Modulazione delle vie di proliferazione cellulare mediata da vinclozolin in un modello in vitro di neuroblastoma umano

(PFOS)

Il perfluoroottansulfonato (Fig. 5) è un surfactante sintetico, con molti

atomi di fluoro. La sua struttura molecolare termina con un gruppo solfonato [7].

Il PFOS è idrofobico ma proteinofilico: è una sostanza che si accumula in

particolare nel fegato, proprio per il suo legame con le proteine circolanti che

raggiungono quest’organo. Si accumula meno nel tessuto adiposo, a differenza

degli altri POPs [7]. La produzione di questa molecola è terminata nel 2001. Essa

veniva utilizzata per la produzione di polimeri che venivano incorporati nei

repellenti per le macchie e in altri agenti di rivestimento superficiale [19].

Figura 5. Struttura dei PFOS.

L’acido perfluoroottanico (PFOA) (Fig. 6) è anch’esso un surfactante. Ha una

struttura simile al PFOS, ma termina con un gruppo carbossilico. Il PFOA ha un

grande potenziale di accumularsi nei tessuti umani lipofili. La sua maggiore

8

Introduzione

applicazione fu quella di emulsionante nella produzione di fluoropolimeri come il

Teflon. Inoltre, viene utilizzato nelle industrie per la sua capacità di conferire a

prodotti come abbigliamento, tappeti e pentole la resistenza ad alte temperature

[19]. Figura 6. Struttura dei PFOA.

Gli effetti di PFOS e PFOA sono stati riscontrati in diversi studi epidemiologici

nella riproduzione maschile e femminile. Causano cambiamenti nei livelli di

ormoni quali estrogeni, testosterone, ormone luteinizzante e follicolostimolante

[20]. Inoltre, sono stati osservati effetti neurotossici di tali sostanze, che conducono

ad un ritardo dello sviluppo neuromotorio, diminuzione delle funzioni cognitive e

di memoria [21].

Sostanze Meno Persistenti e Meno Bioaccumulabili

2. Plasticizzanti: ftalati

- Fenoli non alogenati: bisfenolo A (BPA)

-

Gli ftalati (Fig. 7) sono esteri dell’acido ftalico e comprendono un vasto gruppo

di sostanze di cui il di(2-etilesil)ftalato (DEHP) (Fig. 8) è capostipite.

Queste sostanze si usano principalmente nell’industria delle plastiche come

plastificanti, ovvero come sostanze aggiunte alla materia per migliorane la

modellabilità e flessibilità. Il DEHP si impiega anche come solvente nei prodotti

per la cura personale, veicolo per pesticidi, negli imballaggi alimentari e nella

produzione di vari oggetti quali dispositivi medici, giochi, cavi, inchiostri per

stampanti, colori, vernici e adesivi [22]. Gli effetti negativi degli ftalati sembrano

interessare l’apparato genitale-riproduttivo maschile, causando una diminuzione

dei livelli di testosterone, ipospadia e criptorchidismo [23]. Tali sostanze sono

neurotossiche e, recentemente, è stato riportato un effetto di danneggiamento a

livello degli astrociti [24]. 9

Introduzione

Figura 7. Struttura di base degli ftalati.

Figura 8. Struttura di DEHP.

Il BPA (Fig. 9) è un monomero plastificante che è stato molto usato nei paesi

industrializzati per la produzione di plastiche di uso alimentare, come contenitori

riutilizzabili di cibo e bevande, biberon per bambini, stoviglie e bottigliette

d’acqua, ma anche per la produzione di lenti per gli occhiali, tubi, oggetti di

elettronica e molti altri. Uno dei maggiori pericoli di questa sostanza è che possa

essere rilasciato dai contenitori per gli alimenti sia solidi che liquidi ed entrare

quindi nell’organismo per ingestione [25]. Nel 2008 è stato bandito il BPA nella

produzione di biberon. Successivamente, è stato bandito anche il suo impiego per

la produzione di oggetti in policarbonato come contenitori per alimenti [26].

Essendo una sostanza lipofila, ha grandi capacità di accumularsi nei tessuti adiposi

umani. Infatti, concentrazioni significative del BPA sono state rilevate nel sangue,

urine, sudore di uomini e donne e nel latte materno [25]. Il BPA è responsabile di

citotossicità, genotossicità, tossicità riproduttiva e neurotossicità [27].

Figura 9. Struttura del BPA. 10

Introduzione

3. Pesticidi, farmaci e ormoni naturali:

- Pesticidi in uso: atrazina (ATZ), vinclozolin (VNZ)

- Farmaci e ormoni naturali: etinilestradiolo, levonorgestrel, estradiolo

L’ATZ (Fig. 10) è un erbicida triazinico largamente usato in agricoltura, la cui

produzione mondiale è stimata intorno alle 7000-9000 tonnellate all’anno. Si usa

per controllare la crescita di erbe di vario tipo. Il suo tempo di dimezzamento va

dai 30 ai 100 giorni, ma può essere più lungo nel suolo e in sedimenti [28]. A causa

della sua tossicità e persistenza ambientale, l’Italia ne ha vietato l’applicazione dal

1996. Tuttavia, l’ATZ è ancora molto utilizzata in Cina e negli Stati Uniti. Questa

sostanza è molto persistente in ambiente acquoso, sia superficiale che sotterraneo

e ciò comporta la contaminazione delle falde acquifere e del terreno da coltivare,

con la conseguente entrata della sostanza nella catena alimentare [29]. L’ATZ può

determinare principalmente effetti cancerogeni, squilibri nei livelli di ormoni

sessuali, inibizione dell’ovulazione e aborto spontaneo [30]. Studi più recenti

hanno osservato effetti di neurotossicità e il suo impatto a livello dei

neurotrasmettitori [31]. Figura 10. Struttura dell’ATZ.

VNZ (Fig. 11) è un fungicida sintetico. È utilizzato principalmente su colture di

Il

viti, ma viene utilizzato anche su kiwi, meloni, colza, pesche e lattuga come di

manti erbosi. Dal 2007 il VNZ è stato bandito in Europa. Ad oggi, gli Stati Uniti

sono il Paese che impiega maggiormente questa sostanza [32]. Il VNZ è

moderatamente persistente nei suoli agricoli con un tempo di dimezzamento che

.

va dai 179 ai 1000 giorni [32] Gli effetti del VNZ sono stati studiati a partire dai

primi anni del Duemila. È stata dimostrata la sua spiccata attività anti-androgenica:

questa molecola e i suoi metaboliti sono in grado di legarsi al recettore degli

androgeni, bloccando l’attività del testosterone. Si è visto un incremento di cellule

germinali in apoptosi nei testicoli, infiammazione cronica della prostata, agenesia

11

Introduzione

di questa ghiandola e calo del numero degli spermatozoi [33]. Negli ultimi anni si

sta studiando la sua neurotossicità [34].

Figura 11. Struttura del VNZ.

L’etinilestradiolo (Fig. 12), il levonorgestrel (Fig. 13) e l’estradiolo (Fig.14)

sono molecole ad attività endocrina molto diffuse nell’ambiente. I primi due sono

principi attivi ad azione rispettivamente estrogenica e progestinica e sono utilizzati

nell’uomo come contraccettivi; l’estradiolo è un ormone steroideo naturale che può

anche essere impiegato come farmaco nella terapia ormonale sostitutiva di donne

in menopausa [35]. Tali sostanze entrano nella rete idrica urbana, poiché vengono

escrete dall’uomo attraverso i processi fisiologici di formazione di feci e urine. Le

industrie farmaceutiche contribuiscono fortemente alla dispersione di queste

molecole con il rilascio delle proprie acque reflue. Un’altra importante fonte di

immissione di estradiolo e di altre molecole ad attività estrogenica nell’ambiente,

sono gli animali da allevamento, come ovini, bovini e suini [35]. Essi, infatti,

eliminano fisiologicamente grandi quantità di estrogeni naturali, che vengono

facilmente assorbiti dal terreno, entrano nei piccoli corsi d’acqua, e, infine,

raggiungono le reti idriche urbane. I sistemi di trattamento delle acque reflue, a

loro volta, non eliminano queste sostanze efficacemente, amplificandone la

distribuzione ambientale [35]. A causa di questi eventi, vi è un’alta concentrazione

di molecole ad attività estrogenica e progestinica in fiumi, laghi, acque costiere e

sotterranee di tutto il mondo [35]. Gli effetti nocivi delle molecole estrogeno e

progestinico-simili si manifestano con anomalie nello sviluppo dei tessuti e

attraverso disturbi della riproduzione, come l’infertilità [36].

Figura 12. Struttura dell’etinilestradiolo. 12

Introduzione

Figura 13. Struttura del levonorgestrel.

Figura 14. Struttura dell’estradiolo.

Altre sostanze:

- Metalli e organometalli: metilmercurio

Il metilmercurio (Fig. 15) è una sostanza organica che deriva dal mercurio

inorganico [37]. Esso viene rilasciato nell’ambiente sia per cause naturali, quali

eruzioni vulcaniche o erosioni geologiche, sia per via di attività umane, tra cui

estrazioni minerarie e combustione di rifiuti. I microorganismi degli ambienti

acquatici come mari, laghi e fiumi, modificano il mercurio inorganico metilandolo

+

a metilmercurio (MeHg ) [37]. Il metilmercurio è affine ai gruppi -SH delle

proteine. Esso entra nella catena alimentare principalmente attraverso l’ecosistema

acquatico, accumulandosi a livello di fegato e muscoli di pesci predatori e

mammiferi marini. L’uomo si espone a questa sostanza per via alimentare,

principalmente nutrendosi di pesci contaminati come i salmoni [38]. Il

metilmercurio ingerito viene assorbito dall’intestino e, a causa della sua lipofilia,

si accumula nei tessuti adiposi dell’organismo. Il sistema nervoso è l’apparato più

danneggiato dall’esposizione a questa molecola che causa atassia, disturbi uditivi,

tremori; sono stati riportati anche danni al sistema cardiovascolare e al sistema

immunitario [39]. Figura 15. Struttura base del metilmercurio. 13

Introduzione

1.1.2 Distribuzione ambientale ed esposizione umana

Gli IE sono sostanze chimicamente stabili e molto diffuse nell’ambiente.

L’esposizione umana a queste sostanze è costante e avviene in concentrazioni

subtossiche per le cellule. Essa si verifica principalmente per ingestione di cibo e

acqua contaminati. Vi sono però anche altre fonti che contribuiscono

all’esposizione quotidiana, come oggetti in plastica, utilizzo di pesticidi,

escrementi animali, emissione di gas industriali, polveri che si trovano negli

ambienti chiusi, particolati presenti nell’atmosfera [40]. Gli IE vengono trasportati

attraverso le correnti atmosferiche e acquatiche anche a molti kilometri di distanza

dal luogo della loro produzione e utilizzo [41]. Dall’atmosfera, tramite il ciclo

dell’acqua, essi tornano nel suolo, nelle acque dolci e in quelle marine (Fig. 16).

Gli IE entrano nella catena alimentare poiché gli animali si cibano di nutrienti

contaminati. Queste sostanze, a causa del processo di biomagnificazione, si

accumulano nei tessuti degli esseri viventi e aumentano di concentrazione salendo

all’interno della catena trofica [42].

Figura 16. Diffusione degli IE nell’ambiente.

Il cibo contaminato è una fonte primaria di esposizione per l’uomo agli IE. I

pesticidi, ad esempio, rimangono in piccole quantità su frutta e verdura e,