La maquinària enzimàtica antioxidant del garric i del llentiscle en la protecció davant de radioisòtops (Radiobiologia mediterrània, 35/2016)

La radiobiologia és la ciència que estudia l’acció de les radiacions ionitzants sobre els éssers vius. Les radiacions ionitzants són aquelles que tenen prou energia com per provocar la dissociació d’electrons d’àtoms i molècules. És el cas de les radiacions emeses pels isòtops inestables d’elements, els isòtops radioactius. L’urani-238 és un exemple de radioisòtop primordial, és a dir que la dotació actual a la Terra d’urani-238 correspon a la part de la dotació inicial que no s’ha desintegrat encara. De l’urani-238, encara roman a la Terra la meitat, i és l’isòtop majoritari de l’urani, element que es troba al nostre planeta a una concentració de 0,02 ppm. Aquesta concentració és superior en els sòls, on pot oscil•lar entre 0,7 i 11 ppm. La desintegració d’un àtom d’urani-238 inicia una cadena que culmina en el plom-206. Entre els radioisòtops secundaris que fan part d’aquesta cadena podem esmentar el plom-210 (210Pb) i el poloni-210 (210Po). El plom-210 té una semivida de 22 anys i, en desintegrar-se, emet radiació β (electrons) i α (nuclis d’heli). El poloni-210 té una semivida de 138 dies i, en desintegrar-se emet radiació α. Aquestes radiacions ionitzants poden contribuir, si són prou elevades en els teixits biològics, a una situació d’estrès oxidatiu, contra la qual els organismes disposen de mecanismes de defensa, inclosos mecanismes de defensa enzimàtics. Per conèixer la interacció entre radioisòtops i enzims antioxidants en plantes mediterrànies, un grup d’investigadors de la Ege Üniversitesi, a Esmirna, coordinat per Melike Bor, ha analitzat les variacions estacionals dels nivells de 210Po i 210Pb, d’enzims antioxidants i de la peroxidació lipídica en mostres de camp de garric (Quercus coccifera) i de llentiscle (Pistacia lentiscus)

Melike Bor

Dues plantes mediterrànies

Melike Bor és membre del Departament de Biologia de la Facultat de Ciència de la Universitat d’Ege, a Esmirna. En aquesta recerca han participat també del mateix departament, Süleyman İlhan, Gizem Dimlioğlu i Filiz Özdemir, així com de l’Institut de Ciències Nuclears de la mateixa universitat han col•laborat Aysun Uğur Görgün, Emine Nostar Aslan i Muazzez Kül.

Garric

Les dues plantes triades per a l’estudi són el garric (Quercus coccifera, kermes meşesi, en turc) i el llentiscle (Pistacia lentiscus, sakız ağacı en turc). Són les espècies que donen el nom científic (Querco-Lentiscetum) a una de les màquies més típiques del litoral mediterrani, alhora que també les trobem figurant en l’estrat arbustiu de l’alzinar. A Esmirna (İzmir, Σμύρνη) es troben en tots dos contextos, de màquia i de bosc. Bornova, on es troba la Universitat d’Ege, és a tocar de la muntanya que tanca el nord de la ciutat.

llentiscle

Llentiscle. El llentiscle i garric són dos exemples paradigmàtics de l’esclerofília mediterrània: fulles dures que minimitzen l’evapotranspiració.

Radioisòtops, enzims antioxidants i estrès oxidatiu

Els dos radioisòtops seleccionats són els més estudiats en radiologia ambiental d’entre els radioisòtops secundaris de la via de desintegració de l’urani-238: el poloni-210 i el plom-210. Les radiacions alfa i beta que emeten aquests radioisòtops constitueixen una font d’ionització que, en els teixits biològics, condueixen a la formació d’espècies reactives d’oxigen. Aquestes espècies químiques poden atacar les biomolècules. Per exemple, poden induir l’inici de la lipoperoxidació.

Esquema de la toxicitat per radicals lliures. Encara que l’esquema se centra en el dany per substàncies químiques xenobiòtiques, radiacions emeses per poloni-210 i plom-210 també poden iniciar la peroxidació lipídica (en les membranes biològiques) o induir la formació en els fluids aquosos d’altres espècies reactives d’oxigen. Diversos enzims (superòxid-disminutasa, peroxidases, catalasa, etc.) actuen de protecció contra aquests agents oxidants. També altres substàncies, com el tocoferol (vitamina E) o l’àcid ascòrbic (vitamina C) actuen com a “antioxidants no-enzimàtics”

La lipoperoxidació, una vegada iniciada, pot propagar-se en una reacció en cadena, que afecta els àcids grassos poliinsaturats. Entre els productes finals de la lipoperoxidació hi ha el malondialdehid (CH2(CHO)2, MDA) que és, doncs, un dels indicadors favorits dels nivells d’estrès oxidatiu. Uğur Görgün et al. utilitzen l’MDA per avaluar els nivells de dany oxidatiu patits per teixits (fulles) del garric i del llentiscle.

Esquema de la lipoperoxidació

Uğur Görgün et al. es concentren en dos activitats enzimàtiques antioxidants, la superòxid-dismutasa (SOD, E.C. 1.15.1.1.) i l’ascorbat-peroxidasa (APX, E.C. 1.11.1.11). La SOD catalitza la transformació de l’ió radical superòxid (O2•-) en dioxigen i peròxid d’hidrogen (H2O2). L’APX, com altres peroxidases, catalitza la transformació de peròxid d’hidrogen en aigua.

Nivells constitutius i variacions estacionals

A través de l’anàlisi dels nivells de radioisòtops, malondialdehid, SOD i APX en mostres de llentiscle i garric recollides en diferents èpoques de l’any, hom pot determinar els nivells constitutius de cadascuna variables i la seva evolució estacional.

Les concentracions més elevades de 210Po i 210Pb (mesurades per la seva radioactivitat) s’assoleixen a l’estiu. Val a dir, que el garric presenta nivells més elevats d’aquesta radioactivitat que no pas el llentiscle. Una possible raó es troba en el fet que el sistema d’arrels del garric sol ser més extens que el del llentiscle, la qual cosa l’exposaria a majors quantitats d’aquests radioisòtops.

Una altra diferència entre les dues espècies es troba en les variacions estacionals de SOD i APX. En el garric és on es veu més clarament un pic d’activitat estival coincident de tots dos enzims.

El període de major dany oxidatiu tindria lloc cap a la primavera, potser perquè els nivells d’enzims antioxidants no han pujat prou encara com per compensar les radiacions ionitzants. El pes que tenen els radioisòtops en aquest dany oxidatiu és relativament menor. Gràcies a l’augment estival dels enzims oxidants, les plantes queden protegides de l’augment dels nivells de 210Po i 210Pb.

Kara Göl, al nord d’Esmirna

Lligams:

Association between radionuclides (210Po and 210Pb) and antioxidant enzymes in oak (Quercus coccifera) and mastic tree (Pistacia lentiscus). A. Uğur Görgün, E. Aslan, M. Kül, S. İlhan, G. Dimlioğlu, M. Bor, F. Özdemir. Journal of Environmental Radioactivity 08.219 (2016).

Arxivat a Ciència i Tecnologia
%d bloggers like this: