"L'amore per lo studio è parente della Saggezza"

Produzione della metallotioneina ed accumulazione
di cadmio a livello del rene nella beccaccia

di: Emilio Carpenè e Giulia Andreani
Sezione di Biochimica, Università di Bologna

Il Dott. Emilio Carpenè  e la   Dr.ssa Giulia Andreani hanno svolto un interessante studio preparando la tesi di laurea della Dr.ssa Andreani in Medicina Veterinaria
su: " Distribuzione di alcuni elementi traccia in tessuti di beccaccia (Scolopax rusticola) " (1995-1996) .
Da diverse beccacce catturate nell'autunno - inverno degli anni 1994, 1995, 1996, sono stati prelevati in laboratorio rene, fegato e campioni di diversi muscoli. Tali tessuti sono stati messi in contenitori di plastica e congelati fino al momento dell'analisi. Della maggior parte delle beccacce catturate è stata conservata anche un'ala per poter determinare l'eta del soggetto.

In prossimità dei siti preferenziali di pastura delle beccacce sono stati prelevati anche dei lombrichi, che in laboratorio, dopo essere stati lavati con acqua distillata, sono stati sezionati in una porzione anteriore, media (clitello), e posteriore; i tessuti così campionati sono stati posti in contenitori di plastica e congelati.
Per determinare la concentrazione dei metalli traccia (ferro, zinco e rame) ed in particolare del cadmio i tessuti sono stati sottoposti a una digestione con H²O² e HNO³ in un forno a microonde e le soluzioni così ottenute sono state aspirate nella fiamma di uno strumento (Spettrofotometro ad Assorbimento Atomico) che legge la concentrazione dei metalli in µg/ml di soluzione.

Con questa tecnica oltre a determinare la concentrazione dei diversi metalli nel tessuto come tale, è possibile anche indagare dove tali elementi si distribuiscono all'interno delle cellule dei diversi organi ed in particolare del rene e del fegato. È risaputo che in molti vertebrati cadmio, zinco e rame vengono inseriti all'interno di una piccola molecola proteica (metallotioneina) che li accumula in forma non tossica per la cellula. Per determinare la quantità di Cd e di Zn legati alla metallotioneina alcuni campioni di tessuto renale sono stati rotti con un frullatore e centrifugati, a fine centrifugazione nei contenitori della centrifuga si ottiene una parte superiore liquida ed una inferiore solida. Il liquido così separato dalla parte solida del tessuto contiene molecole di dimensioni diverse (compresa la metallotioneina) e che possono facilmente venir separate facendo "correre" un cm³ del liquido attraverso un tubo di vetro contenente delle piccole sfere che funzionano da separatori di molecole: le molecole più grosse escono per prime, quelle più piccole per ultime. Dalla parte terminale della colonna vengono poste delle provette numerate nelle quali si raccolgono piccoli volumi di liquido per determinare la concentrazione di cadmio e zinco. Poichè la metallotioneina ha la proprietà di legare questi metalli è evidente che se ne può individuare la presenza quando nelle provette che contengono le proteine piccole si trovano concentrazioni elevate di cadmio.

La concentrazione di cadmio riscontrata a livello del rene e del fegato di beccaccia è risultata significativamente più elevata rispetto a quella riscontrata nel fagiano. Si ritiene che questa differenza sia dovuta soprattutto alla diversa alimentazione; la beccaccia infatti si nutre principalmente di lombrichi, animali noti per la capacità di accumulare cadmio all'interno della metallotioneina contenuta nella parte del clitello (Suzuki et al., 1980). Il cadmio in questa forma risulta inattivo e non tossico, ma anche biodisponibile e facilmente assorbibile dagli animali che si nutrono di lombrichi come le beccacce. I fagiani, che prediligono una dieta basata su matrici vegetali accumulerebbero cadmio in misura minore per la presenza nell'alimento di fitati che rendono il metallo poco assimilabile. Si è inoltre osservato che nel rene di beccaccia adulta il cadmio è presente in concentrazione significativamente maggiore rispetto a quello di esemplari giovani e ciò indica che questo metallo pesante tende ad accumularsi in quest'organo col crescere dell'eta, pur senza determinare alterazioni funzionali patologiche.

L'elevata concentrazione di cadmio nel rene di beccaccia ha portato a pensare che anche in questi animali selvatici, come in quelli sperimentalmente esposti a cadmio, il metallo potesse venir legato nel fegato alla metallotioneina e liberato come cadmio-tioneina nel sangue, con cui raggiunge il rene dove si accumula. Si è avuti una grande soddisfazione quando con il metodo riportato si è riusciti a dimostrare che anche le beccacce accumulano il cadmio perchè producono metallotioneina. Si ricorda nuovamente che la metallotioneina è una piccola proteina con una forma allungata "a sigaro", ricca di zolfo, che serve a bloccare in forma inerte il cadmio, rendendolo così meno tossico. (Kägi. 1987).

Alcuni autori (Möller. 1996) ritengono che concentrazioni di cadmio nei tessuti dello stesso ordine di grandezza di quelle riscontrate nelle beccacce adulte oggetto di questo studio, siano al limite della tossicità. Tuttavia la presenza nel rene di beccaccia di metallo che limita la tossicità del cadmio porta a concludere che il metallo probabilmente non ha causato alcun fenomeno patologico negli esemplari analizzati. Da ricerce effettuate (Carpenè et al,, 1995) risulta che, tra le specie aviarie più comuni n Italia, soltanto il gabbiano può raggiungere valori comparabili a quelli riscontrati nella beccaccia.

Poichè la concentrazione di cadmio nel suolo e nelle acque in prossimità di aree agricole sottoposte a frequenti concimazioni è destinata ad aumentare nel tempo - il cadmio è infatti contenuto nei fertilizzanti a base di fosfati - sarebbe interessante monitorare anche in futuro la presenza di tale metallo nei tessuti della beccaccia che rappresenta un valido bioindicatore dell'inquinamento ambientale da cadmio.