Il tallio, un veleno per le cellule nervose

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Che succede alle cellule nervose quando sono esposte al tallio, anche a basse concentrazioni? E’ quanto ha provato a studiare un esperimento condotto da ricercatori Cnr dell’Istituto di chimica dei composti organo metallici (Iccom) e dell’Istituto di neuroscienze (In), pubblicato sulla rivista ‘Plos One’.

Nell’esperimento, neuroni dell'ippocampo ‘immortalizzati’ – cioè cellule modificate per replicarsi all’infinito -  sono stati studiati prima e dopo esposizione a singola dose di tallio a basse concentrazioni.  La scelta di questo particolare tipo di cellule nervose non è casuale: si tratta infatti di una regioni più vulnerabili del sistema nervoso centrale umano.

Mentre altri studi, anche recenti, hanno evidenziato gli effetti sulle cellule esposte a concentrazioni di tallio molto elevate (maggiore di 0.5 milligrammi per litro), questo studio è stato focalizzato sull'effetto di una esposizione relativamente breve (48 ore)  ad una singola dose di tallio , pari a  1, 10 o 100 ‘microgrammi’ per litro: è questo, infatti, l'ordine di grandezza delle concentrazioni rinvenute recentemente nell'acqua potabile di una zona del nord della Toscana* e riconosciute provocare un basso peso alla nascita.

Le colture cellulari sono state, quindi, studiate mediante microscopia confocale; il mezzo di coltura è stato analizzato mediante gas cromatografia e cromatografia liquida per determinare la concentrazione di lattato ed etanolo, due sostanze coinvolte nei processi fisiopatologici delle cellule. 

La microscopia confocale ha evidenziato che l'esposizione al tallio ha un effetto significativo sulla crescita del neurone e sulla sua morfologia: già dopo esposizione a 10 microgrammi per litro (μg/L /L) di tallio le cellule nervose perdono i neuriti; circa il 45% muoiono per apoptosi. Dopo esposizione ad una singola dose pari a 100 microgrammi per litro (μg/L /L) il 50% delle cellule muore per necrosi, un processo che non richiede energia, e le cellule restanti diventano sferiche, si rigonfiano e perdono aderenza. 

Inoltre, dopo l’esposizione al tallio la concentrazione di acido lattico ed etanolo nelle cellule nervose aumenta di 2-3 volte, ovvero il tallio provoca la ‘trasformazione’ del metabolismo da aerobico a 'lattico' (un fenomeno noto come 'effetto Warburg', tipico delle cellule cancerose).  Questo indica che la cellula non è più in grado di produrre energia “normalmente” perché i suoi mitocondri non funzionano più.

Questi risultati, mai osservati nel caso di colture cellulari esposte a tallio, sono in linea con quanto riportato in letteratura: elevate concentrazioni di etanolo sono state rinvenute anche nel fluido cerebrospinale e nel sangue di pazienti con mielopatia cervicale (MC) e sclerosi laterale amiotrofica (SLA).  

Gli esperimenti condotti suggeriscono che in presenza di un alterato metabolismo energetico causato dal tallio ('ipossia funzionale'), sia attivata una sorta di meccanismo ancestrale  nel quale la produzione di etanolo è un adattamento che permette la sopravvivenza in condizioni di elevati livelli di glicolisi.

Considerato che il tallio si distribuisce rapidamente nei vari distretti corporei, esattamente come il potassio (ione fisiologicamente utilizzato da tutte le cellule) questi risultati ed altri pubblicati di recente in letteratura sottolineano la necessità di rivedere i limiti di concentrazione del tallio nelle acque e nell’ambiente.

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