Caratteristiche della risposta al basso livello subcronico

Sep 19, 2023

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 11890 (2023) Citare questo articolo

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Il rame è un oligoelemento essenziale per la salute umana e, allo stesso tempo, un importante metallo industriale ampiamente utilizzato sia nella sua forma elementare che nei composti. Abbiamo condotto una valutazione dose-dipendente della risposta di ratti maschi albini non allevati all'esposizione subcronica a basse dosi di nanoparticelle di ossido di rame somministrate per via intraperitoneale a dosi cumulative di 18 e 36 mg/kg durante 6 settimane ai gruppi di esposizione 1 e 2, rispettivamente. Abbiamo osservato disturbi a diversi livelli di organizzazione del corpo negli animali esposti, da quello molecolare a quello organismico. La diminuzione osservata dell'attività della succinato deidrogenasi nelle cellule del sangue nucleate ha evidenziato processi bioenergetici compromessi. Alla luce dei risultati dell'analisi metabolomica, assumiamo il danno mitocondriale e il contributo dei processi apoptotici alla patologia indotta dall'avvelenamento da rame. Assumiamo anche effetti neurodegenerativi sulla base dei parametri morfologici valutati del sistema nervoso, dei risultati dei test comportamentali e di un ridotto livello di espressione dei geni che codificano per le subunità del recettore NMDA nell'ippocampo. L'effetto epatotossico rilevato da una serie di indicatori basati sulla metabolomica, biochimici e citologici si è manifestato con la ridotta funzione di sintesi proteica del fegato e con l'aumento dei processi degenerativi nelle sue cellule. Abbiamo anche osservato un effetto nefrotossico dell'ossido di rame nanometrico con una lesione predominante dei tubuli renali prossimali. Allo stesso tempo, entrambe le dosi testate hanno dimostrato effetti positivi sulla salute come una diminuzione statisticamente significativa dell’attività della fosfatasi alcalina e del fattore di frammentazione del DNA delle cellule del sangue nucleate. A giudicare dai cambiamenti osservati, la dose cumulativa di nanoparticelle di ossido di rame di 18 mg/kg di peso corporeo somministrate per via intraperitoneale si avvicina a quella soglia per i ratti. I marcatori accertati dei danni alla salute possono servire come punto di partenza per lo sviluppo di tecniche di diagnosi precoce dell’avvelenamento da rame.

Il rame è un oligoelemento essenziale1. Allo stesso tempo, nella letteratura scientifica sono presenti numerose informazioni sui possibili meccanismi dei suoi effetti negativi sui microrganismi2,3, sugli animali a sangue caldo4 e sulle cellule umane5. Anche le nanoparticelle di rame dimostrano le loro caratteristiche tossiche, già dimostrate da numerosi esperimenti in vitro su cellule umane6,7,8 e animali9, e in studi in vivo su animali a sangue caldo, come topi10 e ratti11,12,13. È stato dimostrato che le nanoparticelle di rame hanno un effetto tossico più pronunciato rispetto alle sue microparticelle14.

Anreddy (2018) ha riferito che le nanoparticelle di ossido di rame (CuO NP) somministrate a ratti Wistar con dosi di 5 e 50 mg/kg di peso corporeo al giorno per 14 giorni hanno causato significative alterazioni dose-dipendenti nelle attività degli enzimi antiossidanti. I risultati hanno mostrato chiaramente una “diminuzione statistica dell’attività del glutatione, della catalasi e della superossido dismutasi, mentre i livelli dei prodotti di perossidazione lipidica erano aumentati”. L'autore ha concluso che l'esposizione orale alle NP di CuO ha causato una significativa tossicità epatica, probabilmente attribuita allo stress ossidativo15. Abdelazeim et al (2020) hanno osservato "un marcato aumento significativo degli enzimi epatici, un'alterazione dell'equilibrio ossidante-antiossidante e un aumento del marcatore infiammatorio epatico" dopo la somministrazione per 2 settimane di una dose orale giornaliera di nanoparticelle di CuO di 100 mg/kg ai ratti16. L'esposizione orale alle NP di CuO per cinque giorni consecutivi a dosi di 32, 64 e 512 mg/kg di peso corporeo al giorno "... ha indotto cambiamenti nei parametri ematologici, nonché nei marcatori di chimica clinica". Inoltre, “…sono state osservate alterazioni istopatologiche nel midollo osseo, nello stomaco e nel fegato, costituite principalmente da una risposta infiammatoria, ulcerazione e degenerazione”17. L'esposizione intraperitoneale subcronica dei ratti alle NP CuO alla dose di 10 mg/kg di peso corporeo ha alterato "molti indici funzionali e biochimici dello stato dell'organismo, nonché cambiamenti patologici di fegato, milza, reni e cervello" e un aumento della il fattore di frammentazione del DNA12. Utilizzando metodi istopatologici e immunoistochimici, Ghonimi et al (2022) hanno rivelato cambiamenti degenerativi nel fegato e nei reni fino a "grave necrosi degli epatociti con completa disorganizzazione dei raggi epatici" dopo iniezione intraperitoneale di CuO NP con dosi di 5, 10 e 25 mg /kg di peso corporeo/giorno per 9 giorni18.