EFFETTI ECOTOSSICOLOGICI DI FARMACI UMANI IN MYTILUS GALLOPROVINCIALIS: PRIMI APPROFONDIMENTI SU IBUPROFENE, PAROXETINA E LA LORO MISCELA

In recent years, the ubiquitous presence of pharmaceuticals and their mixtures in marine ecosystems represents a major environmental concern due to their potential adverse effects in marine organisms. In this respect, the present study aimed to assess for the first time the interactions between the Non-Steroidal Anti-Inflammatory Drug ibuprofen (IBU) and the Selective Serotonin Reuptake Inhibitor paroxetine (PAR) in order to uncover potential bioaccumulation and toxicity mechanisms. Mediterranean mussels (Mytilus galloprovincialis) were exposed for 30 days to environmentally realistic concentrations of IBU and PAR, both alone (1 μg/L) and in a mixture (1 μg/L IBU + 1 μg/L PAR), followed by 14 days of depuration phase. An ecotoxicological approach was applied integrating chemical analysis of bioaccumulation with a wide panel of biochemical and cellular biomarkers, including immunological parameters, lipid and oxidative metabolism and onset of neuro and genotoxicity. Interactive and competing mechanisms between tested drugs were revealed by the lack of IBU accumulation in mussels exposed to the mixture compared to the treatment alone, while no differences were measured between levels of PAR in single and mixture-exposed organisms. It can be hypothesized that both compounds compete on the same cellular channels so, when simultaneously present, the greater affinity of PAR could inhibit IBU accumulation. Among biological responses, statistically significant effects were evident on the immune system, with a decreased lysosomal membrane stability, and in the modulation of the oxidative system, with an induction of the antioxidant enzymes catalase and glutathione peroxidases (sum of Se-dependent and Se-independent) and marked increases of lipid peroxidation products. Overall, most of the biological pathways showed a trend where mussels responses to the mixture appeared to be modulated primarily by PAR, in agreement with results on bioaccumulation. The elaboration of the overall results with the Weight of Evidence model revealed for all treatments a “Moderate” level of risk at the end of the exposure phase; such level decreased to “Slight” in all experimental conditions at the end of the depuration phase, highlighting the capability of mussels to recover detrimental effects caused by pharmaceuticals and their mixtures. In conclusion, overall results addressed the ecotoxicological potential of pharmaceuticals mixtures in marine mussels, highlighting the need of further studies to unravel their mechanisms of interaction.

La presenza ubiquitaria dei farmaci e delle loro miscele in ambiente marino ha suscitato negli ultimi anni grande preoccupazione a causa dei potenziali effetti negativi che questi potrebbero avere sugli organismi marini. In quest’ottica, questo studio ha avuto come scopo quello di valutare per la prima volta le interazioni tra il Farmaco Anti-Infiammatorio Non Steroideo ibuprofene (IBU) e l’Inibitore Selettivo della Ricaptazione della Serotonina paroxetina (PAR) per cercare di scoprire i loro potenziali meccanismi di bioaccumulo e tossicità. I mitili Mediterranei (Mytilus galloprovincialis) sono stati esposti per 30 giorni a concentrazioni ambientalmente realistiche di IBU e PAR, sia da soli (1 μg/L) che in una miscela (1 μg/L IBU + 1 μg/L PAR), a questa fase è seguito poi un periodo di depurazione di 14 giorni durante il quale gli organismi sono stati mantenuti in acqua priva di farmaci. Al termine dell’esperimento è stato applicato un approccio ecotossicologico integrando le analisi chimiche del bioaccumulo con un ampio numero di biomarker biochimici e cellulari tra cui risposte legate al sistema immunitario, al metabolismo ossidativo e lipidico e biomarker di neuro e genotossicità. I livelli di bioaccumulo di IBU al di sotto del limite di rilevabilità strumentale nei mitili esposti alla miscela rispetto a quelli evidenziati nei mitili trattati con il farmaco da solo hanno evidenziato un meccanismo d’interazione competitiva tra le due molecole testate, mentre nessuna differenza è stata osservata tra i livelli di PAR negli organismi esposti alla singola molecola e quelli co-esposti. L’ipotesi è che entrambe i composti competono per gli stessi canali d’ingresso nella cellula, dunque, quando sono presenti simultaneamente, la maggiore affinità di PAR potrebbe essere la causa dell’inibizione nell’accumulo di IBU. Tra le varie risposte biologiche analizzate, effetti statisticamente significativi sono stati evidenziati a carico del sistema immunitario, con una diminuzione della stabilità delle membrane lisosomiali, e nella modulazione del sistema ossidativo, con l’induzione della catalasi e della glutatione perossidasi (somma di Se-dipendente e Se-indipendente), e infine nell’aumento dei prodotti della perossidazione lipidica. Complessivamente, nella maggior parte delle vie metaboliche studiate è stato possibile osservare come la modulazione delle risposte sia principalmente legata all’effetto di PAR, in accordo con i risultati del bioaccumulo. La rielaborazione dei risultati ottenuti attraverso l’utilizzo del modello Weight of Evidence ha evidenziato un livello di rischio “Moderato” per tutti i trattamenti al termine della fase di esposizione; tali livelli sono diminuiti ad un rischio “Lieve” al termine della fase di depurazione in tutte le condizioni sperimentali, evidenziando la capacità dei mitili di recuperare gli effetti negativi causati dai farmaci e dalla miscela. In conclusione, i risultati complessivi hanno mostrato il potenziale ecotossicologico che miscele di farmaci possono avere nei mitili, enfatizzando la necessità di svolgere ulteriori studi per svelarne i meccanismi d’interazione.