Tossici ambientali ed Epigenetica

Diversi studi indicano che il nichel, attraverso meccanismi parzialmente definiti, può favorire cambiamenti epigenetici quali acetilazione, metilazione e ubiquitinazione degli istoni, modifiche strutturali e alterazioni nella metilazione del DNA (Salnikow & Zhitkovich, 2008) con soppressione o attivazione di fattori di trascrizione (Apostoli & Catalani, 2008).
Questi fenomeni possono influenzare l'espressione genica e avere conseguenze negative sulla salute, promuovendo l'insorgenza di tumori e malattie cardiorespiratorie (Baccarelli & Bollati, 2009).
Il modello della cancerogenesi dei composti del nichel si basa sulla biodisponibilità dei suoi ioni bivalenti (Ni II) nei siti nucleari delle cellule target, che è influenzata da vari fattori come la granulometria delle particelle, le caratteristiche di superficie, i meccanismi di clearance del tratto respiratorio, l'assorbimento cellulare e la solubilità nei fluidi biologici.
Le specie in grado di indurre neoplasie sono quelle abbastanza insolubili, presenti nel polmone come particelle di dimensioni tali da poter penetrare nelle cellule tramite fagocitosi e rilasciare, a causa del ph acido contenuto all'interno dei fagosomi, grandi quantità di ioni Ni(II) biologicamente attivi. Al contrario i composti solubili si dissociano immediatamente in ioni Ni(II) la cui penetrazione nelle cellule è poco efficiente ed è contrastata da una rapida clearance polmonare che ne limita la concentrazione nei siti critici (Apostoli & Catalani, 2008).
E' importante evidenziare che in uno esperimento effettuato in vitro su culture cellulari trattate con composti solubili di nichel, Ke et al. (2006) hanno indicato la possibilità che anche gli ioni Ni(II) potrebbero entrare nelle cellule, attraverso i sistemi di trasporto utilizzati da altri metalli essenziali come zinco, rame, ferro, e manganese. Difatti è noto che gli ioni nichel possono competere con il ferro (Fe II) per il trasportatore di metalli bivalenti DMT-1 (Ke et al., 2006).
Sebbene i meccanismi mediante i quali il nichel favorisce ipermetilazione del DNA in culture cellulari non sono perfettamente conosciuti, una delle ipotesi prevede che gli ioni Ni(II) si potrebbero sostituire agli ioni magnesio (Mg II) nelle interazioni con il genoma, favorendo l'ipercondensazione della cromatina e la successiva metilazione del DNA (Figura 3), e stabilizzare il silenziamento genico (Apostoli & Catalani, 2008; Baccarelli & Bollati, 2009; Salnikow & Zhitkovich, 2008).