Predgovor

---

Oznaka: 0098130

METALI I STANIČNI BIOMARKERI

METALS AND CELLULAR BIOMARKERS
Voditeljica projekta: dr. sc. Biserka Raspor

Tel. ++385 1 46 80 21   e-mail: [e-mail]

Suradnici
Zrinka Dragun, magistrica biol. znanosti, znanstvena novakinja u suradničkom zvanju asistentice
Marijana Erk, doktorica kem. znanosti, znanstvena suradnica
Vlatka Filipović Marijić, magistrica oceanologije, asistentica, znanstvena novakinja
Dušica Ivanković, magistrica oceanologije, stručna suradnica
Sonja Kozar, doktorica kem. znanosti, viša asistentica (na projektu do 1.8.2005.)
Jasenka Pavičić, doktorica biol. znanosti, viša znanstvena suradnica
Marijana Podrug, dipl. ing. biologije, stručna suradnica od 14.3.2005.
Biserka Raspor, doktorica kem. znanosti, znanstvena savjetnica
Tehnički suradnici
Branislav Iljadica

Program rada i rezultati na projektu:

U okviru projekta "Metali i stanični biomarkeri", ostvarena su interdisciplinarna istraživanja staničnih biomarkera u divljoj skupini dagnji (Mytilus galloprovincialis). Dagnje su skupljene na priobalnim i estuarijskim postajama istočne obale Jadranskog mora. Rezultati višegodišnjih izučavanja ukazuju na sezonsku i prostornu varijabilnost specifične vrste proteina, tzv. metalotioneine, i metala koji pobuđuju sintezu metalotioneina, a to su cink, bakar i kadmij. Najviše vrijednosti ovih staničnih biomarkera ustanovljene su u zimsko/proljetnom razdoblju, a najniže u ljetno/jesenskom razdoblju, što je posljedica promjena mase tkiva (probavne žlijezde) zbog veće raspoloživosti hrane i reproduktivnog ciklusa dagnji. To potvrđuje i opažanje da su kondicijski indeksi dagnji i temperatura okolišne vode obrnuto proporcionalni koncentracijama ovih staničnih biomarkera, a to su metalotioneini i citosolski metali u tragovima. Razmatrajući višegodišnji skup podataka, sezonski utjecaj na koncentracije metalotioneina i citosolskih metala je značajniji od specifičnog utjecaja na određenoj postaji. Iznimno, za dagnje skupljene na estuarijskim postajama, ustanovljena je značajna ovisnost koncentracije metalotioneina i kadmija u citosolu probavne žlijezde. Rezultate, koji odražavaju specifičnost postaje uzorkovanja dagnji, objasnili smo većom biološkom raspoloživosti metala u estuarijskoj vodi niže slanosti. Skup podataka, kojim raspolažemo, nedvojbeno ukazuje da je razdoblje kasne zime i ranog proljeća najpovoljnije za skupljanje divlje skupine dagnji sa svrhom ocjene izloženosti dagnji metalima uz primjenu metalotioneina, izoliranog iz probavne žlijezde, kao biomarkera. U razdoblju preporučenom za sustavno praćenje promjene koncentracija staničnih biomarkera u indikatorskim organizmima, kao što su dagnje, koncentracije metalotioneina i citosolskih metala su najveće, pri čemu je najmanji doprinos prirodnih čimbenika, kao što je reprodukcijski ciklus i/ili raspoloživost hrane, koji uzrokuju promjene mase probavne žlijezde dagnji. 

Određivanje koncentracije metala u istoj biokemijski izoliranoj frakciji, u kojoj se određuju i metalotioneini, izuzetno je važno radi izučavanja ovisnosti biomarkera izloženosti metalima (tj. metalotioneina) o koncentraciji onih metala koji pobuđuju sintezu metalotioneina, a to su cink, bakar, kadmij. U usporedbi sa cinkom i bakrom, u citosolu izoliranom iz različitih tkiva trlje blatarice (Mullus barbatus) koncentracije kadmija su najniže. Osim toga, anorganski i organski sastav citosola je kompleksa, pa npr. osim proteina sadrži i NaCl. Stoga su naša istraživanja imala za cilj da predložimo i provjerimo novi postupak analize niskih koncentracija kadmija u toplinski obrađenom citosolu, koji je izoliran iz različitih tkiva reprezentativne morske vrste riba (Mullus barbatus). Primjenom elektrotermalne atomske apsorpcijske spektroskopije (ETAAS) razrađen je postupak za direktno i pouzdano određivanje niskih koncentracija kadmija u biokemijskim uzorcima kompleksnog sastava.

Research programme and results:

Within the project "Metals and cellular biomarkers " interdisciplinary research has been accomplished on the cellular biomarkers of the indigenous mussels (Mytilus galloprovincialis), collected at the coastal and estuarine locations of the Eastern Adriatic Sea. The results of the long-term study reveal both seasonal and spatial variability of the specific, inducible type of metal-binding protein, i.e. metallothionein, and the metals that induce metallothionein synthesis, i.e. zinc, copper and cadmium. These cellular biomarkers have maximal values in the late winter or early spring period, followed by a progressive decrease during the summer/autumn period. Such behaviour has been ascribed to the temporal changes of the digestive gland mass, related to the food availability and the annual reproductive cycle of indigenous mussels. In addition, an inverse relationship of both mussel condition index and the ambient water temperature on the metallothionein and cytosolic trace metal levels, confirms this observation. Considering our long-term data set, seasonal impact on the metallothionein and cytosolic metal concentrations is more pronounced than the site-specific impact. An exception is the significant  relationship between the metallothionein and cadmium concentrations, determined in the mussels inhabiting the estuarine locations. These site-specific results were ascribed to higher metal bioavailability due to lower water salinity. Our data set clearly indicates that the late winter and early spring period are most suitable sampling periods for the evaluation of metal exposure by means of the metallothioneins, isolated from the digestive gland tissue of indigenous mussels. In the recommended period the concentrations of both the metallothioneins and trace metals are the highest, while there is a minimal contribution of natural factors, such as reproductive status and/or availability of food, that cause the variation of the digestive gland mass.

Analysis of metal concentrations in the same tissue fraction in which the metallothioneins are determined, is of high importance for correlating the biomarker of metal exposure (metallothionein) with the concentration of metals (zinc, copper, cadmium) that induce the synthesis of this specific metal-binding protein. Compared to zinc and copper, cadmium is present at the lowest concentration in the tissue cytosol of red mullet (Mullus barbatus), that  is of complex organic and inorganic composition; among others contains proteins and NaCl. Therefore, our aim was to develop a new procedure for the determination of low cadmium levels in the heat-treated cytosol, isolated from different tissues of red mullet specimens. Applying electrothermal atomic absorption spectroscopy (ETAAS) technique, low cadmium levels were reliably and directly determined in the biochemical samples of complex composition.