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I metalli e i composti a base di metalli continuano ad avere rilevanza farmacologica e tossicologica. La prevalenza dell'esposizione ai metalli pesanti e il suo impatto sulla salute hanno aumentato esponenzialmente le indagini scientifiche dal 1960 e hanno raggiunto il massimo storico nel 2021. Le concentrazioni di metalli pesanti nell'acqua potabile, nell'inquinamento atmosferico e nell'esposizione professionale superano i limiti normativi in tutto il mondo e rimangono un problema per arsenico, cadmio, mercurio, cromo, piombo e altri metalli. Nuovi metodi per quantificare l'esposizione ambientale e analizzare lo sviluppo patologico continuano ad essere molto richiesti 1,2,3.
Al contrario, il campo medico ha sfruttato le proprietà fisiochimiche di vari metalli per il trattamento clinico. I farmaci a base di metalli o metallofarmaci hanno una ricca storia di scopi medicinali e hanno mostrato attività contro una serie di malattie, con il più alto successo come chemioterapici4. Il più famoso dei metallofarmaci, il cisplatino, è un farmaco antitumorale a base di Pt considerato dall'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) come uno dei farmaci essenziali del mondo5. Nel 2010, il cisplatino e i suoi derivati del Pt hanno avuto un tasso di successo fino al 90% in diversi tumori e sono stati utilizzati in circa il 50% dei regimichemioterapici 6,7,8. Sebbene i chemioterapici a base di Pt abbiano avuto un successo inconfutabile, la tossicità dose-limitante ha messo in moto indagini su farmaci alternativi a base di metalli con somministrazione e attività biologica raffinata. Di queste alternative, i composti a base di Ru sono diventati i più popolari 9,10,11,12.
Sono necessari nuovi modelli e metodologie per tenere il passo con il tasso di necessità di studi di farmacocinetica e tossicocinetica sui metalli. Il modello del pesce zebra si trova all'intersezione tra complessità e produttività, essendo un vertebrato ad alta fecondità con il 70% di omologia genica conservata13. Questo modello è stato una risorsa in farmacologia e tossicologia, con ampi screening per vari composti per la scoperta di piombo, l'identificazione del bersaglio e l'attività meccanicistica 14,15,16,17. Tuttavia, lo screening ad alta produttività delle sostanze chimiche si basa in genere sulle esposizioni trasmesse dall'acqua. Dato che l'assorbimento può essere variabile in base alle proprietà fisico-chimiche del composto in soluzione (cioè fotodegradazione, solubilità), questo può essere un importante limite di correlazione tra l'erogazione della dose e la risposta.
Per superare questa limitazione per il confronto della dose con i vertebrati superiori, è stata progettata una metodologia per analizzare le concentrazioni di metalli in tracce nel tessuto larvale del pesce zebra. Qui, le curve dose-risposta degli endpoint letali e subletali sono state valutate per il cisplatino e nuovi composti antitumorali a base di Ru. La letalità e la schiusa ritardata sono state valutate per concentrazioni nominali di 0, 3,75, 7,5, 15, 30 e 60 mg/L di cisplatino. L'accumulo di Pt nel tessuto dell'organismo è stato determinato dall'analisi ICPMS e l'assorbimento da parte dell'organismo delle rispettive dosi è stato di 0,05, 8,7, 23,5, 59,9, 193,2 e 461,9 ng (Pt) per organismo. Inoltre, le larve di zebrafish sono state esposte a 0, 3,1, 6,2, 9,2, 12,4 mg / L di PMC79. Queste concentrazioni sono state determinate analiticamente per contenere 0, 0,17, 0,44, 0,66 e 0,76 mg/ L di Ru. Questo protocollo consentiva anche la distinzione delle concentrazioni di Pt sequestrate nel coro delle larve rispetto al tessuto del pesce zebra. Questa metodologia è stata in grado di fornire dati affidabili e solidi per il confronto dell'attività farmaco-tossicocinetica tra un chemioterapico ben consolidato e un nuovo composto. Questo metodo può essere applicato a una vasta gamma di metalli e composti a base di metalli.