Bioaccumulo di cadmio e piombo e biomarkers di esposizione e di effetto in alcune specie di isopodi oniscidei (Crustacea)

Abstract

Scopo della presente tesi di Dottorato è stato quello di valutare, utilizzando un protocollo sperimentale basato sulla somministrazione di cibo contaminato con diverse concentrazioni di due metalli pesanti, cadmio e piombo, la capacità di bioaccumulo e le conseguenti risposte biologiche fornite (biomarkers) da tre specie di isopodi oniscidei - Armadillidium granulatum Brandt, Armadillidium vulgare (Latreillei), Porcellio laevis Latreille - presenti ed abbondanti in diverse aree della Sicilia particolarmente interessate da fenomeni di inquinamento ambientale, al fine di verificare il loro possibile impiego in futuri programmi di biomonitoraggio. Sono stati oggetto di indagine: a) l accumulo dei metalli mediante impiego di spettrometria di massa a plasma accoppiato induttivamente (ICP-MS); b) le alterazioni morfologiche, istologiche ed ultrastrutturali indotte a carico dell epatopancreas, principale organo di accumulo dei metalli; c) l espressione di molecole indicatrici dello stress conseguente al bioaccumulo dei metalli, quali metallotioneine (MT) e heat shock proteins 70 (Hsp70) analizzata mediante metodi immunocitochimica; d) l identificazione ed il sequenziamento del gene responsabile dell espressione delle metallotioneine mediante indagini molecolari. I risultati conseguiti hanno dimostrato che negli isopodi oniscidei, l accumulo dei metalli si realizza in maniera correlata alla concentrazione utilizzata ma in modo variabile in relazione al metallo ed alla specie saggiata. Tutte e tre le specie isopodi hanno dimostrato, infatti, una capacità di accumulo del Cd spiccatamente superiore rispetto al Pb; A. vulgare è stata la specie capace del maggior accumulo di Pb, soprattutto alle concentrazioni più elevate del metallo somministrate, mentre P. laevis, ha mostrato la maggiore capacità di accumulo del Cd, tanto elevata da risultare letale per tutti gli individui trattati per la più alta concentrazione tra quelle saggiate. La somministrazione delle concentrazioni più elevate di entrambi i metalli ha determinato sensibili alterazioni e della generale organizzazione morfologica ed istologica dei tubuli dell epatopancreas e dell organizzazione ultrastrutturale delle cellule dell epitelio dell organo, alcune delle quali potrebbero essere utilizzate quali efficaci biomarkers di esposizione.

L impiego di anticorpi anti-MT ed anti-Hsp70 si è rivelato efficace ai fini di evidenziare la presenza delle MT e delle Hsp70 nell epitelio dell organo, apprezzabile in maniera differenziata per intensità e localizzazione in relazione al metallo considerato, aspetti che potrebbero rappresentare utili biomarkers di effetto. Le indagini molecolari rivolte al sequenziamento del gene responsabile dell espressione delle metallotioneine, basate su un protocollo già efficacemente impiegato per altre specie di invertebrati ivi compresi i crostacei decapodi, non hanno avuto successo a causa di una persistente contaminazione fenolica dell RNA, estratto dal pool di epatopancreas. In conclusione, la ricerca ha confermato quanto già noto circa l eccellente ruolo che gli isopodi oniscidei possono ricoprire quali bioindicatori e bioaccumulatori dell inquinamento da metalli pesanti evidenziando, inoltre, che la capacità di bioaccumulo si realizza in maniera specie-specifica nei confronti dei diversi metalli e che, pertanto, essa deve essere preliminarmente valutata in vista di un loro impiego nei programmi di biomonitoraggio.