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?