Gli Interferenti Endocrini: possibili effetti sulla sfera riproduttiva

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1 Gli Interferenti Endocrini: possibili effetti sulla sfera riproduttiva Cinzia La Rocca Dipartimento di Sanità Pubblica Veterinaria e Sicurezza Alimentare Istituto Superiore di Sanità sito web interferenti endocrini

2 COSA SONO GLI INTERFERENTI ENDOCRINI (IE)? Un eterogeneo gruppo di sostanze caratterizzate dalla capacità di interferire con il funzionamento del sistema endocrino attraverso svariati meccanismi d azione e differenti bersagli (recettoriali, metabolici, ecc) Principale bersaglio dell azione degli IE: steroidi sessuali e ormoni tiroidei Bersagli alternativi e/o recentemente in studio: ormoni prodotti dal tessuto adiposo, dall asse ipotalamoipofisario e dalle ghiandole surrenali

3 Quali gruppi di sostanze Contaminanti organici persistenti (DDT e metaboliti, diossine, PCBs) Antiparassitari, pesticidi e biocidi (organoclorurati, organostannici, organofosforici, imidazoli, triazoli, triazine, carbammati) Sostanze di uso industriale (ftalati, parabeni, composti fenolici, PBDE) Metalli (ad es. arsenico, piombo, cadmio) Fitoestrogeni (ad es. isoflavoni, flavonoidi, lignani)

4 documento ufficiale italiano (2007) Comitato Nazionale Biosicurezza e Biotecnologie e Scienze della Vita (organo della Presidenza del Consiglio) Sorveglianza dell Esposizione a Interferenti Endocrini scaricabile al link:

5 Tossicologia sperimentale: MECCANISMI, EFFETTI Agonisti di ERalpha: DDT, bisfenolo A,.. Antagonisti di AR: dicarbossimidi Effetti soprattutto sullo sviluppo riproduttivo maschile Agonisti del recettore arilico: diossine, PCB diossina simili Effetti complessi sullo sviluppo endocrino ed immunitario Inibitori dell aromatasi: triazoli Effetti antiestrogeni (funzione riproduttiva, parto..) Inibizione della sintesi/aumento del metabolismo degli ormoni tiroidei: ETU, alcuni PCB Crescita, sviluppo neurocomportamentale

6 Nuovi Bersagli, nuovi effetti Maggiore attenzione per: - gli effetti sui surreni (ad es., il fungicida Tiofanato metile: Maranghi et al., Reprod Toxicol :617-23) - la modulazione immunitaria (ad es., per il bisfenolo A: Sawai et al., Environ Health Perspect :1883-7) - Il diabete (ad es., per diossine e PCB diossina-simili: Fierens et al., Biomarkers :529-34)

7 NUOVI BERSAGLI, NUOVI EFFETTI Progesterone R: bersaglio per molti POPs più sensibile di ER alfa (Villa et al., Toxicol Appl Pharmacol :137-48) Glucocorticoidi R: bersaglio per As (diabetogeno) (Bodwell et al., Chem Res Toxicol : Pregnano-X R: bersaglio per ftalati (Hurst & Waxman, Toxicol Appl Pharmacol : ER-beta: bersaglio per il lindano, media effetti sullo sviluppo del sistema riproduttivo femminile (Maranghi et al., Chem Biol Interact 2007, 169, 1:14)

8 Gli effetti dell esposizione a IE danni sullo sviluppo e sulla funzionalità del sistema riproduttivo, sia maschile che femminile: disordini metabolici e ormonali, ridotta fertilità e possibilità di fecondazione, patologie evidenziabili anche durante il corso della vita, compresi tumori testicolari, prostatici, e uterini.

9 bioindicatori Alterazioni cellulari,biochimiche o molecolari misurabili in matrici biologiche quali tessuti, cellule o fluidi (Hulka,1990) Esposizione: sostanza esogena o suo metabolita, esposizione interna (dose effettiva) Effetto: alterazioni misurabili e correlabili con l esposizione Suscettibilità: indicatori della capacità intrinseca o acquisita di un organismo a rispondere ad una sollecitazione esterna I bioindicatori forniscono informazioni sul possibile rischio associato con l esposizione interna Environmental Health Criteria, 155, WHO, 1993.

10 A. Mantovani et al., Reproductive Toxicology (2008) bioindicatori di esposizione, di effetto e di suscettibilità

11 fertilità umana definita come la capacità di una coppia di ottenere una gravidanza, dal concepimento fino alla nascita (Tingen et al., 2004), è in declino sono stati evidenziati: nell uomo, aumento di anomalie nella morfologia dello sperma e diminuzione della motilità spermatica, nella donna disturbi del ciclo mestruale e dei livelli dei progestinici DDT e suo metabolita DDE: pesticida organoclorurato uso bandito ma persistente Carbaryl, Chlorpyrifos, e piretroidi con persistenza non elevata ma molto usati (Clementi et al., 2008)

12 Caratterizzazione ed applicazione di Biomarcatori di esposizione, effetto e suscettibilità: Il nuovo progetto PREVIENI finanziato dal Ministero dell Ambiente e sostenuto dal WWF ( biomarcatori per IE in soggetti con infertilità da aree con diverse caratteristiche ambientali (sito industriale, area ad agricoltura intensiva, grande area urbana, piccolo centro) ed in una coorte pilota madre-neonato (rischio transgenerazionale)

13 suscettibilità e vulnerabilità esposizioni durante periodi critici dello sviluppo che rappresentano finestre di suscettibilità e di vulnerabilità, sviluppo fetale e neonatale effetti avversi importanti l impatto sulla salute riproduttiva valutato in fasi più avanzate della vita, puberale e/o adulta.

14 sindrome della disgenesi testicolare complesso di disordini dell apparato riproduttivo maschile comprendente: diminuzione del numero degli spermatozoi, criptorchidismo, ipospadia, cancro testicolare

15 sindrome della disgenesi testicolare probabili origini nella vita fetale riflette anormalità nella funzionalità delle cellule del Sertoli e di Leydig Marker proteici di maturità o immaturità delle cellule del Sertoli utilizzate negli studi di patologia testicolare umana: anti-mullerian hormone, aromatase, cytokeratin-18, GATA-1, laminin alpha5 M2A antigen, p27(kip1), sulphated glycoprotein 2, androgen receptor, Wilms' tumour gene (Sharpe RM et al., 2003)

16 ftalati Plastificanti, additivi, in prodotti PVC dibutyl phthalate [DBP; 500 mg/kg on gestational days (GD) 13-21] induce effetti da disgenesi testicolare in animali da laboratorio in seguito a esposizione in utero Criptorchidismo (>60%) ipospadia infertilità e anomalie testicolari anormale sviluppo delle cellule del Sertoli Presenza di queste cellule immature nelle aree disgenetiche Spermatogenesi assente per immaturità delle cellule del Sertoli Presenza di cellule del Leydig nei tubuli Soppressione di testosterone nei testicoli Marker utilizzati in immunoistochimica per seguire lo sviluppo delle cellule del Sertoli (anti-müllerian hormone (AMH), Wilm's tumour (WT- 1) protein, p27(kip)), del Leydig [3beta-hydroxysteroid dehydrogenase (3beta-HSD)], (Fisher JS et al., 2003; Foster, 2006).

17 DBP effetti sull apparato riproduttore maschile in via di sviluppo: Studio multigenerazionale nel ratto: risposte avverse sullo sviluppo del sistema riproduttivo in seguito a esposizione durante la fase critica della gestazione

18 Ftalati: studi sulla popolazione umana concentrazioni urinarie di metaboliti di ftalati possono essere associate ad una variata qualità del seme (Wirth JJ et al,. 2008) Capacità metabolica varia con l età dell individuo: il metabolismo ossidativo è meno elevato nei bambini EFSA ha indicato una TDI per alcuni di essi

19 Criptorchidismo e ipospadia associato a esposizione prenatale a PCB e DDE, i cui livelli sono stati misurati nel colostro (Brucker-Davis F et al., 2008) livelli di xenoestrogeni (DDT, lindano, endosulfan) misurati nella placenta, associazione con esposizione occupazionale dei genitori (Fernandez MF et al., 2008)

20 sistema neuroendocrino riproduttivo femminile ovaie: aneuploidia, sindrome ovarica policistica e alterazioni del ciclo, utero: endometriosi, fibromi uterini, restrizione della crescita fetale, abortività precoce, ghiandole mammarie: impossibilità o riduzione del periodo di allattamento, cancro (Crain DA et al., 2008).

21 metossicloro insetticida clorurato con attività estrogenica possibile esposizione attraverso l uso diretto e il consumo di alimenti a componente lipidica (soprattutto da paesi extraue). inibisce la follicogenesi stimola la produzione di ormone anti-mulleriano, coinvolto nella sindrome ovarica policistica (Uzumcu M et al., 2006)

22 2,3,7,8-TCDD Contaminanti ubiquitari persistenti, bioccumulo, tempo di dimezzamento elevato Agonisti del recettore arilico: modulazione endocrina ed immunitaria interagisce con il processo della steroidogenesi, interferendo sulla produzione di estradiolo da parte dei follicoli ovarici e del progesterone prodotto dai corpi lutei (Gregoraszczuk EL, 2002)

23 Bisfenolo A come polimero: plastiche (policarbonati) & resine di rivestimento per barattoli di latta come additivo di altre plastiche: PVC, PET, tubi medicali, giocattoli come componente di alcuni fissanti dentali In studi in vivo e in vitro: Azione estrogenica, stimolazione della produzione di prolattina, alterazione dello sviluppo delle ghiandole mammarie durante la pubertà e nell aumento di rischio nel cancro al seno (Fenton, 2006).

24 BPA BPA altera le funzioni della placenta provocando in tal modo aborti ma incide anche sulla mortalità dei neonati per esposizione indiretta degli embrioni (Tachibana T et al.,2007)

25 riproduttiva femminile, studi epidemiologici BPA più elevato sono stati misurati nel siero di donne affette da sindrome ovarica policistica (Takeuchi T et al., 2004).

26 Maricel V. Maffini et al., Molecular and Cellular Endocrinology (2006)

27 diossine e PCB: endometriosi l associazione rimane controversa Importanza della suscettibilità genetica: polimorfismo del citocromo P450 può modulare la relazione tra esposizione ambientale a organoclorurati e rischio di endometriosi (Tsuchiya M et al., 2007).

28 Assunzione Fonti Alimentari Ambientali (anche indoor) Lavorative Vie di assorbimento principali gastroenterica respiratoria: aria ambiente

29 Esposizione attraverso gli alimenti Esposizione prolungata a basse dosi di xenobiotici Esposizione a miscele di contaminanti non ad un singolo composto Metabolita o composto parentale? Esempio POPs PCBs idrossilati, PBDE idrossilati

30 EFSA: Autorità Europea per la Sicurezza Alimentare Valutazione del rischio sulla sicurezza alimentare umana ed animale Comunicazione del rischio su fattori esistenti ed emergenti

31 ALIMENTI: non solo contaminanti.. Contaminanti, nutrienti, composti bioattivi negli alimenti NON indipendenti ma INTERAGISCONO

32 EDID EDC Diet Interactions Database Base di dati sulle interazioni fra interferenti endocrini e componenti della dieta. &lang=1&tipo=18

33 ALIMENTAZIONE E STILI DI VITA TENERE PRESENTI FATTORI MODULANTI Fumo (fonte di cadmio e diossine, stress ossidativo, cancro, modulazione endocrina,) Alcol (modulazione endocrina, es. fattore di rischio x ipospadia) BMI, parti, allattamenti (body burden di sostanze lipofile) allattamento al seno (+ body burden MA protettivo nei confronti di effetti!) fitoestrogeni nella dieta? (protettivi??) (Han et al Biosci Biotechnol Biochem 66: ) Assunzione di nutrienti protettivi: Selenio, vit C, vit E (stress ossidativo), Iodio (tiroide), folati (Arsenico)

34 PCBs as possible exogenous risk factors in the bladder extrophyepispadias complex pathogenesis: the BLADE project Epispadias Bladder extrophy Cloacal Extrophy severity

35 bladder extrophy-epispadias complex US births: bladder exstrophy 1: male epispadias 1: female epispadias 1: cloacal exstrophy 1: [e-medicine-world Medical Library ] Italy births: epispadias 1:200,000 (Emilia-Romagna Registry) to 1:30,000 (Tuscany Registry) bladder extrophy from 1:400,000 (Campania Registry) to 1:30,000 (Tuscany Registry) [Bianchi and Taruscio, Rapporti ISTISAN 02/3]

36 Aim of BLADE to develop an integrated approach to understand the involvement of PCB in BEEC pathogenesis through an integrated approach by setting and characterization of appropriate human foetal cellular models for relevant target tissues (WP1, Florence University) performing of in vitro studies on the modulation of cellular and molecular parameters by PCB grouped according to their mechanisms (WP2, ISS) systems based link of gene expression pathways and PCB mechanism (WP3, University of Washington).

37 Window of suscettiblity < 5 wks development of the cloaca from urinary, genital and gastrointestinal tracts 6 wks abdominal wall and genitourinary sinus development 7 wks cloaca division and rectum formation

38 Sry gene confirmation Established cell lines hfpsmc: human fetal penile smooth mucle cells (9-12 wk gestation) hpsmc: human adult penile smooth mucle cells hbc: human adult bladder cells huc: human adult urethra cells α-sma, vimentin and desmin characterization Crescioli et al., 2003, J Clin Endocrinol Metab

39 Realistic estimation of PCBs exposure levels sample of human adipose tissues from Italy population exposure levels for PCB congeners transformation based on serum lipid content PCB congener concentration in in vitro experiments La Rocca et al., Chemosphere, 2008

40 GRAZIE PER L ATTENZIONE Cinzia La Rocca ISS, Dip Sanità Pubblica Veterinaria e Sicurezza Alimentare Rep Tossicologia Alimentare e Veterinaria cinzia.larocca@iss.it