Ricerca e applicazione di metodologie ecotossicologiche nel monitoraggio di ambienti marino-costieri: Sviluppo di nuovi bioassay e biomarker

Obiettivo del lavoro è stato lo sviluppo e la validazione di nuovi bioassay e biomarker quali strumenti da utilizzare in un approccio ecotossicologico integrato per il biomonitoraggio di ambienti marino-costieri interessati da impatto antropico negli organismi che vivono in tali ambienti. L’ambiente reale impiegato per l’applicazione in campo è la Rada di Augusta (Siracusa, Italia). Una batteria di bioassay in vivo e in vitro è stata indagata quale strumento di screening per la misura della tossicità dei sedimenti. La batteria selezionata ha dimostrato di possedere i requisiti necessari ad un applicazione di routine nel monitoraggio di ambienti marino costieri. L’approccio multimarker basato sull’impiego dell’organismo bioindicatore Mytilus galloprovincialis in esperimenti di traslocazione ha consentito di valutare il potenziale applicativo di nuovi biomarker citologici e molecolari di stress chimico parallelamente a biomarker standardizzati di danno genotossico ed esposizione a metalli pesanti. I mitili sono stati traslocati per 45 giorni nei siti di Brucoli (SR) e Rada di Augusta, rispettivamente sito di controllo e sito impattato. I risultati ottenuti supportano l’applicabilità delle alterazioni morfometriche dei granulociti quale biomarker di effetto, direttamente correlato allo stato di salute degli organismi che vivono in un dato ambiente. Il significativo incremento dell’area dei lisosomi osservato contestualmente potrebbe riflettere un incremento dei processi degradativi e dei processi autofagici. I dati sulla sensibilità in campo suggeriscono una valida applicazione della misura dell’attività di anidrasi carbonica in ghiandola digestiva come biomarker di stress in ambiente marino costiero. 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.

The aim of the work was the development and validation of new bioassays and biomarkers as tools in an integrated ecotoxicological approach for the biomonitoring of impacted coastal marine environment environments. The Rada of Agusta (Syracuse, Sicily) was used as real environment for the field application of the proposed integrated approach. A battery of in vivo and in vitro bioassays was investigated as screening tool of the assessment of marine sediment toxicity. The battery has proven to have the necessary requirement for a routine application in marine coastal environment biomonitoring. The multimarker approach based on the use of bioindicator organism Mytilus galloprovincialis in translocation experiments allowed to evaluate the field application potential of new cytological and molecular biomarkers in parallel to standardized biomarkers of genotoxicity and heavy metal exposure. Mussels were caged for 45 days in Brucoli (SR) and Rada di Augusta, reference site and impacted site respectively. Results support the applicability of granulocytes morphometric alterations as effect biomarker, directly correlated to the health of the organism. Morphometric alterations were accompanied by a significative increase of the lysosomal compartment, which in turn could reflect the pollutant induced increase of the degradative and autophagic processes. Carbonic anhydrase activity in digestive gland proved to be a valuable biomarker of chemical stress in marine coastal environment. The functional role of carbonic anhydrase in the lysosomal compartment functioning was evaluated. The combined use of the two methodologies (bioassays and biomarkers) in an integrated ecotoxicological approach provides a sensitive and specific tool for the assessment of pollutant exposure and pollutant effects in biomonitoring of coastal marine environment, facilitating the application of monitoring data in risk-based decision making