APPLICAZIONE DI METODI CROMATOGRAFICI ACCOPPIATI ALLA SPETTROMETRIA DI MASSA PER LA RILEVAZIONE DI GAS NERVINO IN MATRICI BIOLOGICHE DI ORIGINE UMANA

Nerve gases are toxic agents such as Sarin, Tabun, Soman and VX, lethal to the point of being considered a weapon of mass destruction by the United Nations, containing phosphorus that interrupt the alternating mechanism of nerve signal transmission through the attack on the hydroxyl group of AChE serine by inhibiting its activity: cholinesterase, if active, binds acetylcholine, a neurotransmitter, eliminating it in Choline and AcetiCoA; if the organophosphorus compound has competitively bound with serine, AChE is no longer able to avoid the release of accumulated acetylcholine. Acetylcholinesterase could be reactivated by administering an oxime which acts on the organophosphorus-AChE ester complex by breaking the bond. The severe peripheral effects of acute nerve gas exposure are aggravated by the onset of seizures in the brain that rapidly progress to status epilepticus SE: if death is averted but SE not promptly and appropriately controlled, brain damage results with repercussions long-term neurological and behavioral. The identification and characterization of biomarkers which can resolve into protein targets such as cholinesterases, AChE and BuChE, and APAs hydrolysis products, is crucial for risk assessment. The first are glycoproteins serine esterases contained in high concentrations in synaptic terminals, blood and liver, the second are polar alkylphosphonic acids, stable, non-volatile and specific indicators of the toxic agent not being present in nature and having no industrial application. The fundamental guide of the main exposure conduct to the nerve agent results with techniques coupled with mass spectrometry, systems that provide excellent separation chromatography and detectors that can deal with complex biological matrices such as urine and blood.

I gas nervini sono agenti tossici quali Sarin, Tabun, Soman e VX, letale a tal punto da essere considerato arma di distruzione di massa dalle Nazioni Unite, contenenti fosforo che interrompono il meccanismo alternato di trasmissione del segnale nervoso attraverso l’attacco al gruppo idrossile della serina dell’AChE inibendone l’attività: la colinesterasi, se attiva, lega l’acetilcolina, neurotrasmettitore, elidendola in Colina e AcetiCoA; se il composto organofosforico si è legato competitivamente con la serina, l’AChE non è più in grado di evitare il rilascio di acetilcolina che si accumula. L’acetilcolinesterasi potrebbe essere riattivata per somministrazione di un’ossima che agisce sul complesso estere organofosforico-AChE rompendo il legame. I severi effetti periferici dell’acuta esposizione al gas nervino sono drammaticamente aggravati dall’inizio di convulsioni nel cervello che velocemente progrediscono allo stato epilettico SE: se la morte è evitata ma SE non è controllato tempestivamente e in maniera appropriata ne consegue un danno cerebrale con ripercussioni neurologiche e comportamentali a lungo termine. Per la valutazione dei rischi risulta cruciale l’identificazione e la caratterizzazione dei biomarkers i quali possono risolversi in targets proteici come le colinesterasi, AChE e BuChE, e prodotti di idrolisi APAs. I primi sono glicoproteine serine esterasi contenute in alte concentrazioni in terminali sinaptici, sangue e fegato, i secondi sono acidi alchilfosfonici polari, stabili, non volatili e specifici indicatori dell’agente tossico non essendo presenti in natura e non avendo alcuna applicazione industriale. La fondamentale rilevazione d’esposizione all’agente nervino risulta condotta principalmente con tecniche cromatografiche accoppiate alla spettrometria di massa, sistemi che prevedono ottimi organismi di separazione e rilevatori che possano trattare con matrici biologiche complesse come urina e sangue.