ウニ胚に対してバナジウムによって誘発される毒性効果

土壌、水、空気に広く分布している自然に発生する元素であるバナジウムは、その化合物が産業から医学まで、さまざまな用途でよく使用されるため、かなりの関心を集めています。バナジウム化合物の医学的使用の可能性は有望ですが、生物に対するその潜在的な有害な影響はまだ不明です。ここで、初めて、バナジウムの胚性を反映した検出された効果の統合された比較分析を報告する、パラセントロトゥスlividus sea urchin胚に誘導される毒物学的プロファイルを初めて提供します。形態レベルでは、変化した表現型と骨格奇形の用量依存性誘導が見つかりました。分子レベルでは、バナジウムに曝露した胚、特にオートファジーと、用量依存的に高度な細胞選択的アポトーシスの活性化が示されました。熱ショックタンパク質によって媒介されるストレス応答は、低い細胞毒性濃度がより顕著な細胞死メカニズムを誘導する一方で、低いおよび中間濃度のバナジウムによって誘発される損傷に対抗するようです。バナジウムによって誘発される毒性のさまざまなメカニズムを報告する私たちの調査結果は、海洋生物と環境と人間の両方の健康についてのバナジウムの脅威に関する知識を高めることに貢献しています。

Vanadium, a naturally occurring element widely distributed in soil, water and air, has received considerable interest because its compounds are often used in different applications, from industry to medicine. While the possible medical use of vanadium compounds is promising, its potential harmful effects on living organisms are still unclear. Here, for the first time, we provide a toxicological profile induced by vanadium on Paracentrotus lividus sea urchin embryos, reporting an integrated and comparative analysis of the detected effects reflecting vanadium-toxicity. At the morphological level we found a dose-dependent induction of altered phenotypes and of skeletal malformations. At the molecular levels, vanadium-exposed embryos showed the activation of the cellular stress response, in particular, autophagy and a high degree of cell-selective apoptosis in a dose-dependent manner. The stress response mediated by heat shock proteins seems to counteract the damage induced by low and intermediate concentrations of vanadium while the high cytotoxic concentrations induce more marked cell death mechanisms. Our findings, reporting different mechanisms of toxicity induced by vanadium, contribute to increase the knowledge on the possible threat of vanadium for marine organisms and for both environmental and human health.