Studio dell'azione apoptotica del cadmio sul testicolo del teleosteo marino Gobius niger

Il cadmio (Cd) è un potente inquinante ambientale in grado di produrre tossicità a livello di svariati tessuti. In particolare, nei mammiferi questo metallo pesante, nei tessuti ove viene accumulato, può scatenare diversi processi cellulari tra cui l’attivazione di fenomeni apoptotici, osservati sia in vivo che in vitro.
Piuttosto limitate sono invece le informazioni relative all’effetto del Cd in organismi marini. A questo scopo, maschi adulti di Gobius niger, un teleosteo marino molto diffuso su tutta la costa mediterranea, sono stati suddivisi in tre gruppi, due dei quali esposti a concentrazioni crescenti di cadmio in acqua, mentre un terzo gruppo, non trattato, è stato usato come controllo. Gli esemplari sono stati sacrificati dopo 48 ore di trattamento.
Poiché recentemente il Cd è stato incluso nella lista dei distruttori endocrini, nel modello sperimentale qui scelto, è stata valutata l’azione apoptotica, nel testicolo degli individui esposti al contaminante, mediante un approccio biomolecolare ed immunologico.
Come bioindicatore apoptotico è stata scelta la caspase 3, una proteina citoplasmatica appartenente ad un’ampia famiglia di proteasi contenenti cisteina, caratterizzata da un’assoluta specificità per i residui di aspartato nella posizione P1 del sito catalitico. Si tratta dell’enzima effettore del processo apoptotico. Questo enzima, in forma di pro-caspase e quindi inattivo, è presente in qualsiasi tipo cellulare.
Nel presente lavoro di tesi l’espressione del gene della caspase 3 è stata studiata mediante RT-PCR semiquantitativa. Il gene è stato parzialmente clonato e sequenziato e la quantificazione è stata effettuata mediante l’utilizzo della β-actina come standard interno.
I risultati ottenuti dimostrano come ci sia un aumento significativo (P<0,05) dell’espressione genica nei trattati rispetto ai controlli ed, in particolare, nei trattati a dose più elevata di Cd. Inoltre, mediante Western blotting è stata evidenziata la presenza della pro-caspase 3 in tutti gli esemplari studiati, mentre la caspase 3 attiva è stata osservata solo in organismi esposti al Cd.
In questo studio è stata considerata anche l’espressione della Heat Shock Protein 70 (HSP70), proteina della famiglia delle chaperonine, molecole coinvolte nel folding proteico e nel recupero della struttura e della funzione di proteine sottoposte a stress. HSP70 viene considerata uno dei principali fattori antiapoptotici poiché è in grado di inibire l’apoptosi caspase dipendente.
Mediante un approccio biomolecolare è stata rilevato un aumento significativo (P<0,05) dell’espressione genica dell’HSP70 nei trattati rispetto ai controlli. Il dato mette in evidenza un crescente stato di stress negli organismi correlato con l’aumento della concentrazione di Cd nell’acqua.
In conclusione i dati raccolti in questo lavoro suggeriscono come la presenza di Cd nell’ambiente acquatico marino, induca l’attivazione di un pathway apoptotico caspase-dipendente nel testicolo di individui adulti.
I maschi di G. niger per evitare che le cellule del testicolo vadano in apoptosi, in seguito ad esposizione al Cd, sintetizzano alti livelli di HSP70. L’aumento di HSP70, riscontrato nel testicolo alle dosi di Cd utilizzate nel presente studio, non è risultato sufficiente per bloccare il processo apoptotico. Questo risultato è in accordo con quanto osservato da precedenti studi condotti sulla carpa comune Cyprimus carpio ( Ali et al., 2003).