Monaco, Antonio (2015) Citotossicità del cadmio sullo sviluppo embrionale e sull'encefalo dell'adulto in Danio rerio. [Tesi di dottorato]

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Abstract

Per caratterizzare la citotossicità esercitata dal Cd nell'encefalo di un vertebrato, con la finalità di verificare l'innesco di processi tipici di malattie neurodegenerative, ho scelto come modello il pesce teleosteo Danio rerio, esponendo sia adulti che embrioni ad una soluzione di cloruro di cadmio (CdCl2) avente concentrazione di 1mg/L, tipica di ambienti massivamente contaminati dall'attività industriale. Questa stessa concentrazione inoltre ha portato ad accumulo nell'encefalo di individi adulti di Danio rerio in modo progressivo, in esperimenti durati 16 giorni, in precedenza effettuati nel laboratorio della Prof.ssa Ferrandino. I risultati ottenuti in questo lavoro attestano la presenza, nell'encefalo dei pesci adulti esposti al Cd, di alterazioni istomorfologiche consistenti in edemi e dilatazioni tissutali con alterazione della componente mielinica. Proprio per quanto riguarda la mielina gli esperimenti effettuati hanno mostrato l'incremento dell'mRNA del gene myelin protein zero (mpz), caratteristica osservata in caso di danno al sistema nervoso in Danio rerio. L'analisi dell'espressione genica ha mostrato un alterazione a carico della componente astrogliale consistente in una riduzione dell'espressione della proteina GFAP, fondamentale per il corretto funzionamento delle cellule della astroglia, e di conseguenza anche dei neuroni. Proprio a carico dei neuroni, soprattutto a livello delle popolazioni cellulari del pallio, del subpallio e per le cellule cerebellari del Purkinje, sono state riscontrate alterazioni consistenti in incremento dei livelli di accumulo del peptide β-amiloide, quello fibrillogenico costituito da 42 residui amminoacidici, principale protagonista dello sviluppo della patologia di Alzheimer. In accordo con questo dato è stato riscontrato un incremento dell'interleuchina 1-β dopo 2 giorni, con conseguente ritorno ai lvelli normali dopo 16 giorni di esposizione. Un'altra caratteristica spesso associata a patologie neurodegenerative, oltre all'infiammazione, è la disfunzione sinaptica e l'iper-eccitazione, correlate con variazioni dell'espressione della glutammato deidrogenasi. Mediante western blotting sugli estratti proteici totali di pesci esposti a CdCl2 ho riscontrato un incremento dei livelli di tale enzima negli encefali. Attraverso l'approccio immunoistochimico ho osservato un aumento dell'intensità del segnale sia a livello di cellule nervose GABAergiche che glutammatergiche, a livello delle cellule del Purkinje del cervelletto, del diencefalo e del telencefalo, soprattutto ventrale. E' stato inoltre interessante osservare un decremento dell'espressione del fattore neurotrofico BDNF già dopo due giorni di esposizione, soprattutto in virtù di quanto osservato con la GFAP, a causa delle connessioni con la neurogenesi dell'adulto di entrambi i polipeptidi. Questo studio conferma inoltre la capacità del cadmio di arrecare danni ai meccanismi di sviluppo e in particolar modo del sistema nervoso centrale, determinando letalità, alterazioni fenotipiche ed aumento dei fenomeni apoptotici negli embrioni trattati. I risultati ottenuti quindi confermano gli effetti tossici esercitati dal Cd sull'encefalo di questo pesce, sia sulla componente neuronale che gliale, come riportato da altri lavori effettuati in precedenza su organismi modello differenti, mostrando anche gli effetti esercitati da questo sullo sviluppo embrionale.

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