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Ambiente e salute: interferenti endocrini e biorisanamento

Secondo la definizione adottata dalla Unione Europea “un Interferente Endocrino (IE) è una sostanza esogena, o una miscela, in grado di alterare la funzionalità del sistema endocrino, causando effetti avversi sulla salute di un organismo, oppure della sua progenie o di una (sotto)popolazione” (European Workshop on the Impact of Endocrine Disrupters on Human Health and Wildlife, Weybridge, UK, 2-4/12/1996). L’elenco di questi composti è molto vasto ed include pesticidi organoclorurati, bifenili policlorinati (PCBs), ftalati, diossine, furani, vernici antifouling, bisfenolo-A e numerosi altri composti organici antropogenici. Molti di essi possiedono caratteristiche chimico-fisiche tali da consentirne la persistenza nell’ambiente per lunghi periodi di tempo e l’accumulo nel grasso e nei tessuti di animali, uomo compreso, attraverso la catena alimentare.

Una comune caratteristica degli IE è quella di “disregolare”, attraverso meccanismi di competizione o di antagonismo, strutture endocrine come ipotalamo, ipofisi, gonadi, tiroidi, paratiroidi, surrene , pancreas, rappresentando un concreto pericolo per la salute dell’uomo e dell’ambiente. Questo avviene attraverso fini cambiamenti molecolari che, da un lato, impediscono alla cellula di rispondere correttamente ai normali stimoli esercitati dall’ormone endogeno e dall’altro si ripercuotono su diverse funzioni compreso quella nervosa e immunitaria. L’esposizione ad inquinanti ambientali ed in particolare ad IE, compresi i metalli pesanti, viene associata con sempre maggiore frequenza a numerose patologie quali un aumento di incidenza di malformazioni del tratto urogenitale maschile (criptorchidismo, ipospadia) alla nascita e di neoplasie al testicolo durante l’adolescenza, endometriosi, aumento dell’incidenza di aborti e di parti pre-termine, pubertà precoce, anomalie nello sviluppo neuronale e del comportamento riproduttivo, obesità e diabete, tumore mammario e della prostata e alterazioni della funzionalità tiroidea. Inoltre la comparsa di alterazioni cliniche o subcliniche correlate a disturbi dell’apprendimento, dell’attenzione e dell’emozionalità sembra essere riconducibile all’esposizione, nel periodo embrionale, a contaminanti ambientali quali gli organoclorurati, gli organofosfati, gli erbicidi, e i metalli pesanti.
Gli stadi embrionale e fetale e l’infanzia sono considerati i periodi più sensibili e delicati poiché esposizioni ad inquinanti ambientali in queste fasi possono causare malattie e disabilità che si sviluppano nel corso della vita o nelle generazioni successive.

La presenza di IE di diversa origine nel comparto acquatico ha portato negli ultimi decenni ad approfondire le conoscenze sui livelli ambientali di tali sostanze e sul loro possibile impatto su sviluppo e riproduzione delle popolazioni selvatiche. Gli effetti avversi descritti negli organismi acquatici (mammiferi, uccelli, rettili, pesci e molluschi), e derivanti sia da osservazioni in habitat naturali che da studi condotti in laboratorio (esposizione di organismi a specifiche sostanze o matrici), includono alterazioni della funzione tiroidea con conseguente alterazione dello sviluppo neuroendocrino nelle prime fasi di vita, diminuita sopravvivenza dei nati e alterazione del comportamento riproduttivo nell’età adulta. Inoltre i fenomeni di demascolinizzazione e femminilizzazione, defemminilizzazione e mascolinizzazione, inversione di sesso, IMPOSEX, che sono stati correlati all’esposizione ad IE rappresentano ulteriori segnali di riduzione della fertilità con possibili conseguenti effetti per la conservazione delle specie e il mantenimento dell’equilibrio esistente negli ecosistemi. In Italia, l’esposizione dell’ambiente e della popolazione a IE è stata ed è oggetto di iniziative scientifiche di rilievo come per esempio il sito dedicato del Dipartimento di Sanità Alimentare ed Animale dell’Istituto Superiore di Sanità o la costituzione di un Gruppo di Lavoro per la Sorveglianza dell’Esposizione a Interferenti Endocrini organizzato dal Comitato Nazionale per Biosicurezza e le Biotecnologie che ha avuto come obiettivo principale lo sviluppo di linee guida per la valutazione della esposizione a IE che potessero essere di indirizzo sia per la ricerca scientifica, sia per azioni a favore della salute della qualità della vita della popolazione generale.

Alla luce di queste osservazioni l’INBB nel corso degli ultimi anni ha organizzato una task force in grado di studiare e risolvere tutta una serie di problematiche di interesse salutistico ed ambientale. Tra i risultati ottenuti dai ricercatori INBB nel campo ricordiamo, ad esempio:

  1. la messa a punto di biosensori, classici ed innovativi, per l’identificazione di IE in matrici di ogni tipo: liquidi biologici, alimenti, tessuti ed organi, ecosistemi;
  2. lo studio dei meccanismi molecolari alla base di patologie indotte da IE ed in particolare endometriosi, obesità, diabete, malattie cardiovascolari, e tumori;
  3. la messa a punto di sistemi non invasivi per la rilevazione di biomarker di estrogenicità e l’applicazione di endpoints morfologici per la valutazione degli effetti (anti)estrogenizzanti-(anti)androgenizzanti in specie acquatiche in ambiente naturale
  4. la valutazione dell’effetto dell’esposizione a contaminanti obesogenici sulla riproduzione, sulla detossificazione, sul metabolismo lipidico e sul controllo dell’appetito in specie acquatiche
  5. l’individuazione di biomarker di esposizione tramite l’osservazione di differenze di espressione genica in soggetti (ad esempio pesci, molluschi, anfibi, etc) cresciuti in ambienti inquinati ed in ambienti non inquinati;
  6. la messa a punto di sistemi di risanamento tramite processi di biorisanamento (enzimi immobilizzati e/o biofilm) e di fotorimediazione;
  7. lo studio della risposta “di genere” agli interferenti endocrini,

La solidità di queste expertises è facilmente documentata dalle numerose collaborazioni, nazionali ed internazionali, della struttura INBB o delle singole unità di ricerca. Tra le collaborazioni ricordiamo: Istituto Superiore di Sanità, CNR, Istituti Zooprofilattici, ISPRA, Agenzie Regionali per la protezione e l’Ambiente, IRCS, Regioni, ecc. L’impegno dei ricercatori INBB nel settore specifico è anche riportato dalle relazioni sulle attività svolte presentate nell’ambito dei Convegni Nazionali INBB, tra i quali si ricordano quelli relativi al IX Convegno Nazionale INBB, tenutosi a Roma il 21-22 Ottobre 2010 e del X Convegno Nazionale INBB, tenutosi a Roma il 22-23 Ottobre 2012, il cui programma dettagliato con gli abstract delle relazioni è presente sul sito www.INBB.it

Per il futuro, priorità di ricerca da parte dei ricercatori INBB rimangono da un lato lo sviluppo e l’applicazione di sempre nuove metodologie analitiche di screening, in vitro ed in vivo, anche attraverso l’applicazione di biomarcatori di esposizione e di effetto non invasivi e di biosensori e dall’altro l’acquisizione di una sempre più approfondita conoscenza sui meccanismi d’azione con i quali gli IE e le loro miscele interagiscono. L’allerta sugli IE ormai noti e su quelli emergenti deve anche riguardare, in modo sempre più puntuale, il rischio derivante dall’esposizione attraverso l’alimentazione inculcando, anche nel comune cittadino, la consapevolezza della insidiosità di sostanze come gli IE che, pur presenti in piccole concentrazioni, sono in grado di indurre/incrementare effetti patologici spesso multi generazionali.

Oltre al Laboratorio Nazionale INBB sugli Interferenti Endocrini attivo nell’Istituto di Genetica e Biofisica del CNR di Napoli, diverse UdR INBB operano nella Piattaforma relativa a “ambiente e salute: interferenti endocrini e biorisanamento”: in primo luogo le UdR delle Università Politecnico delle Marche di Ancona, di Genova, di Messina, di Milano, di Napoli Federico Secondo, di Napoli II Università, di Parma, di Roma Tor Vergata, di Roma Tre.

 

ALCUNE PUBBLICAZIONI RECENTI

  • Baker Me, Vidal-Dorsch De, Ribecco C, Sprague Lj, Angert M, Lekmine N, Ludka C, Martella A, Ricciardelli E, Bay Sm, Gully Jr, Kelley Km, Schlenk D, Carnevali O, Sášik R, Hardiman G. (2013) Molecular analysis of endocrine disruption in hornyhead turbot at wastewater outfalls in southern California using a second generation multi-species microarray. PLoS One. 25;8(9):e75553.
  • Casati L., Sendra R., Poletti A., Negri-Cesi P., Celotti F. (2013). Androgen receptor activation by polychlorinated biphenyls: epigenetic effects mediated by the histone demethylase Jarid1b. Epigenetics 8:10, 1–8 (ISSN 1559-2294)
  • Casati L., Sendra R., Colciago A., Negri Cesi P., Esteller M., Celotti F. (2012). Polychlorinated biphenyls affect histone modification pattern in early development of rats: a role for androgen receptor-dependent modulation? Epigenomics 4(1), 101–112 (ISSN 1750-1911)
  • Grasselli E, Cortese K, Voci A, Vergani L, Fabbri R, Barmo C, Gallo G, Canesi L. (2013). Direct effects of Bisphenol A on lipid homeostasis in rat hepatoma cells, Chemosphere, 91,1123-9 *
  • La Rosa P, Pellegrini M, Totta P, Acconcia F, Marino M. (2014). Xenoestrogens alter estrogen receptor (ER) α intracellular levels. PLoS One. 20;9(2):e88961.
  • Maradonna F., Evangelisti M., Gioacchini G., Migliarini B., Olivotto I., Carnevali O. Assay of vtg, ERs and PPARs as endpoint for the rapid in vitro screening of the harmful effect of Di-(2-ethylhexyl)-phthalate (DEHP) and phthalic acid (PA) in zebrafish primary hepatocyte cultures. Toxicology in Vitro 27 (2013) 84–91
  • Menale C., Nicolucci C., Catapane M., Rossi S., Bencivenga U., Mita D.G., Diano N. (2012). Optimization of operational conditions for biodegradation of chlorophenols by laccase-polyacrilonitrile beads system. J Mol Catal. B, Enzym 78, 38– 44
  • Mita L, Baldi A, Diano N, Viggiano E, Portaccio M, Nicolucci C, Grumiro L, Menale C, Mita DG, Spugnini EP, Viceconte R, Citro G, Pierantoni R, Sica V, Marino M, Signorile PG, Bianco M. (2012). Differential accumulation of BPA in some tissues of offspring of Balb-C mice exposed to different BPA doses. Environ Toxicol Pharmacol. 33(1),9-15.
  • Paiano V., Generoso C., Mandich A., Traversi I., Palmiotto M., Bagnati R., Colombo A., Davoli E., Fanelli R., Fattore E.(2013). Persistent organic pollutants in sea bass (Dicentrarchus labrax L.) in two fish farms in the Mediterranean Sea. Chemosphere, 93, 338-343. *
  • Pellegrini M, Bulzomi P, Lecis M, Leone S, Campesi I, Franconi F, Marino M. (2013) Endocrine Disruptors differently influence estrogen receptor β and androgen receptor in male and female rat VSMC. J Cell Physiol. 2013 *