Ricerche

Ricercatori dell'Università dell'Illinois (UI) riportano la prima identificazione di un meccanismo cellulare legato alla tossicità di una classe importante di sottoprodotti di disinfezione dell'acqua potabile.

Questo studio, pubblicato in Environmental Science & Technology, suggerisce una possibile connessione degli effetti avversi sulla salute, comprese le malattie neurologiche come l'Alzheimer.

"Non sto insinuando che bere acqua disinfettata vi darà l'Alzheimer", ha detto Michael Plewa, scienziato di punta e professore di genetica al Dipartimento di Scienze delle Colture dell'UI. "Certo, la disinfezione dell'acqua potabile è stato uno dei risultati più significativi della sanità pubblica del 20° secolo. Ma gli effetti negativi dei sottoprodotti di disinfezione (DBP) che si formano involontariamente durante questo processo stanno causando preoccupazioni poichè i ricercatori ne svelano la tossicità".

Più di 600 DBP sono stati scoperti. Anche se i ricercatori sanno che alcuni DBP sono tossici, sono disponibili poche informazioni biologiche sulla maggior parte di questi contaminanti dell'acqua. L'Agenzia di Protezione dell'Ambiente  (EPA) regolamenta solo 11 di questi DBP, ha detto. Il laboratorio di Plewa ha indagato il meccanismo biologico, o il bersaglio cellulare che porta alla tossicità, nel seconda più diffusa classe di DBP generata nell'acqua disinfettata: gli acidi aloacetici (Haas). "L'EPA ha regolato gli HAAS per quasi 15 anni. Tuttavia, non sapevamo come causano tossicità prima di questo studio", ha detto. "Ora che abbiamo scoperto il meccanismo degli HAAS, possiamo dare un senso ai dati storici che possono portare a nuovi studi relativi agli esiti negativi della gravidanza, diversi tipi di cancro e disfunzioni neurologiche".

Plewa crede che questo aiuterà l'EPA nello stabilire regolamenti basati sulla scienza. La loro ricerca aiuterà inoltre le comunità di trattamento delle acque a sviluppare nuovi metodi per prevenire la generazione dei DBP più tossici. "E' abbastanza semplice" ha detto Plewa. "Per aumentare i benefici per la salute dell'acqua disinfettata, dobbiamo ridurre i DBP più tossici. Se capiamo i loro meccanismi biologici, possiamo trovare dei modi più razionali per disinfettare l'acqua potabile senza generare DBPs tossici".

In questo studio, i ricercatori si sono concentrati su tre Haas - l'acido iodoacetico, il bromoacetico e il cloroacetico. Dopo aver respinto la loro prima ipotesi che gli HAAS danneggiano direttamente il DNA, hanno spostato la ricerca in una diversa zona: le neuroscienze. Uno studente laureato di Plewa, Justin Pals, ha scoperto un collegamento straordinario, ha detto Plewa. In neurotossicologia, l'acido iodoacetico riduce la disponibilità di sostanze nutritive o di ossigeno nei neuroni inibendo il gliceraldeide-3-fosfato deidrogenasi (GAPDH). "I ricercatori sono interessati a capire come prevenire i danni dopo un ictus o altri danni neurologici", ha detto Plewa. "L'acido iodoacetico uccide queste cellule. Uno degli obiettivi che hanno trovato era che l'acido iodoacetico ha inibito il GAPDH".

Il laboratorio di Plewa ha condotto cinetica enzimatica GAPDH in quantità e ha scoperto che i dati erano altamente correlati con una varietà di marcatori negativi sulla salute. "Tutti i pezzi del puzzle sono andati a posto in un istante", ha detto Plewa. "Avevamo scoperto il nostro target cellulare - il GAPDH. Mai prima di allora questo tipo di ricerca è stato fatto con questo livello di precisione e associato a un ampio corpus di impatti biologici avversi".

Hanno scoperto che i sottoprodotti di disinfezione HAA erano tossici, perché le cellule non possono produrre ATP, e questo provoca stress ossidativo. "Le cellule trattate con HAAS sopportano danni al DNA", dice Plewa. "Così cominciano a esprimere sistemi di riparazione del DNA. Gli HAAs non sono direttamente dannosi per il DNA, anzi sono inibitori del GAPDH, che si coinvolto nell'aumento dello stress ossidativo che stiamo osservando".

Una crescente quantità di informazioni ha dimostrato che il GAPDH è associato con l'insorgenza di malattie neurologiche. "Se hai una mutazione naturale del GAPDH e sei esposto ad elevati livelli di questi sottoprodotti di disinfezione, potresti essere più sensibile agli effetti negativi sulla salute, come l'Alzheimer" ha detto. Sono necessarie ulteriori ricerche per studiare i sottoprodotti di disinfezione iodati perché sono i più reattivi nell'inibizione della funzione del GAPDH e attualmente non sono disciplinati dalla EPA, dice Plewa. "Abbiamo sostituito il modello standard di lavoro di danno diretto al DNA con un nuovo modello di lavoro basato su una molecola cellulare bersaglio", ha detto. "Questa scoperta è un contributo fondamentale nel campo della scienza dell'acqua potabile".

Questa ricerca è stata pubblicata in Environmental Science & Technology. I ricercatori coinvolti sono Michael Plewa, Pals Justin, Justin Ang ed Elizabeth Wagner, tutti dell'Università dell'Illinois. La ricerca è stata sostenuta da un Premio del Centro WaterCAMPWS NSF CTS-0120978.

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Fonte: Materiale del University of Illinois College of Agricoltural, Consumers and Environmental Scienze.

Riferimento: Justin A. Pals, Justin K. Ang, Elizabeth D. Wagner, Michael J. Plewa. Biological Mechanism for the Toxicity of Haloacetic Acid Drinking Water Disinfection Byproducts. Environmental Science & Technology, 2011; 45 (13): 5791 DOI: 10.1021/es2008159.

Pubblicato in ScienceDaily il 24 Ottobre 2011 - Traduzione di Franco Pellizzari.

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