Title

 

Authors

S. Ficarra¹, A. Russo¹, F. Stefanizzi², M. Mileto³, D. Barreca¹, E. Bellocco¹, G. Laganà¹, U. Leuzzi¹, B. Giardina^4,5, A. Galtieri¹, E. Tellone¹.
 
¹ Dipartimento di Chimica Organica e Biologica, Università di Messina, V.le F. Stagno d’Alcontres 31, 98166 Messina.
²ARPACAL Agenzia Regionale per la Protezione dell'Ambiente della Calabria, Dipartimento Provinciale di Crotone, V. E. Fermi snc, Loc. Passo Vecchio, 88900 Crotone.
³ARPACAL Agenzia Regionale per la Protezione dell'Ambiente della Calabria, Dipartimento Provinciale di Cosenza, V. Trento 21, 87100 Cosenza.
⁴ Istituto di Biochimica e Biochimica Clinica, Università Cattolica del Sacro Cuore, L.go F. Vito 1 00168 Roma.
⁵ C.N.R. Istituto di Chimica del Riconoscimento Molecolare, Università Cattolica del Sacro Cuore, L.go F. Vito 1 00168 Roma.
 

 

Abstract

La palitossina (PTX) è una potente biotossina marina non proteica ad alto peso molecolare capace di interagire fortemente con fondamentali strutture cellulari di differenti sistemi biologici alterandone la normale funzionalità [1].
Il bersaglio molecolare principale della PTX è la Na⁺/K⁺-ATPasi sulla membrana plasmatica [2]. Il legame della tossina sulla subunità α della pompa del sodio trasforma quest’ultima in un canale ionico non selettivo che determina uno scompenso degli equilibri ionici come quelli del Ca²⁺ e dell’H⁺.
In questo studio sugli effetti della PTX nel globulo rosso abbiamo osservato che la tossina oltre alla sua documentata azione sulla Na⁺/K⁺-ATPasi influenza notevolmente anche la funzionalità della proteina della Banda 3 [3].
La Banda 3 è una proteina ampiamente rappresentata nella membrana del globulo rosso, dove la sua presenza è fondamentale non solo per il trasporto anionico ma anche per la regolazione metabolica dell’eritrocita, concertata con l’emoglobina attraverso la sua transizione T->R [4].
Gli effetti della PTX sull’eritrocita possono essere così riassunti:

1. altera profondamente il flusso anionico (i valori di cinetica anionica passano da 0.012 min^-1 in assenza di PTX a 0.0064 min^-1 in presenza della tossina) e quindi il trasporto della CO₂ e la funzionalità del ciclo ossi-desossi dell’emoglobina;
2. stabilizza paradossalmente la membrana plasmatica prevenendo la perossidazione lipidica;
3. orienta il flusso metabolico del G6P verso la via dei pentoso fosfati favorendo la produzione di potere riducente (NADPH);
4. altera il normale deflusso dell’ATP verso l’esterno incrementandone l’uscita, nonostante ne riduca la sua sintesi intraeritrocitaria.

I dati riportati, insieme all’assenza di emolisi, attività caspasica e meta-Hb riscontrati in presenza di PTX, indicano l’instaurarsi nella cellula di alcuni adattamenti metabolici che, innescando un prevalente stato redox riduttivo, in parte potrebbero ridurre la “malignità” molecolare della tossina. Inoltre la stimolazione del rilascio di ATP dall’eritrocita amplifica l’effetto della tossina che arriva ad alterare il normale flusso sanguigno promuovendo la mobilità degli eritrociti all’interno dei microcapillari.
 
Bibliografia
 
[1] Rhodes L, Towers N, Briggs L, Munday R, Adamson J. Uptake of palytoxin-like compounds by shellfish fed Ostreopsis siamensis (Dynophyceae). N Z J Mar Freshw Res 2002;36:631-6.
 
[2] Artigas P, Gadsby DC. Ion occlusion/deocclusion partila reactions in individual palytoxin-modified Na/K pumps. Ann N Y Acad Sci 2003;986:116-26.
 
[3] Ficarra S, Russo A, Stefanizzi F, Mileto M, Barreca D,  Bellocco E, Laganà G,Lezzi U, Giardina B, Galtieri A, Tellone E. Palytoxin induces functional changes of anion transport in red blood cells: metabolic impact. J Membr Biol 2011;242(1):31-9.
 
[4] Galtieri A, Tellone E, Romano L, Misiti F, Bellocco E, Ficarra S, Russo A, Di Rosa D, Castagnola M, Giardina B, Messana I. Band 3 protein function in human erythrocytes: effect of oxygenation-deoxygenation. Biochim Biophys Acta 2002;1564:214-8.