Le metallotioneine come biomarcatori dell'inquinamento da metalli

Le MT, proteine citosoliche ricche di cisteina che legano i metalli, sono state riscontrante in una ampia varietà di organismi inclusi i batteri, i funghi e tutte le specie animali e vegetali.
Nonostante numerosi dati biochimici provano che le MT sono proteine altamente conservate e dalla struttura ben definita, la loro funzione biologica è ancora materia di discussione. Diversi studi hanno dimostrato che la sintesi delle MT può essere indotta da certi elementi in tracce, ma anche da composti chimici organici e da fattori di stress come malattie, infezioni o prolungati periodi di fame
Nelle cellule di mammiferi il gene delle MT è fortemente indotto da numerosi metalli tra cui Zn, Cd; Hg, e Cu.; inoltre alcuni studi hanno dimostrato in certe popolazioni di invertebrati la tolleranza ai metalli è correlata con l'espressione o l'amplificazione del gene delle MT. Queste evidenze e la forte l'abilità delle proteine di legare i metalli hanno fatto nascere l'ipotesi che la detossificazione dei metalli sia una dei ruoli principali delle MT, ma ulteriori studi dimostrano che funzioni addizionali possono essere attribuita a questa proteine. Queste funzioni includono, per esempio, l'omeostasi cellulare di elementi in tracce, donazione degli ioni metallici alle metallo proteine, regolazione di processi genetici, protezione della cellula contro lo stress ossidativo.
Molti autori concordano che le MT sono proteine multifunzionali che giocano un ruolo determinante nella detossificazione dei metalli, e più in generale nella regolazione dei processi causati dallo stress celllulare.
L'induzione precoce delle MT dovuta alla presenza di metalli in tracce, soprattutto il cadmio, in specie differenti fa di questa proteina un potenziale biomarcatore utile per valutare l'impatto ecotossicologico di metalli potenzialmente tossici negli organismi marini e terrestri.
Siccome i molluschi marini, sono in grado di accumulare metalli in tracce in concentrazioni nettamente superiori a quelle delle acque dove vivono, sono stati largamente usati come bioindicatori per valutare l'inquinamento dell'ambiente marino. Le MT sono considerate da numerosi autori un valido biomarcatore d'esposizione ai metalli nei molluschi marini.
Altri invertebrati possono essere usati per valutare l'impatto ambientale dell'inquinamento da metalli, ad esempio i policheti bentonici sono organismi adatti per lo studio della contaminazione da metalli dei sedimenti. Ricerche effettuate su diverse specie di policheti e oligocheti sia marini che d'acqua dolce esposti all' inquinamento da metalli, soprattuto il cadmio, dimostarno che la misura del livello di MT può essere considerato un biomarcatore sensibile di questa esposizione.
Protocolli di biomonitoraggio includono l'utilizzo di differenti specie e differenti biomarcatori per l'individuazione dell'inquinamento da sostanze chimiche.
Molti studi condotti in laboratorio hanno indicato l'induzione delle MT nel pesce in seguito all'esposizione alla maggior parte dei metalli che dimostrano la stessa induzione nei mammiferi (es. Cd, Cu, Zn) (Kling and Olsson, 2005; Olsson, 1993, 1996; Roesijadi, 1992). Alcune ricerche volte a identificare un possibile rischio ecotossicologico di contaminazione da metalli nell'ambiente marino prendono in considerazione il livello delle MT nei tessuti di specie bioindicatrici differenti, come ad esmpio un mitile e un pesce, in modo da fornire piu informazioni possibili sullo stato di salute della comunità presente in quell'ecosistema.
Per quanto riguarda gli organismi terrestri, ultimamante delle ricerche hanno dimostrato una rilevante correlazione tra il livello delle MT e concentrazioni di cadmio nel rene di animali selvatici, come la beccaccia e il topo selvatico. Invetebrati terrestri come i gasteropodi sono stati usati per formulare un modello base per l'uso della Mt come biomarcatore dell'esposizione da Cd.
Nel regno animale e soprattutto nell'ambiente acquatico, le MT sono ampiamente riportate come indicatori biochimici o biomarcatori della contaminazione da metalli. Purtroppo, l'uso di queste proteine è sempre più limitato dai problemi metodologici e dai sospetti sulla validità dell'analisi qualitativa delle MT e dei metalli associati, che ha scatenato discussioni degne d'attenzione.
Differenti lavori sono stati portati avanti per considerare i problemi relativi all'isolamento e alla purificazione delle MT. Uno dei più diffusi protocolli usati per isolare le MT combina il meccanismo di centrifugazione con la denaturazione a caldo dell'estratto. Ancora non ci sono metodi di quantificazione semplici per identificare la concentrazione di MT nei tessuti, nonostante recenti progressi siano stati fatti con promettenti tecniche quali HPLC-ICP-MS e HPLC-ESI-MS che richiedono la presenza di macchinari costosi.