1) Nel presente lavoro di tesi è stato sviluppato e applicato in campo un approccio integrato di biomonitoraggio marino-costiero basato sull’utilizzo di saggi ecotossicologici su sedimento e biomarker nell’organismo sentinella Mytilus galloprovincialis. Tale approccio è stato applicato ad un ambiente esposto a forte impatto antropico quale la Rada di Augusta (Siracusa) caratterizzato da una complessa condizione di contaminazione chimica ambientale ascrivibile sia ad inquinanti chimici di tipo organico (idrocarburi) che di tipo inorganico (metalli pesati).
2) La batteria di saggi ecotossicologici proposta comprende sia saggi in vivo che in vitro e si configura come uno strumento di screening della tossicità dei sedimenti marino-costieri dotato di buon potere discriminatorio, per applicazioni di routine nel monitoraggio ambientale. La batteria di bioassay risponde alla necessità, nell’ambito del biomonitoraggio marino-costiero, di avvalersi di tecnologie innovative che utilizzino sistemi biologici come precoci rivelatori della presenza di contaminanti chimici biodisponibili nei sedimenti. Il nuovo biassay in vitro basato sull’inibizione dell’attività di anidrasi carbonica ha dimostrato piena applicabilità al monitoraggio della qualità ecotossicologica di sedimenti di aree marino-costiere esposte a stress chimico ambientale
3) La batteria di saggi prescelta risponde alla necessità di integrare le informazioni fornite da diverse matrici e tipologie di saggio (in vivo, in vitro). Infatti, i saggi in vivo consentono di valutare le tossicocinetiche degli inquinanti, mentre gli endpoint saggiati, fornendo informazioni sulla performance e la fitness degli organismi test, presentano un’elevata rilevanza ecologica nel predire effetti a livello di popolazione. I bioassay in vitro si configurano come strumenti sensibili, rapidi, di semplice esecuzione per il monitoraggio della tossicità di campioni ambientali e per la previsione dei potenziali effetti tossicologici per l’ambiente. L’applicazione di una batteria integrata di saggi in vitro ed in vivo consente di superare alcuni limiti legati alle due tipologie di saggi. Infatti, un limite dei saggi in vivo è rappresentato dalla presenza di potenziali effetti sugli organismi test di sostanze allelopatiche o di organismi patogeni eventualmente presenti nella matrice da saggiare. D’altro canto i saggi in vitro, se da un lato sono meno influenzati da variabili ambientali e sono in grado di rispondere in maniera sensibile e specifica a contaminanti con meccanismi d’azione specifici e ben caratterizzati, dall’altro sono limitati dal fatto che i risultati da essi prodotti sono difficilmente estrapolabili a potenziali effetti a livello di intero organismo. 4) L’approccio multimarker basato sulla misura di risposte cellulari e molecolari
rilevato molto sensibile nell’individuazione della complessa sindrome di stress indotta negli organismi dall’esposizione ai contaminanti chimici, integrando le informazioni ottenute attraverso l’analisi ecotossicologica dei sedimenti al fine di raggiungere una valutazione del rischio ecotossicologico per gli organismi che vivono in dato ambiente.
5) In particolare i risultati dell’analisi dei biomarker suggeriscono una valida applicazione dell’analisi delle alterazioni morfometriche dei granulociti in emociti di M. galloprovincialis quale potenziale biomarker di effetto nei programmi di biomonitoraggio. L’incremento delle dimensioni dei lisosomi osservato contestualmente all’incremento del volume dei granulociti suggerisce un incremento dei processi degradativi e autofagici. Inoltre l’applicazione del test dei micronuclei nell’ambito della batteria ha confermato l’importanza dell’impiego nel monitoraggio di ambienti marino-costieri di biomarker di genotossicità, che consentano di predire l’impatto dei cancerogeni su diversi organismi attraverso l’indagine di eventi biologici precoci del processo di cancerogenesi. Il dosaggio dell’attività di anidrasi carbonica ha indicato la sensibilità di tale enzima, particolarmente a livello della ghiandola digestiva, all’esposizione a contaminazione chimica. Tali risultati rappresentano il presupposto per considerare l’attività di anidrasi carbonica in ghiandola digestiva un potenziale biomarker di contaminazione chimica da utilizzare in indagini ecotossicologiche soprattutto nell’ottica del multimarker approach. Il ruolo funzionale di anidrasi carbonica nell’induzione dell’attività del comparto lisosomiale in ghiandola digestiva di mitilo emerso dallo studio apre nuove scenari nella comprensione delle risposte attivate a livello lisosomiale.
6) Ulteriori studi sono necessari per caratterizzare i nuovi biomarker sviluppati nel mitilo, quali variazioni dell’attività di anidrasi carbonica e alterazioni morfometriche dei granulociti, in termini di variabilità naturale (ad esempio in relazione alla stagionalità, genere, età, ciclo vitale) e specificità chimica.
7) La batteria di bioassay in vivo e in vitro sui sedimenti fornisce uno screening della tossicità dei contaminanti legati ai sedimenti e dei potenziali effetti avversi del loro rilascio sugli organismi della colonna d’acqua. La misura in un approccio multimarker delle risposte fisiologiche cellulari e molecolari nell’organismo sentinella M. galloprovincialis fornisce un segnale precoce di esposizione a stress chimico e sull’entità di danno. L’utilizzo delle due metodologie d’indagine (bioassay e biomarker) in un approccio ecotossicologico integrato al biomonitoraggio di ambienti marino-costieri offre uno strumento sensibile e specifico per la valutazione dell’esposizione ad inquinanti e del danno potenziale esercitato dagli inquinanti
sugli organismi che vivono in un dato ambiente, permettendo interventi a breve termine e la messa a punto di adeguati programmi di gestione sostenibile dell’ambiente.
8) I bioassay sono strumenti capaci di rilevare segnali precoci di allarme, ma dotati di bassa rilevanza ecologica, mentre le risposte fisiologiche misurate nell’organismo sentinella nell’ambiente reale si configurano come strumenti con una maggiore rilevanza ecologica, ma con tempi di risposta lunghi. L’impiego di metodologie che contemplino più livelli di organizzazione biologica (endpoint biologici di sopravvivenza/ biomarker cellulari), diversi sistemi di saggio e condizioni sperimentali e diversi organismi test (permettendo di saggiare le diverse vie di esposizione) consente di indagare eventuali situazioni di stress legate a differenti scale temporali. L’implementazione di un approccio integrato pone la necessità di migliorare la rilevanza ecologica dei biosassay e la loro abilità di discriminare i contaminanti e di indagare il collegamento tra la risposta dei biomarker e gli effetti avversi a livello di organismo, inclusi processi quali crescita, riproduzione e mortalità.