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Molti composti  xenobiotici finiscono nell'ambiente causando agli organismi disturbi, malattie, disfunzioni e varie limitazioni funzionali che sono le principali cause di disabilità  e morte prematura;  possono anche  causare la riduzione della fertilità determinando costi economici e sociali molto elevati. Studi epidemiologici hanno evidenziato che l’esposizione a composti chimici ambientali durante la fase fetale e postnatale può causare problemi di salute, inclusa l’obesità sia nelle specie selvatiche che nell’uomo con effetti che si manifestano  nella fase adulta. L’obiettivo principale di questo progetto è di migliorare la salute e il benessere animale in diversi modelli sperimentali mediante l’individuazione di inquinanti ambientali coinvolti nell'insorgenza di malattie metaboliche che possono manifestarsi nella vita adulta dell’organismo.

L’attenzione sarà focalizzata su alcuni plastificanti usati negli imballaggi a uso alimentare e sulla loro capacità di indurre l'obesità e i rischi che ne derivano dall’esposizione. In questo studio sarà analizzato come l'esposizione a comuni plastificanti sia in grado di indurre obesità e interferire con la riproduzione in diversi modelli sperimentali. Saranno inoltre prodotte evidenze molecolari per chiarire i rischi di infertilità legati all'obesità.

Gli Interferenti endocrini (IE) saranno scelti tra quelli presenti nella lista pubblicata sul regolamento “(UE) n 10/2011 del 14 gennaio 2011 "sui materiali e oggetti di plastica destinati a venire a contatto con gli alimenti". Il progetto prevede lo screening in silico di IE presenti nella lista, sulla base dell’affinità di legame con i recettori nucleari che mediano gli effetti obesogenici: PPARs, LXR e RXR. Questo progetto si basa su uno studio comparativo tra pesci, anfibi e mammiferi. La nostra ipotesi di lavoro è che livelli fisiologicamente rilevanti di IE possano alterare il metabolismo lipidico causando obesità e infertilità. La nostra ipotesi di lavoro si basa sui risultati ottenuti da Smith e collaboratori (2006), che hanno dimostrato che nei topi obesi sterili ob/ob--, i neuroni a kisspeptina responsabili dell’inizio della riproduzione, sono il bersaglio diretto della leptina e che l’alimentazione post-natale e le condizioni di allevamento sono in grado di influenzare l’età puberale e lo sviluppo post-natale del sistema ipotalamico dei neuroni a kisspeptina. I risultati dimostrano che i neuroni kiss risentono della regolazione da parte della leptina e suggeriscono che i disordini riproduttivi associati a deficit di leptina possono essere attribuiti, almeno in parte, alla diminuzione dell’espressione di Kiss1. Inoltre, alcuni nostri dati preliminari ottenuti esponendo femmine di D.rerio ad un IE obeso genico, il BPA, hanno mostrato l’alterazione dell'espressione epatica di geni bersaglio coinvolti nel metabolismo lipidico, promuovendo l’accumulo di lipidi negli epatociti e aumentando la trascrizione di geni coinvolti nel mantenimento dell’ omeostasi energetica.

L’identificazione dei meccanismi che regolano l’obesità indotta da IE determinerà una migliore comprensione dei processi cellulari e fisiologici che occorrono nei vari organi in seguito all’esposizione a IE obesogenici.

La nostra ipotesi sarà verificata attraverso i seguenti obiettivi specifici:

1) Determinazione dell'impatto degli IE sulla regolazione del sistema endocannabinoide e sul metabolismo e accumulo dei lipidi.

2) Determinazione dell'impatto dell’obesità indotta da IE sui livelli di leptina e sui segnali coinvolti nella riproduzione (Kisspeptins e GnRH).

3) Determinazione degli effetti epigenetici degli IE.

4) Miglioramento della consapevolezza scientifica e dell’opinione pubblica sugli effetti dell'esposizione a specifici IE sull'obesità e sulla riduzione della fertilità.

La comprensione dettagliata della complessità dei diversi programmi di segnalazione permetterà di identificare nuovi processi in grado di fornire in modo obiettivo le indicazioni sulle interazioni che hanno luogo quando i processi del metabolismo lipidico vengono alterati in seguito all’esposizione a IE obesogenici.

I risultati ottenuti porteranno a individuare nuovi IE obesogenici e i loro target molecolari nei diversi organi bersaglio come fegato, cervello e ovario. I risultati attesi avranno un impatto positivo per il mondo scientifico poiché gli IE identificati, oltre ad essere indicati come obesogeni nei futuri interventi di prevenzione, faranno aumentare la consapevolezza relativa agli effetti negativi  che questi contaminanti esercitano sulla fecondità di diversi modelli sperimentali come pesci, anfibi e mammiferi.

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Obiettivi del progetto

In questo progetto, lo screening mediante analisi computazionale di una serie di IE ambientali presenti negli imballaggi per alimenti, nei piatti e bicchieri di plastica,   ecc… ,inclusi nella lista pubblicata nel regolamento (UE) N. 10/2011 del 14 gennaio 2011 " su materiali plastici e oggetti destinati a venire a contatto con alimenti "sarà eseguito per identificare una serie di composti con elevata affinità per i recettori coinvolti nel metabolismo lipidico (PPAR, LXR, RXR). Inoltre, il BPA, il cui utilizzo è stato recentemente vietato in Europa (UE) N. 10/2011 nei biberon, sarà utilizzato come controllo positivo, viste le sue proprietà obesogeniche, per identificare la sua interazione a livello di : i) sistema endocannabinoide e di controllo dell'appetito, ii) disordini metabolici e iii) legame tra obesità e   fertilità .

Il progetto si basa su uno studio comparativo condotto su pesci (Danio rerio wild-type, D. rerio 5XERE: GFP, D.rerio 9XGRE: EGFP, D.rerio GnRH3: GFP, Carassius auratus e Sparus aurata), anfibi (Rana esculenta) e mammiferi (Mus musculus wild type e Mus musculus CB1-/ - e Rattus norvegicus) e ha l’obiettivo di:

1. Selezionare gli IE con attività obesogenica attraverso l'analisi computazionale.

2. Identificare con approccio molecolare l’effetto  obesogenico degli IE selezionati  sul sistema endocannabinoide e sul metabolismo lipidico.

3. Identificare gli effetti epigenetici dovuti all’esposizione fetale agli IE  associati i)alla crescita post natale,ii) alle anomalie sul controllo omeostatico e iii)all’obesità epidemica.

4. Stabilire gli effetti degli IE sulla fecondità attraverso l’analisi del crosstalk tra leptina/endocanabinoidi/GnRH/ormoni sessuali nell’ asse riproduttivo ipotalamo/ipofisi/gonade.

5. Stabilire l’effetto negativo degli IE durante la maturazione del sistema neuroendocrino (asse ipotalamo-ipofisi) usando le linee cellulari immortalizzate GN11 e GT1-7 derivate da neuroni a GnRH.

6. Stabilire l’effetto degli IE sul differenziamento degli adipociti a partire da cellule staminali mesenchimali e contribuire a sviluppare insieme ad aziende che operano nel settore delle biotecnologie nuove tecnologie per il rilevamento di contaminanti obesogenici creando un modello cellulare e incentivando la produzione di microarrays specifici in grado di identificare agenti tossici ambientali con attività obesogenica.

7. Indagare sul rischio legato ai disturbi metabolici e le ripercussioni sull’asse Ipotalamo-Ipofisi-Gonade (HPG) legate all’ingestione di specie marine contaminate, mediante prove di alimentazione effettuate in topi nutriti con pesci esposti a IE.

8. Migliorare la consapevolezza scientifica e dell’opinione pubblica di come l'esposizione agli IE sia legata all'obesità e alla bassa fecondità.

La ricerca proposta presenta una notevole valenza scientifica perché migliorerà la comprensione dei meccanismi che influenzano l'obesità e la fertilità in differenti modelli di vertebrati esposti agli xenobiotici selezionati.