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LA SPECIFICA VULNERABILITA’ DEL SISTEMA NERVOSO:
EFFETTI E VALUTAZIONE DEL RISCHIO
Gemma Calamandrei
Reparto di Neuroscienze Comportamentali
Dipartimento di Biologia cellulare e Neuroscienze,
Istituto Superiore di Sanità,
Roma
ISS- Sicurezza Alimentare e Salute Materno-Infantile22-23 giugno 2006
VULNERABILITA’ del SNC alle INFLUENZE AMBIENTALI
Organogenesi protratta(dal concepimento ai primi anni di vita postnatale)
PRINCIPALI TAPPE DELLO SVILUPPO CEREBRALE
Protratto periodo di organogenesi (dal concepimento ai primi anni di vita postnatale)
-comparsa della placca neurale (15-17 giorni dal concepimento) -formazione del tubo neurale (26° giorno)-proliferazione cellulare e migrazione dal lume del tubo neurale verso le sedi definitive-primo abbozzo degli emisferi cerebrali (fine del 1° mese)-comparsa della struttura cellulare stratificata della corteccia (2° mese)-fine della fase proliferativa (5°/6° mese)-differenziazione dei neuroni (crescita dei prolungamenti dendritici e assonali)-sinaptogenesi-eliminazione delle sinapsi soprannumerarie (morte cellulare programmata)-mielinizzazione
Le alterazioni comportamentali indotte dalla esposizione a un agente neurotossico durante lo
sviluppo sono sempre il risultato di un’interferenza con i processi maturativi del SNC
anomalie nello sviluppo cerebrale in fase precoce
DISTURBO DEL COMPORTAMENTO
SVILUPPO PRENATALE DEL CERVELLO
Dopo la fecondazione comincia il processo di segmentazione: lo zigote comincia a dividersi. La prima divisione avviene dopo 30 ore dalla fecondazione, la seconda dopo 60. Successivamente si formano 8, 16, ecc. cellule. L'embrione è una sfera, blastula, contenente cellule tutte eguali tra loro.
Il sistema nervoso comincia con il processo di Neurulazione
A 2 settimane dal concepimento, una porzione dell’ectoderma comincia a ripiegarsi su se stesso e a formare un un cilindro chiamato TUBO NEURALE
Tubo quasi chiusoTubo Neurale
Si organizza in una serie di curve e convoluzioni. Dopo circa 5 settimane dal concepimento queste curve possonoessere identificate come le principalicomponenti del cervello dei mammiferi
Sviluppo degli emisferi cerebrali
Otto fasi dello sviluppo fetale ed embrionale a livello cellulare
1. Mitosi/Proliferazione
2. Migrazione
3. Differenziazione
4. Aggregazione
5. Sinaptogenesi (terzo trimestre)
6. Morte neuronale
7. Riorganizzazione sinaptica
8. Mielinizzazione
5. Sinaptogenesi
Gli assoni si connettono ad altri neuroni attraverso le sinapsi
5. Sinaptogenesi: Attrazione verso le cellule bersaglio
Le cellule bersaglio rilasciano dei segnali chimici che creano un gradiente I dendriti si orientano e seguono questo gradiente.
6. Morte neuronale programmata
•Tra il 40 e il 75 percento dei neuroni differenziati non sopravvivono.
•Falliscono la connessione sinaptica.
7. Riarrangiamento sinaptico
•Inactive synapses get too little trophic factor to remain stable
•Active synapses likely take up neurotrophic factor that maintains the synapse
8. Mielinizzazione
Mielinizzazione dura fino all’età adulta
Fattori che regolano l’ontogenesi del sistema nervoso
• Genetici: espressione sequenziale di geni che determinano il destino del singolo neurone (assemblaggio)
• Epigenetici: regolano le connessioni tra neuroni, ossia sinaptogenesi e morte programmata (pe fattori neurotrofici e ormoni)
• Ambientali: stimoli sensoriali (visivi, acustici, olfattivi, ecc.) che conducono alla progressiva specializzazione di aree e strutture cerebrali MA ANCHE XENOBIOTICI
Levi-Montalcini (1964) Prog Brain Res
Effetti del fattore di crescita neuronale(nerve growth factor, NGF)
Un ganglio spinale cresciuto in assenza (A) o presenza (B) di NGF. In B, è possibile osservare una rilevante proliferazione di processi neuritici.
BA
Neurotrofine: Polipeptidi che stimolano la crescita e il differenziamento di specifiche popolazioni neuronali
NGF
L’ASSONE CRESCE NELLA DIREZIONE DEL GRADIENTE DINGF RILASCIATODAL NEURONEBERSAGLIO
Sviluppo delle connessioni tra neuroni nella corteccia cerebrale
1 mese 3 mesi 2 anni
Fattori neurotrofici come “direttori d’orchestra”
Gli ormoni sono importanti regolatori dello sviluppo cerebrale nel periodo fetale e
postnatale
• controllano la proliferazione gliale e neuronale
• regolano la migrazione dei neuroni
• modulano la sinaptogenesi e i processi più tardivi di mielinizzazione
Disponibilità di ormoni tiroidei durante lo sviluppo prenatale/neonatale
in relazione alla maturazione del SNC Conception 12wks Birth 2yrs
Fetal/neonatal TH
Maternal TH
Cerebral neurogenesis, migration
Cerebral neurogenesis
Neuronal differentiation, synaptogenesis
gliogenesis
myelinogenesis
La sinaptogenesi delle cellule piramidali dell’ippocampo è regolatadagli ormoni tiroidei
Gli ormoni tiroidei regolano positivamente (trascrizione del gene + aumenti livelli NGF) i livelli dell’ormone di sintesi del neurotrasmettitore acetilcolina (ChAT) e favoriscono lo sviluppo della connessione setto-ippocampale
Nuclei colinergici del prosencefalo basale
to frontal
to parietal to temporal
hippocampus
NBMMS
HDB amygdala
- regolano le funzioni cognitive e attenzionali- modulano la morfogenesi della corteccia
NGF T3
Ipotiroidismo congenito indotto sperimentalmente in roditori di laboratorio:
• alterazioni nella crescita dendritica e assonale in ippocampo e corteccia
• disorganizzazione della corteccia cerebellare
• ritardi nella mielinizzazione
• anomalo sviluppo della coclea
• anomalie comportamentali: iperattività, deficit di apprendimento e memoria
Risultati che concordano con il quadro dialterato sviluppo neuropsicologico osservatoin bambini nati da donne ipotiroidee
Ruolo degli ormoni steroidei nello sviluppo del sistema nervoso centrale
• recettori per gli estrogeni diffusi in molte aree del SNC con rapido incremento attorno alla nascita
• ruolo determinante nel differenziamento sessuale ma anche regolatori della crescita neuronale attraverso meccanismi genomici e non genomici
Ormoni steroidi e tiroidei comemodulatori dello sviluppo cerebrale, maanche regolatori della omeostasi neuroendocrinadurante il corso della vita
Estrogeni e plasticità sinaptica(proteggono dalla neurodegenerazione)
Regolazione dei comportamentiriproduttivi nell’età adulta
Ormoni tiroidei e steroidiinfluenzano stati affettivi (depressione)
FATTORI AMBIENTALI:Lo sviluppo in ambienti arricchiti induce modificazioni morfologiche permanenti nella corteccia del ratto
L’arricchimento ambientale aumenta l’arborizzazione e il numero di contatti sinaptici
ESISTONO FASI CRITICHE DI SUSCETTIBILITA’
ALL’AZIONE DI UN NEUROTOSSICO?
L’entità e la qualità dell’effetto dipendono dal momentonel quale si è verificata l’esposizione al tossico
Plasticità protratta = vulnerabilità
Brain vulnerability to environmental influences
Extended organogenesis(from conception to adolescence)
Esposizione a un agente neurotossico in una fase precoce e definita dello sviluppo del SNC:
(Neurulazione, 15-26 giorni dal concepimento)
Malformazione(i.e. spina bifida)=
Acido valproico,
anticonvulsivante
Scenario reale: esposizione protratta e a basse dosi durante tutto il corso dello sviluppo pre e postnatale
perturbazione di molteplici processi maturativi nel sistema nervoso, endocrino, immunitarioANCHE IN ASSENZA DI MALFORMAZIONI
VIE DI ESPOSIZIONE
• Periodo fetale: attraverso la placenta in seguito ad esposizione materna attraverso la dieta
• Periodo neonatale: attraverso l’allattamento (latte materno ricco di POPs!)
• Periodo infantile: direttamente dall’alimentazione, o esposizione a polveri, terreno contaminato, etc.
Studi epidemiologici suEsposizione involontaria a contaminanti ambientali a basse dosi
Effetti neurocomportamentali nello sviluppo
Non potendo effettuare esperimenti, il disegno di studio di preferenza rimane lo studio di coorte:
follow-up di popolazioni esposte e non-, verificando l’esistenza o la mancanza
di effetti neurocomportamentali
Esposizione involontaria: il caso dei contaminanti organici persistenti
Inquinanti Organici Persistenti (POPs)Pesticidi Organoclorurati (OC), e.g. DDT, Dieldrin, HeptachlorBifenili Policlorurati (PCB)Diossine e FuraniPolibromodifenileteri o ritardanti di fiamma (PBDE)
Fluidi per condensatori: produzione bandita negli anni 70 nei paesi industrializzati ma essendo persistenti
continuano a essere presenti nella catena alimentare
Effetti endocrini:
Alterazione dello sviluppo sessuale
Alterazione delle funzioni tiroidee e immunitarie
Effetti neurocomportamentali:- diretti - sul sistema nervoso - indiretti - tramite il sistema endocrino
Policlorobifenili
Esposizione:dieta
•La Diossina (2,3,7,8-TCDD) è un accertato cancerogeno per l’uomo, mentre le altre diossine/furani sono potenziali cancerogeni•Effetti neurocomportamentali: ridotta funzione cognitiva, aumentato comportamento iperattivo, effetti avversi sull’attenzione, aumentata depressione •Alterata funzione del sistema immunitario•Disturbi del sistema nervoso centrale •Cloracne ed altre alterazioni epidermiche •Disturbi della funzione epatica e renale •Alterati livelli degli ormoni: tiroide, testosterone ed estrogeni •Effetti sul sistema riproduttivo: rapporto dei sessi alterato, ridotta fertilità •Difetti alla nascita: ipospadia (malformazione delle vie urinarie dell’uomo) •endometriosi
Diossine
Effetti neurocomportamentali dell’esposizione ai PCB durante
lo sviluppo
USA: studi di follow-up su diverse coorti di bambini nati da madri che consumavano pesce con elevato contenuto di PCB durante la gravidanza e l’allattamento:
- Esposizione prenatale e postnatale valutata mediante la misurazione dei livelli di PCB (diversi congeneri) nel sangue del cordone ombelicale e nel latte materno
- Valutazione dello sviluppo neuropsicologico attraverso batterie di test che saggiano differenti competenze comportamentali alle diverse età
Concentrazioni di PCB e altri contaminanti nel latte materno e nel sangue del cordone ombelicale
Risultati concordanti nelle diverse coorti di bambini studiate:
correlazione negativa tra la concentrazione di PCB nel sangue del cordone e indici neuropsicologici a diverse età
Jacobson and Jacobson, 1996, N Engl J Med: difficoltà cognitive, attenzionali e nella lettura all’età di 11 anni che correlavano significativamente con i livelli di PCB nel sangue del cordone ombelicale
Stewart et al., 2000, Neurotoxicol Teratol: rallentamento dei riflessi alla nascita, a 6 e 12 mesi di vita inferiori prestazioni di memoria visiva, effetti che correlavano significativamente con le concentrazioni di PCB nel sangue del cordone.
Stewart et al., 2003, Neurotoxicol Teratol
Olanda -Patandin et al., 1999, J Pediatr: valutazione a 3, 7, 18, 42 e 84 mesi di età di sviluppo neurologico e posturale, maturazione psicomotoria, cognitiva e sviluppo del linguaggio. Effetti negativi delle concentrazioni più elevate di PCB/diossine soprattutto nel sangue materno e in quello del cordone.
Effetti neurocomportamentali dell’esposizione ai PCB durante lo sviluppo: studi europei
Germania - Winneke et al.,1998, Toxicol Lett: correlazione significativa traPCB (tre congeneri) nel sangue del cordone e in campioni di latte materno,e punteggi ottenuti dai bambini nella batteria di valutazione dello sviluppo infantile di Bailey.
Meccanismi di neurotossicità di PCB, diossine, furani
1- Direttamente su neuroni e glia attraverso alterazione omeostasi del Ca2+
2- Interferenza con le funzioni endocrine:tiroide e azione steroidi
3- Altri meccanismi ? per PCB con attività non-diossino simile
Effetti neurocomportamentali dei PCB:Prospettive di ricerca per una corretta
valutazione del rischio• L’esposizione critica è solo quella prenatale ?• Sinergia con altri tossici• Meccanismi di neurotossicità• Studi animali suggeriscono effetti su parametri
non cognitivi: quali parametri comportamentali analizzare nei bambini a rischio?
• Follow-up fino alla pubertà per valutare interferenza con regolazioni ormonali!
problemi metodologici: valutazione degli effetti
• Possibili lunghe latenze tra esposizione ed effetto
• effetti sottili, difficili da evidenziare
• ampia variabilità del “normale” in molti degli effetti di interesse
• ampia gamma di possibili effetti (e.g capacità motorie, linguistiche, cognitive eccet.)
problemi metodologici: valutazione degli effetti
• numerosi fattori confondenti che possono agire da modificatori di effetti: - altri contaminanti (esposizioni multiple) - fattori genetici- fattori socioculturali (e.g ambiente domestico)- fattori di salute- età della madre- parità
Utilità dei modelli animali!
definizione degli effetti dose-risposta determinazione di periodi critici di suscettibilita’ valutazione delle relazioni causa effetto per le diverse variabili analisi delle interazioni tra variabili studio dei meccanismi valutazione effetti a lungo termine
Pesticidi e insetticidi
• Organoclorurati (DDT, dieldrina, eptacloro)
• Carbammati
• Piretroidi
• Organofosfati
• Fungicidi ditiocarbammati
Analogo meccanismo di azione
Residui di pesticidi nei prodotti ortofrutticoli:Elaborazione di Legambiente sui dati delle ARPA
I residui di pesticidi su prodotti ortofrutticoli in Italia sono controllati dai laboratori di ricerca delle Agenzie sanitarie locali (Asl), Agenzie per la protezione dell’ambiente (Arpa) e enti addetti, in base a limiti di legge calcolati sulla loro pericolosità rispetto all’organismo umano adulto, di sesso maschile, di circa 70 chilogrammi.
Calcolo del NOEL (not osservable effect level) livello di concentrazione di un principio attivo assumibile da un animale
di laboratorio nel lungo periodo senza mostrare effetti avversi.
ADI (acceptable daily intake)dose giornaliera di fitofarmaco accettabile per l’uomo
NOEL/100
Questo modello quindi non tiene in considerazione fattori molto importanti quali la compresenza di piùprincipi attivi contemporaneamente (multiresiduo), e, per quanto riguarda il valore del singolo residuo,
gli effetti calcolati su organismi diversi da quello “tipico”
Secondo il National Research Council (NRC), l'organismo dell'Accademia Nazionale delle Scienze di Washington, le procedure per la
valutazione del rischio sulla salute andrebbero valutate su un modello sinora non considerato, e
cioè sull’organismo di una bambina (per la maggiore sensibilità agli effetti sugli organi
riproduttivi) nella fascia d’età più sensibile dal punto di vista dell’organismo, e cioè da zero anni
alla pubertà.
Rischio di effetti neurocomportamentali di xenobiotici assunti con la dieta: ilcaso dei
PESTICIDI ORGANOFOSFORICI
• Inibitori dell’enzima acetilcolinesterasi, azione neurotossica determinata dall’accumulo del neurotrasmettitore acetilcolina nello spazio sinaptico con conseguente sovrastimolazione della trasmissione colinergica
• Effetti acuti: convulsioni, paralisi, neuropatie
• Largamente utilizzati in agricoltura e per uso domestico come insetticidi
• Relativamente privi di effetti avversi sull’uomo (adulto) per esposizioni a basse dosi
Dalla seconda metà degli anni ‘90, dati sperimentalianimali hanno indicato la possibilità di una maggiore suscettibilità dell’organismo in sviluppo agli effetti degli OP, e in particolare del CPF
Valutazione di scenari di esposizione tipica suggeriscono che i bambini sarebbero esposti a concentrazioni di CPF molto più elevatedell’adulto per la loro specificità eto-ecologica
Vie di esposizione: in utero, dieta,polveri e superfici contaminate in ambientidomestici e scolastici
Clorpirifos - Insetticida organofosforico ad ampio spettro con uso agricolo e domestico
Effetti
- Inibisce l’acetilcolina-esterasi inducendo una iper-stimolazione della trasmissione colinergica: convulsioni, paralisi, neuropatie dopo sovradosaggio acuto
- una particolare vulnerabilità dei bambini è invece ipotizzabile per le caratteristiche di persistenza di questa sostanza che potrebbero determinare un’esposizione a livelli di tossicità per effetto cumulativo (ampia diffusione dell’uso domestico di questa sostanza combinata con il particolare comportamento del bambino)
_Metaboliti del CPF sono presenti in quantità significative nelle urinedi bambini esposti in ambiente domestico e/o rurale a questo pesticida (vedi lavoro Aprea, EHP, che indica esposizioni più elevate in babini delle aree rurali nella provincia di Siena rispetto agli adulti).La dieta sembra essere la via di esposizione più importante
Nel modello animale: EFFETTI AVVERSI DEL CPF SUL NEUROSVILUPPO
• Anche in assenza di significativa inibizione AcHE• Includono alterazioni della trascrizione genica e
della sinaptogenesi• Colpiscono sistemi di neurotrasmettitori diversi
dal colinergico (dopaminergico,noradrenergico)• Neuroni bersaglio preferenziale nella fase
prenatale, cellule gliali in quella postnatale
Il clorpirifos sembra interferire con i meccanismi intracellulari di trasduzione del segnale
Interferenza con meccanismi epigenetici
Sulla base di questi dati sperimentali l’EPA decide nel 2000 la revisione del rischio e la limitazione nell’impiego di CPF per uso domestico e in tutti i luoghi pubblici frequentati da bambini
I primi risultati di studi epidemiologici statunitensi confermerebberoalcuni effetti neurologici dell’esposizione al CPF nei bambini esposti, almeno nelle prime fasi neonatali
PRINCIPIO DI PRECAUZIONE
PARAMETRI DA CONSIDERARE E BATTERIA DI TEST IDEALE
nei roditori di laboratorio
(per saggiare gli effetti funzionali a breve, medio e lungo termine di un potenziale teratogeno comportamentale):
• parametri riproduttivi (peso alla nascita, rapporto sessi)
• sviluppo sensorimotorio 1-20 giorni
(batteria di fox)
• comportamenti neonatali 1-10 giorni
(suckling, attività spontanea,vocalizzazione ultrasonica)
• attivita’ locomotoria/esplorativa 15-20 giorni
• apprendimento precoce 7-10 giorni
(riconoscimento di stimoli olfattivi)
• sviluppo delle interazioni sociali 25-45 giorni
• apprendimento e memoria spaziale età adulta
• comportamenti sessualmente dimorfici età adulta
Protocollo sperimentale di esposizione neonatale al CPFa dosi prive di tossicità sistemica e comparabili
all’esposizione umana
Infancy
1 4 5 8 10 11
CPF
ULTRASOUNDS
25 45 60Postnatal day
Treatment
Behavioral testingLOCOMOTOR
ACTIVITY
Weaning Adolescence AdulthoodDevelopmental stage
11 14
CPF 25 45 60
SOCIAL INTERACTIONS
PASSIVE AVOIDANCE
Postnatal day
HOMING
Trattamento giorni 1-4: % inibizione AChE= 20%Trattamento giorni 11-14: nessuna inibizione
Ontogenesi attività AChE cerebrale
Inibizione da CPF
La stessa isoforma inibita alle diverse età
0
50
100
150
5 8 11Postnatal day
CPF 3 mgCPF 1 mgVehicle
Cal
ls/ m
in
Ultrasound vocalizations
Infancy
20
40
60
Num
ber
of c
ross
ings
CPF 3 mgCPF 1 mgVehicle
20
40
60
Homing test (pnd 10)
Lat
ency
to r
each
nes
t are
a (s
ec)
Ricceri et al., 2003. Toxicol Appl Pharmacol
L’esposizione neonatale al CPFnon ha effetto sulla
vocalizzazione ultrasonica dei piccoli, né sulla capacità di
orientarsi sulla base di stimoli olfattivi familiari
Adolescence
CPF 1-4
0
5
10
15Vehicle-m
CPF 1 mg-m
CPF 3 mg-m
0
5
10
15
1
CPF 11-14
5-min-blocks
Total aggressive responses (pnd 45)
2 3 4
1 2 3 4
Num
ber
of r
espo
nses
per
min
**
* *
* *
Ricceri et al., 2003. Toxicol Appl Pharmacol
All’adolescenza (giorno 45), gli animali esposti al CPF, sia ai gg 1-4 che ai gg 11-14, erano più attivi nell’esplorazione di un nuovo ambiente (test di novelty seeking)
emostravano una prevalenza di interazioni
aggressive con un conspecifico non familiare, ad un’età alla quale di solito
prevalgono i comportamenti di tipo affiliativo
Conclusioni Exp. 1
• Il CPF inibisce le stese forme molecolari della AChE sia nel neonato che nell’adulto
• Gli effetti comportamentali si verificano anche in assenza di inibizione AChE
• Gli effetti sul comportamento della exp neonatale sono ritardati, si evidenziano in adolescenza, e provocano un’alterata risposta a stimoli ambientali nuovi. Aumentata aggressività nei maschi!
Esperimento 2-
• Effetti additivi o sinergici di esposizioni pre + postnatali del CPF?
• Quali meccanismi? Vengono suggeriti effetti sul sistema serotonergico (ansia, emozioni, ma anche regolazioni neuroendocrine). Cosa succede ai comportamenti sessualmente dimorfici?
• Cosa succede agli ormoni tiroidei?
AGONISTIC BEHAVIOUR
PND11PND14
CPF
4 - 5 months
LOCOMOTOR ACTIVITY
SOCIAL RECOGNITIO
NMATERNAL BEHAVIOUR
2 monthsGD15 GD18
CPF
Birth
Disegno sperimentale
PLUS MAZE
Prenatal Postnatal
Le dosi di clorpirifos utilizzate sono dosi al di sotto della soglia di tossicità (inibizione dell’acetilcolina esterasi <
del 50% nel siero, assenza di inibizione significativa nel cervello )
Fre
qu
en
cy
of
Cro
ss
ing
veh 1 3
Postnatal CPF (mg/kg)
0
150
200
250
300
350
4006
3
veh
Prenatal CPFmg/kg
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
*
*
**
*
*
*
##
Open field
L’esposizione alle dosi alte di CPF in fase prenatale e/o postnatale
determina un aumento dell’attività locomotoria nei maschi adulti
3 60
20
40
60
80
100
**
Prenatal treatment CPF (mg/kg)3 6
0
50
100
150
200Brain Serum
Attività cerebrale e sierica della Ache
PND 15
PND 0
% o
f ch
ange
fro
m C
ontr
ol
% o
f ch
ange
fro
m C
ontr
ol%
of
chan
ge f
rom
co
ntro
l
0
20
40
60
80
100
120
Postnatal CPF (mg/kg)
*
*
*
31veh
% o
f ch
ange
fro
m
cont
rol
0
20
40
60
80
100
120
140
31veh
#* * *
6 mg/kg3 mg/kgveh
Prenatal CPFmg/kg
Brain Serum
Dur
atio
n (s
)
Prenatal CPF (mg/kg)
0
1
2
3
4
veh 3 6
Submissive upright posture
Attack response
Postnatal CPF (mg/kg)
0
2
4
6
8
Dur
atio
n (s
)
veh 1 3
Fre
quen
cy
0
1
2
3
4
5
veh 1 3
* *
L’esposizione alle dosi alte di CPF in fase postnatale induce un comportamento pro-aggressivo durante un incontro
sociale tra maschi adulti
Comportamento Agonistico
Postnatal CPF (mg/kg)
Licking
Fre
quen
cy
Dur
atio
n (s
)
02468101214
veh 1 3
*
020406080100120
veh 1 3
* *
Sniffing
Fre
quen
cy
Postnatal CPF (mg/kg)
9
01
3
5
7
veh 1 3
* *
Fre
quen
cy
Crouching response
Dur
atio
n (s
)
veh 1 3 0
1
2
3 * *
veh 1 3010
2030
4050 * *
Postnatal CPF (mg/kg)
L’esposizione alle dosi alte di CPF in fase postnatale aumenta i
comportamenti “materni” durante un test di induzione materna in femmine
vergini
Induzione del comportamento materno
Plus Maze
Postnatal treatment (mg/kg)
0
10
20
30
40
50
60
70
% Time spent in the open arms
MaleFemale
veh 1 3 veh 1 3
**
L’esposizione alle dosi alte di CPF in fase postnatale induce
un comportamento meno ‘ansioso’ nelle femmine
R
ResidentR P1
R P1
Resident
R P2
45 min
45 min
Social Recognition
T= Training (3 min)
= Retest Same (3 min)
= Retest Different (3 min)
4
8
12
16
SOCIAL INVESTIGATION
******
N
umbe
r of
epi
sode
s/m
in
CPF3Veh
Prenatal Treatment
CPF6
Veh CPF1 CPF3 Postnatal Treatment
N
umbe
r of
cal
l/min
40
80 *
**
*
**
**
a
a
a
ULTRASOUND VOCALIZATIONS
T RS T RS T RS
T RS RD T RS RDT RS RD
Veh CPF1 CPF3 Postnatal Treatment
Social Isolation (4 days)
USVs +
Social investig
(Anogenital, nose and
body sniffing)
USVs
R = resident P = partner
ORGANOFOSFORICI ED EFFETTI NEUROENDOCRINI:non solo estrogeni e ormoni tiroidei!
•Esiste un’ampia finestra di vulnerabilità del sistema nervoso centrale all’esposizione a clorpirifos. Le alterazioni del profilo comportamentale osservato non appaiono riconducibili alla inibizione dell’acetilcolina esterasi.
•In particolare il quadro di alterazione comportamentale ottenuto in questo studio suggerisce una selettiva suscettibilità dei comportamenti di tipo sociale ed emozionale e il coinvolgimento di sistemi neurotrasmettoriali diversi dal colinergico (partendo da 5HT, DOPA) non escludendo l’interazione di questi sistemi con funzionalità neuroendocrine
CPF potrebbe interferire con ormoni ipotalamici che regolano la funzione riproduttiva, e le risposte SOCIALI ed EMOZIONALI legate alla funzione
riproduttiva.
Ossitocina, prolattina?
I dati ottenuti nel roditore ci confermano che esposizioni sub-tossiche al pesticida
CPF hanno effetti a lungo termine sul repertorio comportamentale della specie
in studio, in particolare per quanto riguarda i comportamenti sociali
Quali conseguenze per la valutazione del rischio?
• Indicazioni sui domini comportamentali da saggiare nei bambini esposti
• Ipotesi su meccanismi di azione alla base vulnerabilità: necessità di altri biomarcatori di neurotossicità oltre l’inibizione della colinesterasi
• Considerazione della possibile interferenza di questo agente con regolazioni ormonali
PROBLEMI EMERGENTI e prospettive di ricerca:
• Esposizioni multiple: CPF + altri pesticidi
• Combinazioni di fattori di rischio (stress + endocrine disruptors)
• Polimorfismi genici, per esempio del gene della paraoxonasi
Organofosfati e autismo?
DISORDINI NEUROCOMPORTAMENTALI:
ritardo mentale, disabilità cognitive disordine di attenzione con iperattività
(ADHD), autismo e quadri clinici correlati all’autismo
Disabilità del funzionamento del sistemanervoso che interferiscono significativamentecon le capacità di un bambino di apprendere, ricordare, e/o relazionarsi con l’ambiente
QUALE RUOLO PER I CONTAMINANTI AMBIENTALI?