guidi p., bernardeschi m., frenzilli g., falleni a.

Biol. Mar. Mediterr. (2009), 16 (1): 402-403
P. Guidi, M. Bernardeschi, G. Frenzilli, A. Falleni, M. Benedetti*,
D. Fattorini*, F. Regoli*, M. Nigro
Dipartimento di Morfologia Umana e Biologia Applicata, Università di Pisa,
Via Volta, 4 - 56126 Pisa, Italia.
[email protected];
*Dip. Biochimica, Biologia e Genetica- Sez. Biologia e Genetica,
Univ. Politecnica delle Marche, 60121 Ancona.
RISPOSTE CELLULARI ALLA CONTAMINAZIONE
AMBIENTALE IN ORGANISMI SENTINELLA
ALLA FOCE E LUNGO IL CORSO DEL FIUME CECINA
BIOMARKER AND BIOACCUMULATION
IN SENTINEL SPECIES FROM CECINA RIVER
Abstract - Biomarkers based on genotoxic and cellular effects and bioaccumulation were investigated
in native (M. galloprovincialis) and transplanted (U. mancus) bivalves at the estuary and along the course
of River Cecina respectively. The results of genotoxic, lysosomal and antioxidant biomarkers revealed
significant differences among sampling sites, associated with different level of metal bioaccumulation.
Key-words: biomarker, genotoxicity, ecotoxicology, M. galloprovincialis, Unio mancus.
Introduzione - Il bacino del fiume Cecina include siti di grande valore
naturalistico ma è anche soggetto ad un pesante impatto antropico legato ad attività
industriali, sfruttamento della geotermia, urbanizzazione e forte prelievo idrico.
Inoltre, la particolare natura geochimica del bacino del Cecina, ricco di rocce di
natura ofiolitica, concorre ad elevare il fondo naturale di alcuni metalli. Lo scopo
del presente lavoro è stato quello di valutare gli effetti genotossici, l’alterazione delle
membrane lisosomali e le risposte antiossidanti in due specie sentinella, Mytilus
galloprovincialis (Lamarck, 1819) e Unio mancus Lamarck (1819) rispettivamente
presso la foce e lungo il corso del Cecina. I dati relativi ai biomarker sono stati
integrati con l’analisi del bioaccumulo di metalli.
Materiali e metodi - Lo studio è stato effettuato nella primavera del 2008, sono
state prese in esame 8 stazioni, variamente soggette ad impatto antropico, distribuite
tra la foce e la porzione medio alta del fiume; inoltre, una stazione di controllo
per i mitili è stata individuata presso Forte dei Marmi, località a basso impatto
antropico. Per lo studio alla foce del Cecina sono stati utilizzati mitili campionati dai
popolamenti naturali (N=28); mentre per le stazioni più a monte è stato utilizzato
il bivalve di acqua dolce U. mancus, specie diffusa nei principali bacini italiani
(Ministero dell’ Ambiente e della tutela del territorio e del mare). Gli esemplari di
U. mancus sono stati campionati nel Lago Maggiore e traslocati (in gabbiette di
rete in plastica, ciascuno contenente 28 individui) per 4 settimane nei siti oggetto
dell’indagine. I biomarker indagati includevano: Comet Assay (rileva DNA strand
breaks); Test del Micronucleo (evidenzia danni cromosomici); Neutral Red Retention
Time (alterazione delle membrane lisosomali); modulazione del sistema antiossidante
(coinvolto nella difesa dell’organismo nei confronti di radicali liberi). Infine, è
stato valutato il bioaccumulo di metalli nelle specie sentinella utilizzate, mediante
spettrofotometria ad assorbimento atomico.
Risultati - I biomarker indagati ed l’analisi del bioaccumulo di metalli hanno
messo in risalto differenze significative tra le stazioni oggetto dell’indagine. Per quanto
Risposte cellulari alla contaminazione ambientale in organismi sentinella
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riguarda la foce del Cecina, l’analisi dei mitili ha mostrato una elevata biodisponibilità
di Hg, Cd, Mn, Ni rispetto alla stazione di controllo di Forte dei Marmi. Per quanto
riguarda i biomarker utilizzati, la frequenza di cellule micronucleate, più elevata nei
mitili della foce del Cecina rispetto ai controlli, ha evidenzia un significativo effetto
genotossico in termini di danno cromosomico accompagnato dalla modulazione di
alcune risposte antiossidanti, tra cui la deplezione del glutatione totale e l’induzione
della capacità antiossidante totale contro i radicali perossilici. Tuttavia, il dato emerso
dal presente studio mostra una minore compromissione degli organismi rispetto ai
risultati di una precedente campagna di campionamento condotta nel 2004 (Nigro
et al., 2006).
Per quanto riguarda lo studio nella porzione medio-alta del bacino del Cecina, i
risultati del trapianto di U. mancus hanno evidenziato un elevato grado di integrità
nelle due stazioni poste a monte dei principali sorgenti di contaminazione (siti di
controllo). Diversamente, gli esemplari trapiantati nel torrente Possera, nel Botro
S. Marta e nel Cecina a valle di questi due affluenti, hanno mostrato una elevata
biodisponibilità di metalli (principalmente As e Hg) accompagnata da un incremento
nella frequenza di cellule micronucleate (rispetto ai controlli), dall’ alterazione della
membrana lisosomale e dalla modulazione delle difese antiossidanti. I risultati
ottenuti sono in accordo con le risposte osservate nella specie ittica Leuciscus cephalus
(Frenzilli et al., 2008). Diversamente dal test del micronucleo, il Comet assay non ha
evidenziato differenze significative tra le stazioni indagate e si è dimostrato, in questo
studio, un biomarker poco efficace per monitorare la genotossicità in esemplari di U.
mancus esposti in condizioni naturali.
Conclusioni - Presso la foce, lo studio del bioaccumulo ha mostrato una elevata
biodisponibilità di alcuni metalli associata ad effetti genotossici. Tuttavia, le risposte
cellulari allo stress suggeriscono un significativo miglioramento della qualità
ambientale rispetto al 2004. Questo dato positivo potrebbe essere messo in relazione
ad alcuni interventi di riconversione di processi industriali inquinanti a monte e
all’avvio di attività di bonifica. Il trapianto di esemplari del bivalve U. mancus si è
dimostrato una strategia valida per indagini ecotossicologiche in ambienti di acqua
dolce privi di idonei organismi sentinella. I risultati dei biomarker utilizzati hanno
evidenziato un deterioramento della qualità ambientale a valle dei due affluenti,
Torrente Possera e Botro S. Marta. Questi due corsi d’acqua contribuiscono
significativamente alla contaminazione da As e Hg derivanti da attività industriali
ed estrattive.
Bibliografia
FRENZILLI G., FALLENI A., SCARCELLI V., DEL BARGA I.,PELLEGRINI S.,SAVARINO
G., MARIOTTI V., BENEDETTI M., FATTORINI D., REGOLI F., NIGRO M. (2008) Cellular responses in the cyprinid Leuciscus cephalus from a contamined freshwater ecosystem.
Aquat. Toxicol., 89: 188-196.
MINISTERO DELL’AMBIENTE E DELLA DIFESA DEL TERRITORIO E DEL MARE (http://
www.minambiente.it/index.php?id_sezione=2478)
NIGRO M., FALLENI A., DEL BARGA I., SCARCELLI V., LUCCHESI P., REGOLI F.,
FRENZILLI G. (2006) - Cellular biomarkers for monitoring estuarine environments:
transplanted versus native mussels. Aquat. Toxicol., 77: 339-347.
Questa ricerca è stata svolta nell’ambito di una convenzione tra il dipartimento di Morfologia Umana
e l’Agenzia Regionale per la Protezione Ambientale della Toscana (ARPAT).