Appunti di mutagenesi

Mutagenesi ambientale

Introduzione generale

Mutagenesi ambientale: Condizioni esterne modificabili che causano danni alla salute umana e condizioni interne non modificabili che possono causare danni alla salute umana. Si dice che inizialmente è non modificabile, perché noi lo riceviamo dai nostri genitori, ma nel corso della vita è modificabile tramite la mutagenesi e l'epigenetica.

• Mutazioni: alterazioni del materiale genetico.
• Epigenetica: espressione genetica alterata.

Ambiente: esposoma

Comprende tutti i fattori interni ed esterni, quindi tutto ciò che può modificare un organismo a causa della sua interazione con lo stesso. L'ambiente può essere scomposto in 3 sottogruppi:

• Esposizioni endogene: Ambiente interno, riferito all'organismo, ad esempio il metabolismo, le infiammazioni, lo stress, l'invecchiamento. Non sono informazioni genetiche ma influenzano la genetica.
• Cause esterne: Situazioni collegate a cause esterne all'organismo, sono riferite all'ambiente esterno specifico come ad esempio il fumo, l'alimentazione, le radiazioni, l'inquinamento.
• Condizioni generali: Ambiente esterno generale come il clima, lo stato sociale ed economico, l'educazione, la localizzazione e lo stato psicologico.

L'eziologia ambientale (ambiente esterno specifico) incide per un 20% sul cancro, l'altro fattore è il programma genetico che però da solo non può contribuire per l'80%, quindi è compresa una componente sconosciuta di cui non si conosce neanche la percentuale precisa.

Per quanto riguarda il carcinoma renale (RCC) c'è un altro dato importante: l'incidenza nella popolazione caucasica di questo tipo di cancro è molto maggiore delle popolazioni orientali e nere. La prima razza (caucasica) parte dai paesi industrializzati. La costituzione genetica ha comunque un suo peso nel gestire gli effetti di determinate esposizioni.

Tossicologia

La tossicologia si divide in due branche fondamentali:

• Tossicologia generale: Valida la tossicologia di sostanze chimiche che valutano effetti avversi su un organismo.
• Tossicologia speciale: Ad esempio, gli effetti cancerogeni o gli effetti a carico dell'apparato riproduttivo e dello sviluppo.

Effetti della mutazione

Gli effetti che la mutazione mette in evidenza sono quelli a livello cellulare. Essi sono classificati in:

• Effetto genotossico: Alterazione permanente a livello genetico. Se è avvenuta un'alterazione ma in una condizione in cui la cellula continua a replicarsi, questo permette di rilevare la conseguenza dell'alterazione. Se la cellula muore, non si possono valutare gli effetti. Si può avere un'alterazione della sequenza di DNA, qualitativa (mutazioni puntiformi e mutazioni cromosomiche) oppure gli effetti genotossici possono alterare numericamente le sequenze di base, quantitativa (ripetizioni adiacenti di sequenze di base, numero di cromosomi cioè hanno aploidia o dell'intero genoma cioè poliploidia).
• Effetto citotossico: È citotossico o citostatico. La funzione della cellula è quella di replicarsi. Questa replicazione può essere alterata perché, prima che una cellula smetta di proliferare, può essere rallentata e poi arrestata. Se è definitivo si parla di effetto citotossico. La parte prima della morte rappresenta invece l'effetto citostatico. In questo caso si nota che la cellula non si replica: l'arresto può essere reversibile o irreversibile. La sostanza iniettata può alterare le componenti dell'apparato mitotico e causarne l'arresto. Reversibile se, quando viene rimossa, la cellula riprende a funzionare o irreversibile se causa un danno permanente alla cellula, per cui successivamente la cellula muore. Come si creano le condizioni che fanno sì che una cellula si arresti? Vengono alterazioni genetiche e, quando iniziano ad essere troppe o colpiscono un gene essenziale, la cellula non è più in grado di replicarsi.

Saggio di mutagenesi

Un saggio di mutagenesi è dato da un sistema cellulare in proliferazione (condizione importante), più un effetto epigenetico o genetico. Il sistema cellulare potrà essere di cellule procariotiche o eucariotiche, cellule isolate (test in vivo, in vitro, ex vivo) cellule in un organo. L'effetto genetico può comprendere un'ampia serie di eventi:

• Mutazione genica
• Mutazione cromosomica
• Riparazione danno al DNA
• Ricombinazione genetica
• Danno precoci al DNA
• Funzionalità all'apparato mitotico

Mutazione

Una mutazione è un cambiamento permanente nella struttura del materiale genetico trasmissibile alla generazione successiva. Che differenza c'è tra mutazioni indotte, spontanee o casuali? Le mutazioni spontanee sono quelle che avvengono per modalità e frequenze proprie della fisiologia cellulare. Quelle indotte sono attribuibili a un fattore esterno che varia significativamente la frequenza spontanea della mutazione, mentre quelle casuali non avvengono in zone del genoma predilette o in momenti particolarmente più favorevoli, hanno la stessa possibilità di avvenire ovunque in ogni tratto del genoma.

Dove avvengono le mutazioni? Avvengono nel materiale genetico del DNA, nel nucleo di una cellula che si sta dividendo in qualunque parte del citosol.

Quando avvengono le mutazioni? In qualunque fase del ciclo cellulare (anche se quella più sensibile a mutazioni è la fase S perché si duplica il DNA e viene despiralizzato).

Mutazione somatica e germinale

Mutazione somatica: Accumulo di mutazioni di cellule somatiche, al livello tissutale, con trasmissione alle cellule figlie della cellula mutata. Ciò può portare a cancro.

Mutazione germinale: Interessa uno o due gameti o il processo di formazione dello zigote e quindi si ripercuote in tutto l'organismo. La mutazione può essere trasmessa alla generazione successiva.