L'espressione di un gene che, regola l'assorbimento del manganese, influenza il funzionamento dei neuroni dopaminici e l'attività nutrizionale delle api

Livelli residuali di manganese, non dannosi per l'uomo quando presenti negli alimenti, sono invece dannosi per le api, secondo una ricerca condotta presso la sede di St.Louis della Washington State University. Gli autori di questo studio, Yehuda Ben-Shahar and Eirik Søvik hanno collaborato nella fase finale dell'attività di ricerca con il laboratorio del Prof.Andrew Barron alla Macquarie University in Australia.

Il manganese è un microelemento utile alle colture agricole, agli animali ed all'uomo poiché partecipa come cofattore a varie reazioni enzimatiche. Come altri metalli il manganese risulta però dannoso a dosi anche solo leggermente più elevate di quelle utili e in particolare esso induce alterazioni comportamentali nelle api; questo fatto ha attirato l'attenzione degli studiosi di questi insetti, che sono da tempo anche alla ricerca di una completa spiegazione del fenomeno della moria, che da anni sta colpendo alveari in tutto il mondo. La responsabilità della scomparsa delle api è stata finora in gran parte attribuita agli insetticidi del gruppo dei neonicotinoidi, ma ciò non esclude che vi possano essere altri fattori coinvolti degni di approfondimento.

Come riportano gli autori di questa ricerca, da tempo i ricercatori, specialmente in ambito medico, sono a conoscenza del fatto che alte dosi di manganese danneggiano i neuroni dopaminici, ovvero quelli connessi con l'azione della dopamina, una sostanza che viene somministrata per curare il morbo di Parkinson, proprio perché il danneggiamento di tali neuroni ne riduce, in tale malattia, la disponibilità nell'uomo.
Un eccesso di manganese genera quindi, nell'uomo e a dosi inferiori nelle api, una sindrome molto simile al Morbo di Parkinson, con carenza di dopamina e conseguenti alterazioni motorie.

In particolare un alto livello di manganese determina nelle api un più rapido passaggio attraverso le diverse fasi del loro sviluppo, con interferenza anche sulla qualità del lavoro che ciascuna classe della società delle api svolge, secondo una specifica assegnazione correlata all'età.

Riguardo questo esperimento il Prof. Ben Shahar riferisce: 'Ma in questo studio noi abbiamo valutato l'esposizione a bassi livelli di manganese e abbiamo visto l'effetto opposto. Invece di ridurre il livello di dopamina, il manganese lo incrementava. L'incremento di dopamina e relativi neurotrasmettitori spiega probabilmente alcuni dei comportamenti anormali'.

A prescindere dai risultati dello studio effettuato dal Prof. Shahar riguardo l'effetto di un basso livello di manganese sulle api, quando tale elemento è presente nell'ambiente come agente inquinante, esso esplica un effetto negativo, come il professor Shahar precisa di seguito:'Ci siamo evoluti in un ambiente in cui c'era poco manganese e così abbiamo sviluppato dei modi per pomparlo dentro le nostre cellule. Ma adesso il livello ambientale è piuttosto differente da quello al quale ci siamo adattati e noi non sappiamo davvero cosa ciò significhi per la salute umana'.

Un eccesso di manganese nell'ambiente potrebbe essere evidenziato da anomali comportamenti delle api, che agirebbero quindi come un sistema di allarme naturale:'Quando cerchiamo di capire le patologie, guardiamo spesso agli estremi', egli ha aggiunto. 'Tendiamo ad ignorare ulteriori cambiamenti modulatori come questo e presumiamo che non abbiamo bisogno di preoccuparci. Ma questo potrebbe essere un errore. Le api, che tirano su ogni cosa dall'ambiente potrebbero essere utili come un precoce indicatore di avviso di una tossina ambientale'.

Quando il Prof.Shahar ha effettuato queste osservazioni sull'effetto di differenti dosi di manganese sulle api, egli stava svolgendo uno studio sulla relazione tra gli zuccheri, assorbiti dalle api in fase di alimentazione per mezzo del tipico apparato boccale a proboscide, e il comportamento dell'ape. Quando l'ape identifica la presenza di zuccheri, per riflesso estende questa sorta di proboscide.
Quanto più anziana è l'ape, tanto più risponde alla presenza di zuccheri, inoltre la sua attività di bottinatura si sviluppa tra le 5 e le 7 settimane di vita, mentre nelle prime 3 settimane essa nutre la covata nell'alveare.

Il Prof.Shahar voleva quindi comprendere il meccanismo alla base di questo comportamento nutrizionale dell'ape. Per arrivare ad una soluzione del rebus egli si basò su alcune altre informazioni acquisite precedentemente, che anche si ricollegano a quanto già detto sopra sul manganese.

Egli sapeva, sulla base di scoperte effettuate, rispettivamente nel 1995 e nel 2004, che il variare dell'attività nutrizionale delle api è controllato da un gene denominato 'Malvolio' (stesso nome di un personaggio shakespeariano) e che tali modifiche comportamentali si sviluppano nell'ape, col procedere dell'età, in seguito a una maggiore espressione dello stesso gene, a cui segue un incremento del contenuto di manganese nei neuroni cerebrali.
La variazione del contenuto di manganese nei neuroni cerebrali dell'ape poteva quindi essere alla base della risposta, variabile con l'età dell'ape, alla presenza di zuccheri infatti, seguendo un diverso percorso di reazioni, il manganese rafforza comportamenti come la nutrizione, o l'attività sessuale.

Il Prof.Shahar ritenne quindi che tramite il manganese avrebbe potuto manipolare il 'meccanismo di ricompensa' (reward circuit), che lega l'estensione della proboscide boccale alla percezione dello zucchero e comprendere meglio come esso funzionasse, pertanto valendosi dell'aiuto di due esperti della Macquarie University, specializzati nella quantificazione di anche piccoli livelli dei neurotrasmettitori dopaminici, ha cercato riscontro alla sua tesi valutando il livello di dopamina e octopamina, sotto l'effetto di differenti somministrazioni di manganese. Tali esperimenti sono stati effettuati sia su ape, che su mosca della frutta.

In definitiva questo esperimento ha consentito al Prof.Shahar di scoprire la relazione esistente tra alto livello di manganese nel cervello e basso livelli di dopamina ed octopamina (neurotrasmettitore importante negli insetti), situazione che, come visto sopra, è in condizioni naturali indotta da una maggiore espressione del gene Malvolio.

L'esposizione delle api ad alte concentrazioni di manganese ha permesso quindi di indurre delle modifiche comportamentali nelle api, che in corrispondenza di alte concentrazioni di manganese aumentavano l'attività di bottinatura, ma facevano meno viaggi di approvvigionamento nutritivo, poiché più stanche; inoltre esse sbagliavano più facilmente il percorso. Ciò conferma l'esistenza di una relazione tra il livello di manganese, mediato dalla modulazione del gene Malvolio, e il comportamento nutritivo dell'ape domestica.

Fonte/i: Washington University in St. Louis, 24 marzo 2015

Autore dell'articolo: , 31 marzo 2015

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