RICERCA ITALIANA     

Effetto dell'esposizione prenatale a dosi subtossiche di 2,3,7,8-tetraclodibenzo-p-diossina sullo sviluppo e la maturazione del cervello endocrino

Università degli Studi di Bologna

Abstract

Gli effetti acuti legati all'esposizione a dosi tossiche di diossina sono ben noti, a causa anche dei disastri industriali (come ICMESA nel 1976 a Seveso) o a causa di defolianti ampiamente usati nella guerra del Vietnam. Molte meno informazioni sono invece disponibili sugli effetti dell'esposizione cronica a bassi dosi di diossina sulla salute animale ed umana. Considerate le emissioni nell'aria di diossina prodotte dagli inceneritori di rifiuti e dai processi industriali, e a causa della sua persistenza nell'ambiente e dell'accumulo nella catena alimentare, le diossine sono aggetto di grande attenzione negli ultimi due decenni, e le agenzie di regolamentazione dell'ambiente stanno lavorando ad una definizione delle soglie consentite di esposizione. Le diossine e il loro composto di riferimento il 2,3,7,8, tetraclorodibenzo-p-diossina (TCDD) agiscono come distruttori endocrini, alterando la funzione gonadica e tiroidea attraverso molteplici meccanismi, dal livello molecolare a quello sistemico. Questo progetto si propone di studiare l'impatto dell'esposizione prenatale a TCDD sul cervello adulto, in particolare sul metabolismo steroideo e tiroideo e sui principali neurotrasmettitori eccitatori (glutammato) e inibitori (GABA). Lo studio sarà effettuato su animali da laboratorio (ratto di ceppo Sprague Dawley) e al 18° giorno di gestazione si somministrerà una unica dose di TCDD circa 500 volte inferiore rispetto a quella considerata tossica per lo sviluppo. Dopo aver sviluppato due colonie di ratti (nati da madri trattati con TCDD; nati da madri trattate con l'agente veicolante) i neonati verranno portati all'età adulta per una valutazione dei comportamenti fondamentali (attività locomotoria spontanea, coordinamento somatosensoriale, apprendimento e memoria). Gli animali saranno quindi sacrificati per l’analisi dei seguenti parametri nell'animale adulto:
1. metabolismo dell'ormone tiroideo in differenti aree del cervello. L'espressione tissutale dei mRNA codificanti per il trasportatore del TH attraverso la barriera ematoencefalica, transtiretina (plesso corioideo), il trasportatore carrier di membrana monocarbossilato (MCT8), le deiodinasi 2 e 3, le isoforme del recettore nucleare (alfa1, alfa2, beta1, beta2) e il sito di legame dell'integrina alfaVbeta3 verrà analizzata mediante real time PCR nell'ipotalamo, nell'ippocampo, nella corteccia cerebrale, nel cervelletto e nel plesso corioideo. I parametri tissutali verranno correlati ai livelli plasmatici di T3, T4, rT3. Parametri significativi saranno studiati anche a 2/3 e 14 giorni postnatali.
2. I livelli di steroidi neuroattivi presenti nelle aree cerebrali deputate al controllo neuroendocrino della riproduzione. Questo esperimento verrà eseguito attraverso l'analisi dei livelli di pregnenolone, progesterone, didroprogesterone, tetraidroprogesterone, testosterone, diidrotestosterone, 5-alfa-androstano-3-alfa, 17??diolo e estradiolo presenti nel tronco dell’encefalo (includo diencefalo), mediante cromatografia liquida accoppiata alla spettrometria di massa in modalità tandem. Un ulteriore obiettivo sarà di considerare se questi contaminanti ambientali alterano l'espressione genica di enzimi chiave per la steroidogenesi e per il metabolismo steroideo oltre che quella dei recettori steroidei. A questo scopo, saranno valutati con la real time PCR l'espressione genica degli enzimi come 3β-idrossisteroido deidrogenasi 5alfa-reduttasi, aromatasi e dei recettori steroidei come il recettore per il progesterone e per gli androgeni in aree cerebrali prelevate con microdissezione in ratti femmine e maschi adulti esposti nel periodo prenatale a TCDD. Parametri significativi saranno studiati anche a 2/3 e 14 giorni postnatali.
3. Verranno effettuati studi in vitro per analizzare i principali neurotrasmettitori inibitori (GABA) ed eccitatori (glutammato) nell'ippocampo e nell'ipotalamo durante lo sviluppo del SNC del ratto. I contenuti di glutammato e GABA verranno misurati nel tessuto ippocampale ed ipotalamico di ratti di 2 mesi (ed eventualmente in animali al 2/3 giorno e 14 post-natale) nati da madri trattate con TCDD e da madri trattate con agente veicolante. Dal momento che il riassorbimento dei neurotrasmettitori rappresenta un indice dell'integrità metabolica e strutturale dei neuroni, sempre nei suddetti gruppi sarà inoltre misurato il recupero del GABA e del glutammato. Infine, si testerà anche l'effetto tossico diretto del TCDD in colture primarie di neuroni ippocampali ed ipotalamici di ratto. <<<

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Laura Calzà Università degli Studi di BOLOGNA

Obiettivo del Programma di Ricerca

I composti che sono definiti “endocrine distruptors” (EDCs) sono attualmente considerati una seria minaccia antropogenica alla biodiversità e agli ecosistemi. Molti campi della ricerca hanno contribuito ad incrementare la comprensione degli effetti di EDCs sulla fisiologia e sulla salute animale (Rhind, 2002). Studi epidemiologici hanno dimostrato l’esistenza di associazione fra l’esposizione a specifici agenti inquinanti e la compromissione della salute e della capacità riproduttiva di animali e della specie umana, sottolineando così la reale esistenza del problema. Studi sia su animali domestici e selvatici (es. artici) hanno mostrato che gli EDCs alterano la funzione riproduttiva sino alla femminizzazione del maschio e alcuni di questi composti risultano essere in grado di influenzare le funzioni cognitive. Perlatro, a causa dei lunghi periodi di latenza fra l’esposizione e gli effetti e alle difficoltà di misurare le concentrazioni di EDCs, spesso non è semplice provare l’esistenza di relazioni causali fra esposizione a EDCs ed effetti osservati. Di conseguenza, l’approccio di studio traslazionale sta consentendo di traferire informazioni utili dagli animali di laboratorio a quelli domestici, selvatici e all’uomo. Infatti la dimostrazione degli effetti fisiologici di EDCs è stata ottenuta da studi di manipolazione degli animali di laboratorio; alcuni dati sono stati confernati sull’ovino, e studi in vitro hanno consentito la comprensione di alcuni meccanismi d’azione.
Questo studio si propone di impiegare l’approccio traslazionale dall’animale di laboratorio alla medicina veterinaria e umana per stabilire se l’esposizione prenatale a dosi subtossiche dell’EDC 2,3,7,8, tetraclorodibenzo-p-diossina (TCDD) altera lo sviluppo neurotrasmettitoriale nelle aree cerebrali deputate alla regolazione neuroendocrina e il metabolismo cerebrale degli steroidi e degli ormoni tiroidei, alterando così la funzione tiroidea e gonadica degli animali adulti.
TCDD è il composto di riferimento di un'ampia famiglia di EDCs che comprende le diossine, i dibenzofurani e i bifenili (Van den Berg et al., 1994). Le emissioni di dibenzo-p-diossine policlorurate dagli inceneritori all'aria sono state oggetto di grande interesse nelle ultime due decadi non solo per l'esposizione acuta accidentale o occupazionale ma per la sua persistenza nell'ambiente e per via del suo accumulo nella catena alimentare (Domingo et al., 2001; Vehlow et al., 2006). Centinaia di congeneri si formano durante i processi di sintesi come la combustione dei rifiuti e alcune attività industriali. (Hutzinger et al., 1985). PCDD/F e i bifenili policlorurati simili alla diossina (PCB della classe delle diossine) sono ubiquitari nei cibi di origine animale e si accumulano negli tessuti adiposi, nella placenta e nel latte di animali e umani (Suzuki et al., 2005; Sapkota et al., 2007); il loro passaggio attraverso la barreira placentare provoca accumulo nel feto (Hirako et al., 2005). Inoltre, numerosi studi condotti in tutto il mondo hanno dimostrato che il latte materno è contaminato con PCDDs, PCDFs e con PCB della classe delle diossine e di conseguenza il lattante vi è ulteriormente esposto durante l’allattamento (Seo et al., 1995).
Se gli effetti avversi dell’esposizione acuta a dosi tossiche di TCDD (cloracne e cancro) sono ben noti anche in Italia a causa della contaminazione accidentale di diossina a Severo nel 1976 (Sapkota et al., 2007), poco si conosce sugli effetti a lungo termine dell’esposizione a basse dosi di TCDD. Con quetso progetto, ci si propone di verificare l’effetto di dosi sub-tossiche di TCDD (1.5microg/kg, os che è approssimativamente 500 volte più bassa della dose tossica per lo sviluppo) somministrata al 18° giorno di gestazione, sullo sviluppo e la maturazione del cervello con particolare attenzione al metabolismo degli steroidi neuroattivi, dell’ormone tiroideo e dei principali neurotrasmettitori (GABA e glutammato). Sia gli steroidi che gli ormoni tiroidei giocano un ruolo chiave sulla maturazione del tessuto nervoso e i loro livelli tissutali così come il loro metabolismo cerebrale sono strettamente regolati. Si impiegherà una dose di TCDD che non compromette la sopravvivenza fetale (Kransler et al., 2007) ma che sembra in grado di alterare le funzioni endocrine (Seo et al., 1995) e causare accumulo nel feto per almeno 21 giorni (Emond et al., 2004). La somministrazione di TCDD al 18° giorno di gestazione e l’elevata emivita della TCDD garantisce l’esposizione all’EDC durante il periodo perinatale (Rice and Barone, 2000; Rodriguez-Peña, 2000). Gli esperimenti verranno eseguiti sul ratto di laboratorio (ceppo Sprague-Dawley).

Scopi specifici dello studio sono:
1. Generazione di due colonie di ratti che verranno allevati fino all’età adulta: progenie di madri trattate con TCDD; progenie da madri trattate con l’agente veicolante. Maschi e femmine della progenie da entrambe le colonie verranno fatti crescere fino all’età adulta (età post-puberale) e inclusi nelle seguenti azioni sperimentali
2. Valutazione dei comportamenti fondamentali, quali attività motoria spontanea, coordinazione somatosensoriale, apprendimento e memoria.
3. Studio del metabolismo dell’ormone tiroideo in diverse aree cerebrali. L’espressione tissutale dei mRNA per del trasportatore dell’ormone tiroideo attraverso la barriera ematoencefalica, transtiretina (plesso corioideo), trasportatori carrier di membrane (MCT8), deiodinasi 2 e 3, isoforme di TR (alfa1, alfa2, beta1, beta2), integrina alfaVbeta3, sarà analizzata con Real-Time PCR nell'ipotalamo, ippocampo, corteccia cerebrale, cervelletto e plesso corioideo. I parametri tissutali verranno correlati con i livelli plasmatici di T3, T4, rT3.
4. Studio dei livelli di steroidi neuroattivi presenti nelle aree cerebrali deputate al controllo neuroendocrino della riproduzione valutando i livelli di pregnenolone, progesterone, diidroprogesterone, tetraidroprogesterone, testosterone, diidrossitestosterone, 5alfa-androstan-3alfa,17β-diolo and estradiolo nel tronco dell’encefalo (incluso diencefalo) di ratti maschi e femmine tramite cromatografia liquida accoppiata a spettrometria di massa. Un ulteriore obiettivo dello studio sarà lo studio dell’espressione genica degli enzimi chiave nella steroidogenesi e nel metabolismo degli steroidi oltre che l’espressione dei recettori degli steroidi. A questo scopo, verrà analizzata l’espressione genica degli enzimi 3β-idrossisteroide deidrogenasi, 5alpha-reduttasi and armatasi, e dei recettori per gli steroidi come il recettore del progesterone e dell’androgeno con real-time PCR di aree microdissezionate da maschi e femmine di ratto adulto esposte in periodo prenatale a TCDD.
5. Studio deii principali neurotrasmettitori inibitori (GABA) ed eccitatori (Glutammato) nell’ippocampo e nell’ipotalamo di ratto durante lo sviluppo del SNC, tramite studi in vivo e in vitro (sezioni di tessuto) Il contenuto di glutammato e di GABA sarà misurato nel tessuto ippocampale e ipotalamico di ratti di 2 mesi (ed eventualmente di 2/3 e 14 giorni) da madri trattate con TCDD e con il veicolo. Sarà anche valutato il reuptake di questi neurotrasmettitori, come parametro di integrità biochimica e strutturale dei neuroni. Infine, verranno testati gli effetti tossici diretti del TCDD su colture primarie di neuroni ippocampali e ipotalamici di ratto.

Domingo et al, 2001 Environ Monit Assess 69, 175-93
Emond et al, 2004 Toxicol Sci 80, 115-33
Hirako et al, 2005 Reprod Toxicol 20, 247-54
Hutzinger et al, 1985 Environ Health Perspect 60, 3-9
Kransler et al, 2007 Toxicology 229, 214-25
Rhind, 2002, Domest Anim Endocrinol 23, 179-87
Rice and Barone, 2000 Health Perspect 108(suppl), 511-33
Seo et al, 1995 Toxicol Lett 78, 253-62
Suzuki et al, 2007 Environ Sci Technol 41, 1487-93
Vehlow et al, 2006 Waste Manag Res 24, 404-20
Wormley et al, 2004 Environ Health Perspect 110(suppl 3), 369 <<<

Risultati parziali attesi

Dal 1985, la Environmental Protection Agency americana (EPA) e le agenzie di regolamentazione europee hanno lavorato alla definizione dei problemi di salute correlati all’esposizione a diossina e hanno provato a stabilire le soglie di esposizione ammesse per questo contaminante. Nel 2001, si è arrivati ad un accordo fra la World Health Organization, la United Nation Agency for Environmental Pollution, la International Association for the Study of Pain e le varie agenzie nazionali per l’ambiente (USA, Europa, Giappone) che fissa a 2pg/kg (peso) la dose massima giornaliera di diossina per l’uomo. Nello stesso documento (Gazzetta Ufficiale Comunità Europea, 17/11/2001), vengono indicate le azioni future da intraprendere nel futuro (piano decennale) e si fa menzione al controllo sulla contaminazione della catena alimentare, come le minaccie per la salute animale ed umana e alla necessità di aggiornare la dose massima giornaliera in relazione alle nuove consocenze. Questa proposta di progetto fornirà nuovi dati ed informazioni in diverse direzioni:
1. Si prevede di stabilire se l’esposizione nello sviluppo a dosi sub-tossiche di diossina altera permanentemente il metabolismo degli steroidi nel cervello;
2. Si prevede di stabilire se l’esposizione nello sviluppo a dosi sub-tossiche di diossina altera permanentemente il metabolismo tiroideo nel cervello;
3. Si prevede di stabilire se l’esposizione nello sviluppo a dosi sub-tossiche di diossina altera permanentemente la trasmissione neurale GABAergica e glutammatergica;
I dati ottenuti dagli approcci sperimentali sopra descritti potranno chiarire gli effetti sul SNC dell’esposizione prenatale a dosi di TCDD non tossiche per la madre. Il GABA e il glutammato, principali neurotrasmettitori inibitorio e eccitatorio nel cervello del ratto adulto, sono ritenuti coinvolti nello sviluppo di aree cerebrali ben definite come l’ippocampo e l’ipotalamo. Le sinapsi GABAergiche e glutammatergiche sembrano avere una chiara sequenza di sviluppo, che risulta critica per la generazione della rete neuronale adulta. Tipicamente, lo sviluppo delle sinapsi GABA sui neuroni ippocampali sembra essere completa entro 2 settimane dalla nascita. E’ interessante risordare che, diversamente dallo sviluppo di altre reti neuronali, la maturazione del segnale GABAergico nell’ipotalamo è ritardata al periodo della pubertà. Risulta quindi di particolare rilevanza valutare in ratti neonati, in età prepuberale ed adulta se l’esposizione prenatale a TCDD possa indurre brevi o durature modificazioni dei sistemi GABAergico e glutammatergico nell’ipotalamo ed ippocampo. Sarà inoltre interessante studiare gli effetti tossici dell’esposizione diretta di TCDD in un preparato più semplice ed omogeneo rappresentato da colture primarie neuronali di ippocampo e ipotalamo.
L’importanza e la rilevanza clinica del presente studio è di poter definire, i possibili danni indotti dall’esposizione prenatale a TCDD sullo sviluppo neuronale di specie animali domestiche, selvatiche e per la specie umane, per estrapolazione (approccio traslazionale) dai dati ottenuti nell’animale da laboratorio. Questo approccio si potrebbe rivelare utile anche nell’aggiornamento delle dosi massime consentite.
Ciò potrebbe avere un forte impatto anche per spiegare anomalie nel differenziamento sessuale e le funzioni neurali animali, oltre che umane, e dare informazioni circa un possibile ruolo dell’esposizione a TCDD nel determinare la suscettibilità a malattie, incluso il cancro ormone-dipendente. <<<

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Lo sviluppo e la maturazione del cervello richiede che si preservi un equilibrio estremamente complesso e delicato fra segnali genetici ed epigenetici, questi ultimi derivati sia dall’ambiente materno che fetale. In particolare, il profilo ormonale della madre, è una componente chiave per la maturazione fetale, con riferimento sia agli organi periferici (compreso il sisetma endocrino) che alle regioni cerebrali deputate al loro controllo.
Gli ormoni tiroidei (TH) giocano un ruolo cruciale nello sviluppo cerebrale, come drammaticamente testimoniato dalle severe alterazioni morfologiche, funzionali e cognitive nei bambini con ipotiroidismo congenito (Anderson et al., 2003), e una vasta letteratura indica che sia la funzione tiroidea materna che quella fetale necessitano di uno stretto controllo affinché lo sviluppo, la maturazione e la performance cerebrale si mantengano normali durante tutto il corso della vita (Thompson and Potter, 2000; Zoeller et al, 2002; Zoeller and Rovet, 2004; de Graaf-Peters and Hadders-Algra, 2006; Yen et al., 2006). La tiroxina 4 (T4) è il principale prodotto della ghiandola tiroidea e il più abbondante ormone tiroideo circolante; la 3,3’,5-triiodotironina (T3) ne è la forma attiva. La transtiretina (TRR), sintetizzata dai plessi corioidei svolge un ruolo fondamentale nel trasporto di T4 dal sangue al liquido cerebrospinale (LCS) e al cervello (Chanoine et al., 1992; Kassem et al., 2006; Chen et al., 2006), dove tutti i tipi cellulari sono TH-sensibili. Vista la natura liopofila del TH, si riteneva che esso attraversasse le membrane plasmatiche per semplice diffusione. Invece, nell’ultimo decennio, è stata dimostrata l’esistenza di sistemi di trasporto di membrana per il TH, come i trasportatori di anioni organici e di amminoacidi (Jansen et al., 2005). L’attività biologica del TH sulle sue cellule bersaglio è legata alla concentrazione intracellulare di T3, che a sua volta dipende dai livelli di T3 e T4 circolanti, dalla presenza del trasportatore di membrana e dall’attività di deiodinasi (D) tessuto specifiche. Sono state identificate 3 distinte D tessuto specifiche (Roberts and Laderson, 2004): D2 è l’isoforma attiva nel tessuto cerebrale mentre D3 converte T3 nella forma inattiva rT3, prevenendo l’ipertiroidismo locale. Inoltre, è stato identificato un sito di legame di membrana per TH sull’integrina alfaVbeta3, che è accoppiata, tramite la via di trasduzione del segnale della proteina chinasi MAP, agli eventi intracellulari MAPK mediati e quindi alla trascrizione genica (Davis et al, 2005). Questa scoperta apre una serie di ipotesi inesplorate circa il ruolo morfogenico del TH, dal momento che le integrine sono proteine eterodimeriche strutturali di membrana e ubiquitarie che trasmettono segnali dall'interno della cellula alla matrice extracellulare (ECM) e dalla ECM alla cellula. Una delle funzioni più classiche del TH è svolta grazie al legame di T3 ai suoi recettori nucleari (TRs) che appartengono alla superfamiglia dei recettori nucleari (Yen, 2001). I TRs hanno un dominio di legame al DNA che contiene 2 “zinc-fingers” e un sito di legame per il ligando (LBD) al carbossiterminale oltre a un dominio per dimerizzare con un altro recettore per il T3 o con altri recettori nucleari (ad esempio il recettore X per l'acido retinoico). Nella maggior parte dei casi, l'interazione fra T3 e il suo recettore promuove il legame di cofattori proteici accessori che o attivano o reprimono la trascrizione di un gene specifico. Dal momento che agiscono come fattori di trascrizione, i TRs svolgono una funzione di vitale importanza nello sviluppo embrionale e nella metamorfosi, regolando il ciclo replicativo, la crescita e la maturazione cellulare (Bassett et al., 2003; Calzà et al., 2000). Nel cervello e nei tessuti periferici, l’espressione di determinate batterie di geni è direttamente o indirettamente regolata da TRs. A queste categorie di geni appartengono fattori di trascrizione, molecole di segnale intracellulare, ormoni, come l’ormone della crescita e l’ormone di rilascio della tireotropina, geni ad espressione cellula specifici, come la cerebellar Purkinje cell protein-2 (Pcp-2) e geni che codifciano per le proteine della mielina negli oligodendrociti (Bernal et al., 2003; Giardino et al., 1992, 1994; Ceccatelli et al., 1992; Calzà et al., 1997, 1998).
Gli ormoni sessuali steroidei (androgeni ed estrogeni) regolano i processi dello sviluppo fetale quali il differenziamento e la determinazione del sesso. Gli steroidi gonadici, agendo in specifici momenti dello sviluppo fetale e del primo post-natale, deteminano il dimorfismo sessuale nel sistema nervoso. L’ormone principalmente implicato in questo processo è il testosterone (T), che viene metabolizzato nel tessuto nervoso a estradiolo o diidrotestosterone (DHT) dagli enzimi armatasi e 5alfa-reduttasi, rispettivamente. L’estradiolo è un ligando del recettore per gli estrogeni e il DHT lega il recettore per gli androgeni (AR) ed entrambi sono coinvolti negli effetti di organizzazione ad opera del T nel sistema nervoso. Gli effetti di organizzazione del T e dei suoi metaboliti determinano i tratti maschio-specifici in particolari regioni del cervello che risultano in differenze fra maschio e femmina nella morfologia, nelle dimensioni e nel numero dei neuroni, nella densità di processi neuronali e gliali a livello del neuropilo e nel numero di sinapsi (Cooke et al., 1998; Simerly, 2002; Morris et al., 2004). Le differenze sessuali a livello della connettività sinaptica sono state rilevate in numerose strutture diencefaliche e telencefaliche che controllano i comportamenti riproduttivi (Matsumoto, 1991; DeVries et al., 1983; Nishizuka &amp; Arai, 1981; Hammer &amp; Jacobson, 1984) e in regioni diencefaliche neuroendocrine deputate al rilascio degli ormoni pituitari (ad esempio il nucleo arcuato ipotalamico) (Mong et al., 2001). Ai fini del differenziamento sessuale nella connettività sinaptica, possono essere di particolare rilevanza le azioni degli ormoni sulle cellule gliali. Ciò è provato da studi fatti in numerosi laboratori che indicano che la morfologia, l’immunoreattività, l’attività enzimatica e l’espressione genica dell’astroglia sono sessualmente dimorfiche in molte aree cerebrali e che possono essere modificate dall’attività post-natale degli ormoni sessuali (Garcia-Segura &amp; Melcangi, 2006). D’altro canto, il sistema nervoso non solo è bersaglio degli effetti endocrini degli ormoni steroidei rilasciati dai tessuti steroidogenici periferici ma anche è sotto il controllo paracrino e autocrino dei neurosteroidi, ormoni steroidei direttamente sintetizzati nelle cellule nervose (Baulieu et al., 1999). Sia gli ormoni steroidei che i neurosteroidi possono essere inclusi nella famiglia degli steroidi neuroattivi. Questa classe comprende tutti gli steroidi in grado di modulare le funzioni neurali, incluso il controllo neuroendocrino della riproduzione (Melcangi &amp; Panzica, 2006). E’ stato recentemente evidenziato che la sintesi de novo del progesterone (P) nell’ipotalamo è uno dei meccanismi che porta al picco di LH nel ratto (Micevych et al., 2007 a and b). Queste osservazioni sono in linea con altre evidenze che indicano che la conversione enzimatica di P o T nei rispettivi metaboliti, diidroprogesterone (DHP) e tetraidroprogesterone (THP) o DHT, 5alfa-androstan-3alfa e17β-diolo (3alfa-diolo) è un evento coinvolto nel controllo dell’attività dei neuroni GnRH (Melcangi et al., 2002; Galbiati et al., 2003). Su questa base, lo sviluppo prenatale del sistema metabolico degli steroidi neuroattivi risulterà di primaria importanza per la neuroendocrinologia della riproduzione.
Recentemente, è notevolmente cresciuta l’attenzione per la possibilità che il periodo intrauterino costituisca un fattore di rischio per lo sviluppo funzionale post-natale, per la maturazione, l’invecchiamento e lo sviluppo di patologie. In questo contesto, un’ipotesi di lavoro è che fattori intrauterini possano influenzare la fertilità maschile e femminile. Effettivamente, l’esposizione prenatale a distruttori endocrini (EDCs) è al momento considerata una seria minaccia alla fertilità dei mammiferi e alla maturazione del comportamento. Gli EDCs erano comunemente considerati composti in grado di mimare o bloccare l’attivazione trascrizionale naturalmente promossa dagli ormoni steroidei circolanti mediante legame ai rispettivi recettori. Questa definizione degli EDCs è stata successivamente allargata ad includere quelle sostanze che agiscono sui recettori degli estrogeni, degli androgeni e dell’ormone tiroideo. In effetti, gli EDCs alterano anche la funzione e il metabolismo dell’ormone tiroideo e quindi possono avere effetti profondi e stabili sul comportamento e sulla memoria (Jahnke et al., 2004). Le dibenzo-p-diossine policlorurate (PCDDs), i dibenzofurani policlorurati (PCDFs) e i bifenili policlorurati (PCBs), che fanno parte del vasto gruppo degli EDCs, sono contaminanti organici persistenti, ubiquitari nell’ambiente globale (www.ejnet.org/dio). Molti di questi composti idrofobi e liofili sono estremamente resistenti al metabolismo nei vertebrati, uomo incluso e pertanto, proprio per l’ampia distribuzione in tutti gli ambienti del pianeta, gli effetti avversi degli EDCs si sono presentati anche negli animali acquatici, negli uccelli e nei rettili. Come risultato di queste peculiari proprietà, la loro concentrazione organica è amplificata attraverso la catena alimentare, come rilevato dalle elevate concentrazioni nel sangue e nel latte di mammiferi, anche predatori, uomo incluso, di uccelli e pesci (Liem et al., 2000; Schecter et al., 1994).
Il più tossico fra i congeneri di questo gruppo di EDCs è il composto lipofilo 2,3,7,8, tetraclorodibenzo-p-diossina (TCDD), che si accumula nel tessuto adiposo, nella placenta e nel latte e conseguentemente il lattante vi è ulteriormente esposto durante l'allattamento (Seo et al., 1995). Uno dei protagonisti nel processo di tossicità della TCDD è il recettore per gli idrocarburi acrilici (AhR). Il recettore per gli idrocarburi acrilici (AhR) un fattore di trascrizione attivato dal ligando e un membro della famiglia bHLH/PAS (basic Helix-Loop-Helix/Per-Arnt-Sim) di chemosensori e regolatori dello sviluppo. Le funzioni fisiologiche di AhR sono ancora poco chiare. Le proteine bHLH/PAS sono coinvolte nel controllo di diversi processi fisiologici come i ritmi circadiani, l’organogenesi, la neurogenesi, il metabolismo e la risposte di stress all’ipossia (McMillan e Bradfield, 2007). Questo recettore è ampiamente conservato nelle diverse specie (Barouki et al., 2007). AhR è ritenuto anche il principale responsabile della tossicità da TCDD e si sta facendo strada l'ipotesi che i diversi effetti tossici tessuto specifici mediati da TCDD, possano essere dovuti alla sostenuta ed inappropriata attivazione di AhR che porta ad alterare le funzioni fisiologiche (Bock KW, Kohle, 2006). In sostanza, AhR attivato via TCDD può compromettere direttamente la formazione del cervello, delle gonadi e della tiroide. Un altro meccanismo con cui TCDD può esercitare i suoi effetti, è attraverso il cross-talk del recettore Ah con i recettori per gli estrogeni (Matthews et al., 2005; Ohtake et al., 2003), i progestinici (Kuil et al., 1998), gli androgeni (Jana et al., 1999; Morrow et al., 2004) e gli ormoni tiroidei (Beischlag et al., 2004). Possono esserci, inoltre, effetti tossici indiretti di TCDD sull’organogenesi cerebrale, legati al malfunzionamento delle gonadi e della tiroide.
Numerosi dati dimostrano che le diossine e i composti ad esse correlati influenzano severamente lo sviluppo e la maturazione degli organismi viventi agendo a diversi livello, molecolare, cellulare, organico e comportamentale. L’esposizione perinatale a TCDD altera la funzione tiroidea materna, del neonato e del bambino modificando ad esempio il meccanismo di feedback del FT4 e l’espressione genica regolata dal recettore per l’ormone tiroideo (Casey, 2005; Giacomini et al., 2005; Wang et al., 2005; Nagayama et al., 2007). Inoltre, esso è in grado di alterare il comportamento sessuale nel maschio (Bjerke et al., 1994; Mably et al., 1992), ritardando la comparsa della pubertà e prolungando il tempo per arrivare ad una gravidanza e modificando il ciclo estrale della femmina (Gray et al., 1995a, 1995b and 1997). Infine, la disregolazione dei principali sistemi neurotasmettitoriali, come lo sviluppo neuronale GABAergico e glutammatergico, può rappresentare un meccanismo generale che sottende la tossicità riproduttiva indotta da TCDD. L’esposizione a TCDD durante lo sviluppo altera l’espressione di GAD67 (acido glutammico decarbossilasi) in modo regione- e sesso-specifico (Hays et al., 2002). Sebbene il meccanismo con cui TCDD reprima l’espressione di GAD67 non sia prontamente spiegabile, sembra che siano coinvolte complesse interazioni fra le vie di segnalazione genomiche e non di AhR e ER (recettore per gli estrogeni) nei neuroni GABAergici e la modulazione dei segnali afferenti regione-specifici diretti a questi neuroni. D’altro canto, molti studi comportamentali, elettrofisiologici e molecolari indicano che TCDD compromette alcuni specifici indici di apprendimento e memoria inclusi i meccanismi di plasticità sinaptica ippocampali. L' esposizione prenatale a diossine sopprime l’espressione dei recettori NMDA ippocampali durante il primo mese post-natale, riduce l’espressione di alcune subunità dei recettori NMDA e AMPA nella corteccia cerebrale e blocca l’attivazione di CREB (cyclic AMP response element-binding protein).

per la lettaratura citata, si veda testo inglese <<<