essere dovuta ad un impedimento del flusso protonico esercitato dal TBT a livello del canale, presumibilmente all’interfaccia delle subunità a-c, tramite interazioni di tipo elettrostatico e/o idrofobiche. Ad alte concentrazioni invece il TBT potrebbe diffondere nelle membrane e raggiungere i gruppi SH delle cisteine, buoni donatori di elettroni per lo stagno, formando legami covalenti che potrebbero causare la perdita di sensibilità per l’oligomicina. L’effetto del TBT sulla respirazione e fosforilazione ossidativa è stato saggiato polarograficamente in preparazioni mitocondriali di ghiandola digestiva con un soddisfacente accoppiamento e una buona sensibilità agli inibitori classici nei tre siti di fosforilazione e all’atractiloside, inibitore del trasportatore degli nucleotidi adenilici. Il TBT non solo agisce da disaccoppiante, ma inibisce la respirazione mitocondriale sia in stato 3 sia in stato 4; l’aggiunta di DTE rimuove parzialmente l’inibizione della respirazione, ma non il disaccoppiamento della fosforilazione ossidativa. Ulteriori prove utilizzando il reagente di Ellman sembrano confermare l’implicazione dei gruppi tiolici nell’interazione TBT-proteine mitocondriali.
Il Mediterraneo: aspetti emergenti e risposte dalle scienze del mare.
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S. Nesci; V. Ventrella; F. Trombetti; M. Pirini; A.R. Borgatti; A. Pagliarani
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