Valutazione della capacità di componenti selezionate di PM di indurre stress ossidativo in un organismo vegetale modello

Lo stress ossidativo è considerato uno dei principali meccanismi con cui il particolato atmosferico (PM) esercita i suoi effetti negativi sugli organismi viventi (Li et al., 2015). Negli ultimi anni, diversi test acellulari sono stati sviluppati ed utilizzati per valutare il potenziale ossidativo (OP) del PM emesso da diverse sorgenti. Tuttavia, le relazioni tra OP e la capacità del PM di generare specie reattive dell’ossigeno (ROS) e dell’azoto (RNS) in organismi biologici sono ancora in gran parte sconosciute. L’obiettivo di questo studio è quello di valutare gli effetti di componenti selezionate di PM sul sistema radicale di un organismo vegetale modello, in modo da individuare relazioni tra il loro potenziale ossidativo e l’effettiva capacità di generare ROS e RNS (livelli elevati di O2- e NO) in organismi viventi. Tre test di OP (ditiotreitolo - OPDTT, acido ascorbico - OPAA e 2′,7′-diclorofluorescina - OPDCFH) sono stati applicati a sette tipi di polveri atmosferiche con diverse caratteristiche chimico-fisiche (polvere dei freni - BD, cenere di pellet - PA, polvere stradale - RD, materiale certificato di polvere urbana NIST1648a - NIST, polvere di suolo - S, polvere di coke - C e polvere sahariana – SD; Simonetti et al., 2018; Piacentini et al., 2019), successivamente somministrate a plantule di Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. In seguito, è stato valutato il bioaccumulo degli elementi delle diverse polveri nei tessuti delle plantule e la loro capacità di indurre stress ossidativo e alterazioni della lunghezza della radice primaria (PRL) e della densità delle radici laterali (LRD). BD, PA e NIST sono risultate essere le componenti selezionate di PM con valori più elevati di OP e con la maggiore capacità di alterare l’apparato radicale di A. thaliana. L’analisi delle componenti principali (PCA) effettuata sui dati ottenuti, ha mostrato forti correlazioni tra OPDTT e OPDCFH, l’inibizione della crescita della radice primaria e il bioaccumulo di K e Mn in plantule di A. thaliana esposte a PA. Infine, analisi istochimiche del contenuto e della distribuzione di O2-, NO e perossidazione lipidica nell’apparato radicale delle plantule esposte alle diverse polveri, hanno confermato la capacità di BD, PA e NIST di indurre stress ossidativo nell’organismo vegetale, portando a danni cellulari alla radice. I risultati ottenuti hanno verificato l'affidabilità dei test di OPDTT e OPDCFH nel predire la generazione di ROS e RNS in organismi biologici ed hanno dimostrato che la cenere di pellet, comunemente utilizzato per il riscaldamento domestico, è la componente di PM esaminata con la più alta capacità di indurre stress ossidativo. Questo studio ha convalidato A. thaliana come organismo modello adatto a studi sugli effetti tossici del particolato atmosferico ed incoraggia il suo utilizzo su campioni reali di PM per valutarne la capacità di indurre stress ossidativo in organismi viventi.