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Modulazione degli enzimi antiossidanti in Tapes philippinarum e Scapharca inaequivalvis in condizioni di anossia e successiva riossigenazione

Informazioni tesi

  Autore: Jurgen Foschi
  Tipo: Tesi di Laurea
  Anno: 2002-03
  Università: Università degli Studi di Bologna
  Facoltà: Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
  Corso: Scienze Naturali
  Relatore: Luigi Villani
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 125

L’interesse rivolto allo stress ossidativo in applicazioni ecotossicologiche su organismi marini, ha rappresentato l’obiettivo principale del lavoro, incentrando lo studio sul cosiddetto “paradosso dell’ossigeno”.
Questa molecola infatti è fondamentale nei principali processi biochimici degli organismi aerobi, ma allo stesso tempo il suo consumo porta alla formazione di specie radicaliche dell’ossigeno potenzialmente tossiche (ROS) responsabili di danni a molte macromolecole biologiche (lipidi di membrana, proteine, acidi nucleici, carboidrati) con conseguenti patologie nell’uomo e negli animali (Halliwell e Gutteridge, 1999).
Dal momento che i ROS sono continuamente prodotti in numerosi processi cellulari, gli organismi hanno evoluto un sistema di difesa antiossidante costituito sia da componenti enzimatiche che da molecole non enzimatiche. I sistemi enzimatici maggiormente coinvolti sono rappresentati da superossido dismutasi (SOD), da catalasi (CAT) che agiscono rispettivamente sullo ione superossido (O2•־) e sull’acqua ossigenata (H2O2) e dalla glutatione perossidasi Se-dipendente (GPx), un importante enzima che decompone i perossidi utilizzando come cosubstrato il glutatione. Gli antiossidanti “non enzimatici” comprendono varie molecole a basso peso molecolare ("scavenger") come ascorbato, vitamina E, carotenoidi, glutatione ridotto (GSH) e metallotioneina (MT).
Nonostante la produzione basale di ossiradicali sia normalmente contrastata da questo complesso sistema di difese antiossidanti, la produzione di ROS viene amplificata come risposta a molteplici stress ambientali fra i quali i fenomeni di anossia e successiva riossigenazione.
Gli organismi viventi che tollerano ampie variazioni di ossigeno in ipossia/anossia (animali euriossici), presentano adattamenti biochimici e fisiologici che consentono la sopravvivenza fino al ripristino delle normali condizioni di ossigenazione. Il ritorno alla normossia è caratterizzato da un drammatico aumento del consumo di ossigeno (De Zwaan e Putzer, 1985), che può indurre la formazione di ROS a livello mitocondriale con un conseguente danno ossidativo. La risposta alla riossigenazione degli animali euriossici è stata proposta come un utile modello per lo studio del danno da ischemia/riperfusione (Winston e Di Giulio, 1991; Dykens e Shick, 1988). Infatti se l’elevata concentrazione di ossiradicali rappresenta un problema in situazioni di ischemia e riperfusione nei mammiferi, un comportamento simile si potrebbe verificare in pesci, rettili, anfibi e molluschi durante il recupero metabolico come conseguenza delle situazioni ambientali di anossia/ipossia. Gli animali che vivono in ambienti soggetti a variazioni di ossigeno mostrano adattamenti biochimici che si manifestano non solo nel periodo di diminuzione di ossigeno ma anche durante il successivo ripristino delle condizioni fisiologiche (Storey, 1996).
A tale scopo nella presente ricerca sono stati utilizzati come modelli sperimentali due diverse specie di molluschi bivalvi quali Scapharca inaequivalvis e Tapes philippinarum sottoposte a due differenti stress fisici come la carenza di ossigeno e la successiva reintroduzione, potenzialmente in grado di indurre la produzione di ROS, allo scopo di valutare le conseguenti alterazioni dei principali sistemi antiossidanti.
Numerosi studi (Hermes-Lima e Storey, 1998) hanno dimostrato l’importanza delle difese enzimatiche antiossidanti (superossido dismutasi, catalasi, glutatione perossidasi) come componenti chiave degli adattamenti biochimici che permettono la sopravvivenza di alcune specie di molluschi e di vertebrati durante fenomeni di anossia/ipossia seguita da riossigenazione (Hermes-Lima e Storey, 1998).
Il presente studio quindi si propone di valutare il ruolo delle difese antiossidanti nei molluschi bivalvi Scapharca inaequivalvis e Tapes philippinarum in condizioni di anossia e successiva riossigenazione prendendo in considerazione l’attività di importanti enzimi antiossidanti indagandone la modulazione attraverso indagini biochimiche e immunologiche.

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V Premessa L’interesse rivolto allo stress ossidativo in applicazioni ecotossicologiche su organismi marini, ha rappresentato l’obiettivo principale del lavoro, incentrando lo studio sul cosiddetto “paradosso dell’ossigeno”. Questa molecola infatti è fondamentale nei principali processi biochimici degli organismi aerobi, ma allo stesso tempo il suo consumo porta alla formazione di specie radicaliche dell’ossigeno potenzialmente tossiche (ROS) responsabili di danni a molte macromolecole biologiche (lipidi di membrana, proteine, acidi nucleici, carboidrati) con conseguenti patologie nell’uomo e negli animali (Halliwell e Gutteridge, 1999). Dal momento che i ROS sono continuamente prodotti in numerosi processi cellulari, gli organismi hanno evoluto un sistema di difesa antiossidante costituito sia da componenti enzimatiche che da molecole non enzimatiche. I sistemi enzimatici maggiormente coinvolti sono rappresentati da superossido dismutasi (SOD), da catalasi (CAT) che agiscono rispettivamente sullo ione superossido (O 2 •־ ) e sull’acqua ossigenata (H 2 O 2 ) e dalla glutatione perossidasi Se-dipendente (GPx), un importante enzima che decompone i perossidi utilizzando come cosubstrato il glutatione. Gli antiossidanti “non enzimatici” comprendono varie molecole a basso peso molecolare ("scavenger") come ascorbato, vitamina E, carotenoidi, glutatione ridotto (GSH) e metallotioneina (MT). Nonostante la produzione basale di ossiradicali sia normalmente contrastata da questo complesso sistema di difese antiossidanti, la produzione di ROS viene amplificata come risposta a molteplici stress ambientali fra i quali i fenomeni di anossia e successiva riossigenazione. Gli organismi viventi che tollerano ampie variazioni di ossigeno in ipossia/anossia (animali euriossici), presentano adattamenti biochimici e fisiologici che consentono la sopravvivenza fino al ripristino delle normali condizioni di ossigenazione. Il ritorno alla normossia è caratterizzato da un drammatico aumento del consumo di ossigeno (De Zwaan e Putzer, 1985), che può indurre la formazione di ROS a livello mitocondriale con un conseguente danno ossidativo. La risposta alla riossigenazione degli animali euriossici è stata proposta come un utile modello per lo studio del danno da ischemia/riperfusione (Winston e Di Giulio, 1991; Dykens e Shick, 1988). Infatti se l’elevata concentrazione di ossiradicali rappresenta un problema in situazioni di ischemia e riperfusione nei mammiferi, un comportamento simile si potrebbe verificare in pesci, rettili, anfibi e molluschi durante il recupero metabolico come conseguenza delle situazioni ambientali di anossia/ipossia.

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Parole chiave

anossia
enzimi antiossidanti
molluschi bivalvi
riossigenazione
stress ossidativo
superossido dismutasi

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