Degenerazione retrograda dell'integrità strutturale della membrana neuritica dei coni di crescita nervosi in seguito all'esposizione in vitro al mercurio

L'inalazione di vapori di mercurio (Hg0) inibisce il legame del GTP alla tubulina del cervello di ratto, inibendo così la polimerizzazione della tubulina nei microtubuli. Una lesione molecolare simile è stata osservata anche nell'80% dei cervelli di pazienti affetti dalla malattia di Alzheimer (AD) rispetto a controlli di pari età. Tuttavia, il sito e la modalità d'azione precisi degli ioni Hg rimangono ancora oscuri. Pertanto, il presente studio ha esaminato se gli ioni Hg possano influenzare le dinamiche di membrana della morfologia e del comportamento del cono di crescita dei neuriti. Poiché la tubulina è una proteina citoscheletrica altamente conservata sia nei vertebrati che negli invertebrati, abbiamo ipotizzato che i coni di crescita delle specie animali possano essere altamente sensibili agli ioni Hg. Per verificare questa possibilità, i neuroni Pedal A (PeA), identificati e di grandi dimensioni, provenienti dai gangli centrali dell'anello della lumaca Lymnoea stagnalis sono stati coltivati per 48 ore in 2 ml di terreno condizionato (CM) cerebrale. Dopo la crescita dei neuriti, una soluzione di cloruro di metallo (2 microl) di Hg, Al, Pb, Cd o Mn (10(-7) M) è stata applicata a pressione direttamente sui singoli coni di crescita. Immagini time-lapse con microscopia invertita sono state acquisite prima, durante e dopo l'esposizione agli ioni metallici. Abbiamo dimostrato che gli ioni Hg hanno alterato in modo marcato la struttura della membrana e i tassi di crescita lineare dei neuriti fotografati nel 77% di tutti i coni di crescita nervosi. Quando i coni di crescita sono stati colorati con anticorpi specifici per la tubulina e l'actina, è stata la struttura tubulina/microtubulo a disintegrarsi in seguito all'esposizione all'Hg. Inoltre, in alcuni neuriti denudati è stata osservata la formazione di aggregati neurofibrillari. Al contrario, l'esposizione dei coni di crescita ad altri ioni metallici non ha avuto effetti sulla morfologia dei coni di crescita, né ha compromesso il loro tasso di motilità. Per determinare gli effetti di soppressione della crescita degli ioni Hg sulla germinazione neuronale, le cellule sono state coltivate in presenza o in assenza di ioni Hg. Abbiamo riscontrato che in presenza di ioni Hg i somati neuronali non germogliavano, mentre gli altri ioni metallici non influivano sui modelli di crescita delle cellule PeA coltivate. Concludiamo che questa evidenza visiva e i precedenti dati biochimici implicano fortemente l'Hg come potenziale fattore eziologico nella neurodegenerazione.