La polvere di foglie di Neem (Azadirachta indica) mitiga lo stress ossidativo e le alterazioni patologiche innescate dalla tossicità del piombo nella tilapia del Nilo (Oreochromis niloticus)

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 9170 (2023) Citare questo articolo

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Questo studio ha studiato i sintomi clinici e patologici della tossicità del piombo trasportato dall'acqua nella tilapia selvatica del Nilo raccolta da un'area contaminata da piombo (il Canale Mariotteya: Pb = 0,6 ± 0,21 mg L−1) e in un pesce d'allevamento dopo 2 settimane di esposizione sperimentale al piombo acetato (5-10 mg L−1) oltre a valutare l'efficacia del trattamento con polvere di foglie di neem (NLP) nell'attenuare i sintomi della tossicità del piombo. Un totale di 150 pesci (20 ± 2 g) sono stati alienati in cinque gruppi (30 pesci/gruppo con tre repliche). G1 è stato assegnato come controllo negativo senza alcun trattamento. I gruppi (2-5) sono stati esposti all'acetato di piombo per 2 settimane ad una concentrazione di 5 mg L−1 (G2 e G3) o 10 mg L−1 (G4 e G5). Durante il periodo di esposizione al piombo, tutti i gruppi sono stati allevati nelle stesse condizioni, mentre G3 e G5 sono stati trattati con 1 g L−1 NLP. La tossicità del piombo ha indotto la frammentazione del DNA e la perossidazione lipidica e ha ridotto il livello di glutatione e l'espressione dell'enzima di sintesi dell'eme delta aminolevulinico acido deidratasi (ALA-D) nella tilapia selvatica, G2 e G4. La PNL potrebbe alleviare lo stress ossidativo stimolato dal piombo in G3 e ha mostrato un effetto insignificante in G5. I risultati patologici, tra cui iperplasia epiteliale nelle branchie, edema nelle branchie e nei muscoli, degenerazione e necrosi nel fegato e nei muscoli e infiltrazione leucocitaria in tutti gli organi, erano direttamente correlati alla concentrazione di piombo. Pertanto, l’applicazione acquosa di PNL a 1 g L−1 ha ridotto lo stress ossidativo e abbassato le alterazioni patologiche indotte dalla tossicità del piombo.

Si ritiene che l’acquacoltura sia un modo pratico per sostituire e conservare gli stock ittici sovrasfruttati e le specie ittiche in via di estinzione, nonché per colmare il divario tra produzione e domanda umana1,2,3. L’acquacoltura ha aumentato significativamente la quantità di prodotti ittici prodotti a partire dagli anni ’70, ma il settore deve ancora affrontare numerose sfide. Una varietà di fattori correlati, come l’ambiente acquatico, la nutrizione e il bestiame allevato, influenzano l’efficacia delle operazioni di acquacoltura. L’acquacoltura sostenibile si basa sulla massimizzazione di queste variabili4. L'impiego di tecniche sostenibili ed ecocompatibili per aumentare l'efficacia dell'acquacoltura e mitigare i fattori di stress ambientale è diventato di recente interesse5.

Per un periodo molto lungo, i metodi migliori per aumentare la crescita, lo sviluppo, l’immunità e curare le infezioni sono stati la chemioterapia e gli antibiotici. Tuttavia, l'uso continuato della chemioterapia convenzionale in acquacoltura è stato limitato da una serie di conseguenze negative sull'immunità naturale e sull'ecologia dei pesci6,7. Approcci ecologici sono stati resi disponibili per il settore dell'acquacoltura come alternativa8,9,10,11. Enzimi esogeni, microrganismi benefici e piante medicinali sono la tattica ideale per la salute e la produzione degli organismi acquatici12,13,14,15. L'ambiente acquatico è un contenitore per molti contaminanti ambientali16,17,18. Il piombo è un elemento non fondamentale che entra nell'ecosistema acquatico da varie fonti, come l'estrazione mineraria e i processi industriali19,20. Il piombo è un metallo inattivo redox che può accumularsi nei tessuti e negli organi degli organismi acquatici e può persistere nell'acqua e nei sedimenti per lungo tempo21,22,23. Lo stress ossidativo è il meccanismo centrale della tossicità stimolata dal piombo. L’aumento della generazione di specie reattive dell’ossigeno (ROS) oltre la capacità del sistema antiossidante dà origine alla perossidazione lipidica nelle membrane cellulari di vari organi, all’ossidazione delle proteine ​​e del DNA, alla disattivazione degli enzimi, alle alterazioni nell’espressione genica e alle alterazioni dello stato redox cellulare24,25. Le strutture del sistema antiossidante nei pesci comprendono enzimi e antiossidanti a basso peso molecolare26. La superossido dismutasi (SOD), la catalasi (CAT), la glutatione perossidasi (GPx) e la glutatione-s-transferasi (GST) sono i principali enzimi antiossidanti e fungono da marcatori cruciali dello stress ossidativo2,4,27. Inoltre, le riduzioni del glutatione (GSH) e del glutatione disolfuro ossidato (GSSG) svolgono una funzione cruciale nella difesa antiossidante non enzimatica28. Il piombo modifica il sistema ematopoietico inibendo la sintesi dell'emoglobina e limitando gli enzimi essenziali nella via di sintesi dell'eme. Riduce inoltre la durata della vita degli eritrociti circolanti aumentando la fragilità delle membrane cellulari29. Il piombo sottoregola tre enzimi chiave necessari per la sintesi dell'eme, il più importante dei quali è l'acido delta aminolevulinico deidratasi (ALA-D), identificato anche come porfobilinogeno sintasi. ALA-D è un enzima citosolico che catalizza la seconda fase della sintesi dell'eme formando porfobilinogeno dall'acido delta-aminolevulinico (ALA)30,31. Sebbene l'ALA-D sia espresso in tutti i tessuti, gli eritrociti e il fegato presentano i livelli di espressione più elevati32,33. La downregulation o l'inattivazione dell'enzima ALA-D viene impiegata clinicamente per misurare il livello di tossicità del piombo29,34,35. L'inquinamento dell'acqua provoca vari cambiamenti patologici nel tessuto dei pesci, la cui gravità può essere associata al grado di inquinamento dell'acqua36,37. I due organi più colpiti sono le branchie, che entrano in diretto contatto con gli inquinanti dell'acqua, e il fegato, che è coinvolto nella disintossicazione. Il bioaccumulo di metalli pesanti può colpire anche altri organi38,39,40.