Distruttori endocrini Endocrine Disrupting Compounds (EDC)

Eterogeneo gruppo di sostanze esogene caratterizzate dalla capacità di interferire con il funzionamento del sistema endocrino, causando effetti dannosi su un organismo o sulla sua progenie

La riproduzione e lo sviluppo pre- e postnatale sono le fasi biologiche più sensibili agli effetti endocrini degli EDC

Gli effetti indesiderati degli EDC finora osservati, mediante studi in vivo e in vitro, sono:

-la compromissione della capacità riproduttiva

-la presenza di difetti morfologici o funzionali alla nascita

-lo sviluppo del cancro

-alcune alterazioni del sistema immunitario e altri effetti

Le ricerche finora condotte nel campo dei distruttori endocrini hanno dato risultati che portano a cinque conclusioni principali:

1) I livelli di esposizione sufficienti a causare profondi e significativi effetti a livello fisiologico in esperimenti di laboratorio non sono molto elevati.

2) I distruttori endocrini sono un gruppo di contaminanti persistenti e bioaccumulanti che si ritrovano all’interno di numerose classi di sostanze chimiche, dei quali fino a poco tempo fa si ignoravano gli effetti sul sistema endocrino.

3) L’esposizione dell’uomo a queste sostanze è ubiquitaria.

4) Tutti i sistemi ormonali finora esaminati sono risultati sensibili alla distruzione endocrina.

5) L’esposizione in utero a un numero crescente di sostanze chimiche ha avuto un grosso impatto sullo sviluppo producendo risultati visibili precocemente alla nascita o tardivamente in età adulta.

L’enorme quantità di composti che potrebbero interferire con il sistema endocrino umano e animale non ne facilita la classificazione.

In via generale è possibile raggruppare questi composti in cinque categorie principali

1) Farmaci o estrogeni sintetici (come ad esempio il 17- estradiolo o l’estrogenosintetico dietilstilbestrolo, DES).

2) Pesticidi, a loro volta distinguibili in:

· organofosforici;

· carbammati;

· piretroidi sintetici;

· organoclorurati;

Classificazione degli EDC

3) Plastificanti e prodotti derivanti dalla combustione del PVC (ma anche della carta e delle sostanze putrescibili) come le diossine 4) Sostanze di origine industriale come:· fenoli;· ritardanti di fiamma;· acido perfluorooctanico e suoi sali;· diossine;· alcuni metalli pesanti (piombo, cadmio e mercurio).Sono stati dimostrati effetti estrogeno-simili (sia in vivo che in

vitro) anche per alcune sostanze naturali (incluse alcune

micotossine), potenzialmente presenti in diverse componenti

della dieta.

QuickTime™ and aTIFF (Uncompressed) decompressor

are needed to see this picture.

QuickTime™ and aTIFF (Uncompressed) decompressor

are needed to see this picture.

Meccanismo d’azione degli EDC

Legame ed attivazione del recettore degli estrogeni

(quindi agendo come un estrogeno)

Legame e inattivazione del recettore degli estrogeni

(quindi agendo come un anti-estrogeno)

Meccanismo d’azione degli EDC

Diversi composti possono agire come estrogeni o come anti-estrogeni in funzione delle condizioni cellulari

Alcuni PBC legano recettori degli estrogeni ed attivano la trascrizione genica ad elevate concentrazioni.

Comunque questi PBC ad appropriate concentrazioni sono deboli agonisti e possono interferire con il sistema endocrino, competendo con estrogeni endogeni per i siti di legame

Meccanismo d’azione degli EDC

Legame ad altri recettori (es: recettori degli androgeni), provocando attivazione o inattivazione del recettore

DDT: induce alterazioni riproduttive. Il metabolita DDE agisce come un anti-androgeno bloccando il recettore per il testosterone. Si producono effetti che sono fenotipicamente simili agli effetti causati da estrogeni

Meccanismo d’azione degli EDC

Modificare il metabolismo di ormoni naturali

GLI EDC possono provocare alterazioni nel metabolismo o nella sintesi degli steroidi

Composti che agiscono attraverso recettori Ah hanno mostrato attività anti-estrogenica. TCDD è uno di questi composti

Meccanismo d’azione degli EDC

Geni indotti dal recettore Ah comprendono CYP1A1, CYP1A2 e CYP1B1 che sono coinvolti nel metabolismo ossidativo del 17-estradiolo

L’attività anti-estrogenica di alcuni ligandi del recettore Ah può essere spiegata da un incremento nel metabolismo degli estrogeni

Meccanismo d’azione degli EDC

Modificare il numero di recettori

Cellule in coltura trattate con TCDD mostrano una diminuizione di recettori per estrogeni

Gli EDC hanno carattere lipofilo e questo permette loro di diffondere attraverso la membrana cellulare, di legare eventualmente i recettori per ormoni steroidei e di accumularsi a livello del tessuto adiposo

Numerose di queste sostanze derivanti dall’inquinamento ambientale vengono assunte attraverso la sostanza grassa consumata insieme alla carne, al latte ecc.

Cross talk between AhR and

ER

Ligand-activated AhR-Arnt complex can activate

unliganded ER to mimic estrogens

Brosens & Parker (2003). Nature 423: 487.

Ohtake et al. (2003)

La valutazione del rischio

La valutazione del rischio per la salute umana e l’ambiente derivante da esposizione a EDC deve tenere conto di due ordini di problemi:

1) Sistemi sperimentali in vitro e in vivo per identificare e caratterizzare con precisione gli effetti sul sistema endocrino

2) Effetti degli EDC sulla salute della popolazione generale, considerando la presenza di situazioni di maggiore suscettibilità (gravidanza, sviluppo intrauterino, sviluppo postnatale) e di gruppi particolarmente esposti (per attività lavorative o abitudini alimentari)

La valutazione del rischio

Occorre acquisire conoscenze su:

a) I livelli di inquinamento ambientale attraverso programmi di monitoraggio

b) L’esposizione della popolazione generale e dei gruppi a rischio attraverso programmi di monitoraggio biologico

c) La relazione tra dose assorbita e insorgenza di condizioni patologiche attraverso studi epidemiologici

d) L’insorgenza di alterazioni patologiche in modelli sperimentali animali e/o cellulari

I metodi di studio

Molte sostanze chimiche inquinanti sono in grado di interferire con il sistema endocrino.

Alcune hanno una struttura chimica simile a quella degli estrogeni naturali, e possono avere affinità per il loro recettore

E’possibile identificare l’attività estrogenica utlizzando saggi in vitro :

Saggio di legame al recettore estrogenico

Saggio di proliferazione cellulare

Saggio di regolazione del promotore endogeno

Saggio di proliferazione cellulare

Linea cellulare di carcinoma di mammella (MCF7)

a) Determinazione del tasso di crescita relativa, il quale misura il rapporto tra minima concentrazione di estradiolo necessaria per la massima resa in termini di crescita cellulare e la minima concentrazione di xenobiotico necessario per ottenere lo stesso effetto

Saggio di proliferazione cellulare

b) Determinazione dell’effetto proliferativo relativo, il quale indica se il composto testato induce una risposta proliferativa quantitativamente simile o inferiore a quella ottenuta con l’estradiolo

Questo test suggerisce, ma non permette di dimostrare inequivocabilmente l’azione estrogenica di una sostanza

Insieme al saggio di legame al recettore, rappresenta il primo test che viene effettuato su uno xenobiotico sospetto

SAGGIO DI REGOLAZIONE DEL PROMOTORE ENDOGENO.

Questo test consiste nell’utilizzare dei costrutti contenenti i promotori di geni che rispondono all’azione degli estrogeni e dei geni cosiddetti “reporter” quali per esempio, la -galattosidasi o la luciferasi.

L’induzione del promotore sensibile all’estrogeno ad opera del composto oggetto del test (in presenza ovviamente del recettore per gli estrogeni) viene rivelata come maggiore livello di trascrizione del gene “reporter” rispetto al controllo ed è quindi facilmente quantificabile (per esempio fornendo il substrato al primo enzima e valutando la concentrazione del prodotto formatosi o misurando con un luminometro, la fluorescenza cellulare data dalla luciferasi).