Il misterioso viaggio di Mercurio: svelare il suo nascondiglio segreto nei cervelli dei mammiferi.

Un nuovo studio presso l'Università di Purdue ha rivelato la presenza di mercurio nei cervelli delle manguste, suggerendo un impatto ambientale più ampio e potenziali rischi per la salute umana. Questa scoperta innovativa migliora la nostra comprensione della neurotossicità del mercurio negli animali terrestri. Credit: SciTechDaily.com

Gli scienziati hanno scoperto mercurio nei cervelli delle manguste, indicando una minaccia ambientale più ampia e sollevando preoccupazioni riguardo all'esposizione umana al mercurio.

L'esposizione al mercurio (Hg) è estremamente neurotossica nella maggior parte delle forme chimiche. Anche gli scienziati che studiano composti del mercurio sono a rischio a causa dell'esposizione potenziale a Hg. Il famoso fisico Michael Faraday ha sofferto di avvelenamento da Hg a causa di una prolungata esposizione ai vapori di Hg, che lo ha spinto a interrompere le sue ricerche all'età di 49 anni a causa del deterioramento della salute. Un altro esempio è la chimica di laboratorio Karen Wetterhahn, che è stata uccisa dall'avvelenamento da dimetilmercurio dopo che alcune gocce sono sfuggite da una pipetta e sono finite su una delle sue mani coperte di lattice.

Numerosi studi si sono concentrati sull'esposizione e sugli effetti del Hg, in particolare negli organismi marini e marittimi. È risaputo che le persone dovrebbero limitare il consumo di alcuni pesci, come il tonno, a causa della presenza di mercurio. Tuttavia, sorge la domanda: gli ioni di mercurio possono raggiungere i cervelli degli animali terrestri? La dottoressa Yulia Pushkar, professore di Fisica e Astronomia presso il College of Science dell'Università di Purdue, era inizialmente scettica. Ha mantenuto un programma di imaging cerebrale dal 2008 presso l'Università di Purdue. Il suo gruppo, specializzato nella preparazione dei campioni, nelle misurazioni e nell'analisi dei dati, è ricercato da studiosi negli Stati Uniti e nel mondo, compresi quelli provenienti dal Giappone e, più di recente, dall'Australia.

Il mercurio è un elemento chimico con il simbolo Hg ed è tossico. L'esposizione al mercurio può danneggiare il sistema nervoso, i reni, il fegato e il sistema immunitario. Molti studi hanno verificato le concentrazioni di mercurio negli organismi marini e marittimi, ma si sa poco su se può accumularsi all'interno dei cervelli degli organismi terrestri.

Il gruppo di ricerca di Pushkar è stato incaricato di verificare la presenza di Hg nei cervelli delle manguste raccolte sull'isola di Okinawa. Sorprendentemente, le scansioni cerebrali hanno rivelato la presenza di mercurio in questi animali invasivi. Il gruppo di ricerca ha perfezionato le scansioni, ottenendo una risoluzione di poche decine di nanometri per osservare le cellule cerebrali interessate. Le loro scoperte collaborative sono state recentemente pubblicate sulla rivista Environmental Chemistry Letters.

Il mistero su come il mercurio entri nel cervello della mangusta rimane irrisolto. Possibili fonti includono l'acqua che bevono, le uova di uccelli che consumano, l'esposizione a minerali o addirittura l'aria che respirano. Una cosa è molto chiara, però: è un segnale molto negativo.

"L'Hg è molto tossico a basse concentrazioni, in quanto può legarsi e influenzare la funzione di biomolecole essenziali", spiega Pushkar. "L'efficienza della detossificazione dipenderà dall'assorbimento e dalla costante di legame all'interno delle accumulazioni rilevate e dalle eventuali perdite da queste ultime se le cellule cerebrali muoiono. Al momento, non esiste un modo noto per dissolvere in modo sicuro queste aggregazioni di tessuti e non ci sono segnalazioni di inversione del avvelenamento da Hg del sistema neurale. L'approccio principale che dovremmo tutti adottare è evitare qualsiasi esposizione, soprattutto l'esposizione cronica come nel caso di Faraday".

"Ero scettica che si potesse rilevare qualsiasi quantità di Hg. Di solito, gli elementi neurotossici, anche se entrano nel cervello, sono presenti in concentrazioni ultrabasse", spiega Pushkar. "Abbiamo portato questi campioni presso l'Advanced Photon Source dell'Argonne National Laboratory, dove i cervelli sono stati esposti a raggi X intensi. Sfidando il mio scetticismo, il segnale di Hg era presente".

Scansionando i campioni cerebrali, i ricercatori hanno iniziato a individuare aree cerebrali che sembravano avere un contenuto di Hg più elevato. Dopo tre anni di studio e cinque viaggi presso due strutture di sincrotrone nazionali (Advanced Photon Source presso l'Argonne National Laboratory e NSLS-II presso il Brookhaven National Laboratory), i ricercatori possono ora affermare che particolari cellule cerebrali: le cellule del plesso corioideo (che compongono la barriera emato-encefalica) e gli astrociti della zona subventricolare contengono punti ricchi di Hg (~0,5-2 micrometri di dimensione). Il gruppo di ricercatori di Pushkar ritiene che queste cellule aiutino a filtrare l'Hg dal sangue e dal tessuto cerebrale e a immagazzinarlo con l'aiuto di un altro elemento, il selenio (Se). Quale particolare molecola biologica contenente Se si lega all'Hg deve ancora essere scoperto.

Il team di Pushkar per questa pubblicazione è composto da Pavani Devabathini e Gabriel Bury (entrambi studenti universitari) e da Darrell Fischer (allora studente universitario e attualmente alla Harvard Graduate School). I dati sono stati raccolti dall'intero team e analizzati da Devabathini e Fischer. Una volta analizzati i dati, tutto il team ha contribuito alla stesura della pubblicazione.

Questa scoperta ha un significato importante per il monitoraggio ambientale negli organismi terrestri e fornisce nuovi strumenti per tracciare l'Hg nelle cellule cerebrali, con possibili implicazioni per la salute e la sicurezza umana.

“Human activities result in the emission of 2000 metric tons of mercury compounds annually and we do not fully understand where all this neurotoxic Hg ends up,” says Pushkar. “Most studies so far focused on marine biota (fish and whales) but apparently terrestrial species are also affected. We expect the human brain react to Hg in a similar fashion via interactions with cells of choroid plexus and astrocytes. However, we do not know if the human brain has enough Se-containing biomolecules to bind to Hg.”

Reference: “High-resolution imaging of Hg/Se aggregates in the brain of small Indian mongoose, a wild terrestrial species: insights into intracellular Hg detoxification” by Pavani Devabathini, Darrell L. Fischer, Si Chen, Ajith Pattammattel, Gabriel Bury, Olga Antipova, Xiaojing Huang, Yong S. Chu, Sawako Horai and Yulia Pushkar, 16 November 2023, Environmental Chemistry Letters. DOI: 10.1007/s10311-023-01666-3