ECOSOFIA 2014
Programma eventi per la biodiversità marina
Contaminanti emergenti e rischi per gli
organismi marini
Prof. Francesco Regoli
Dipartimento di Scienze della Vita e dell’Ambiente (DiSVA)
Università Politecnica delle Marche
[email protected]
Utilizzo di organismi bioindicatori ed approccio
ecotossicologico
Effetti biologici
integrati
Bioaccumulo
Hg
Cd
Immagine integrata nel tempo
Biodisponibilità
Mn
As
Pb
Cr
Cu
BIOMARKERS
NADPH
NADP+
Reductase
METALLI E
XENOBIOTICI
DANNO AL DNA
O2 H2O2
P-450
MISCELE
CHIMICHE
ROS
R
DANNO
O2
LISOSOMI
METALLI E
XENOBIOTICI
MISCELE
CHIMICHE
HO·
GENOTOSSICO
ROH
STRESS
OSSIDATIVO
DESTABILIZAZIONE
HO·
Metabolismo GSH
DIFESE
ANTIOSSIDANTI
METALLOTIONEINE
CAT, SOD, GPX, GST, GR, GSH…
MEMBRANE
LISOSOMIALI
Inquinanti chimici nell’ambiente marino
Metalli Pesanti e organometalli
Idrocarburi Policiclici Aromatici
Organoalogenati (Pesticidi, PCB, Diossine)
Nitroaromatici
Organofosforici e carbammati
Distruttori endocrini
Prodotti farmaceutici e per la cura personale
Microplastiche…
ESEMPI DI DISTRUTTORI ENDOCRINI AMBIENTALI
Dietilsilbestrolo
Etinilestradiolo
Genistein
Resveratrol
Ormoni sintetici, farmaci
e prodotti per la cura personale
Fitoestrogeni
Cannabis
Alchilfenoli
Bisfenolo A
Terapia ormonale
Derivati dalla soia
Cosmetici, detergenti, giocattoli, spermicidi,
surfattanti e lubrificanti
Policarbonati (PVC)
Conservanti
Amalgame Resine
Ftalati
Composti polibrominati
Pesticidi organoclorurati, idrocarburi, metalli pesanti
Antimicrobici
EFFETTI DEI DISTRUTTORI ENDOCRINI
Composti estrogenici
fitoestrogeni, ormoni, composti di sintesi
Vitellogenesi
Femmine
Maschi/giovanili
Gonadi
xenoestrogeni
estradiolo
Tessuto testicolare normale
Fegato
vitellogenina
Fegato
vitellogenina
Tessuto testicolare con
oociti primari e secondari
Oociti
Tessuto testicolare con oociti
Oociti nel tessuto testicolare
Gonadi normali
7% dei pesci maschi del fiume Tyne (UK)
contiene tessuto ovarico in quello
testicolare
Gonadi anormali
EFFETTI DEI DISTRUTTORI ENDOCRINI
Gabbiano reale 124 ppm
X 50.000
Fitoplancton 0.0025 ppm
Alligatori Lago Apopka Florida
Elevata mortalità embrionale e pochi
maschi per bassa concentrazione di
testosterone (induzione aromatasi da
organoclorurati)
Zooplancton
Uccelli marini
Alterazioni di livelli ormonali e della sex
ratio, fragilità guscio uova
0.123 ppm
Uova gabbiano 124 ppm
Leoni marini di San Francisco
Immunosoppressione e riduzione del
successo riproduttivo
Avannotti 1.04 ppm
Trota 4.83 ppm
Orso polare: 4 esemplari ermafroditi su 100
(presenza di PCB negli orsi delle Svalbard –
sangue 2.200-33.000ng/ml, tessuto adiposo
6.200-33.000ng/g)
Gasteropodi
Imposex, sterilità,
mascolinizzazione tratto
genitale
Beluga (estuario St Lawrence):
alterazioni ormonali e dell’apparato
riproduttore, ermafroditismo, aumento
lesioni tiroidee
ESEMPI DI FARMACI NEGLI AMBIENTI ACQUATICI
Anti-infiammtori,
analgesici
Aspirina, diclofenac,
ibuprofen, acetaminofene,
naproxen…
Antibiotici
Regolatori lipidici
Eritromicina, oflaxacina,
streptomicina, spiramicina,
pennicillina, oxityetraciclina,
ciprofloxacina…
Benzafibrati, gemfibrozil,
acifo colfibrico, fenofibrato
Steroidi e ormoni
Beta-bloccanti
17-B-estradiolo, estrone, 17a-etinil estradiolo,
dietilstilbestrolo,
dietilstilbestrolo acetato
Metoprolol, Propranolol,
Nadolol, Atenolol. Sotalol,
Betaxolol
Antitumorali
Diuretici
Antiepilettici
Antidepressivi e
Tranquillanti
ESEMPI DI FARMACI NEGLI AMBIENTI ACQUATICI
Farmaci
Fiume PO (7
stazioni) ng/L
37
Ofloxacina
La Repubblica, 4 agosto 2005: Scoperte tracce di cocaina nel Po "Scorrono
67.2
Furosemide
quattro chili al giorno"
41.7
Atenololo
34.2
Carbamazepina
17.4
Ibuprofene
43.8
Spiramicina
2.7
Bezafibrato
15.9
Eritromicina
Ibuprofene, mare del Nord (2002)
248.9
Lincomicina
Uso terapeutico
Farmaco
20.3
Claritromicina
0
Etinilestradiolo
antibiotico
Triclosan
0.8
Cocaina
antiepilettico
Carbamazepina
5.1
Benzoylegonina
Pirimidone
1.9
Codeina
antidepressivo
Diazepam
0.8
Metadone
antineoplastico
Bleomicina
tracce
Anfetamina
contrasto raggi X
Diatrizoato
tracce
Morfina
ng/L acqua
potabile
Paese
734
USA
14-258
USA
40
Francia
23.5
Italia
13
UK
1200
Germania
bezafibrato
27
Germania
acido clofibrico
50-270
Germania
gemfibrozil
70
Canada
Diclofenac
6-35
Germania
Ibuprofen
3-1350
Germania USA
Ketoprofen
8
Finlandia
oppioidianalgesici
Codeina
30
USA
psico stimolanti
Caffeina
22.9-119
FranciaUSA
regolatori lipidici
NSAID-analgesici
EFFETTI DEI FARMACI NEGLI AMBIENTI ACQUATICI
Le concentrazioni
ecotossicologicamente attive (test
di tossicità) sono spesso 100-1000
(o più) volte maggiori di quelle
ambientali
Probabilità di avere effetti tossici in
ambienti naturali…?
EFFETTI DEI FARMACI NEGLI AMBIENTI ACQUATICI
17α- ETINILESTRADIOLO a
concentrazioni ambientali di
1 ng/L femminilizzazione dei
pesci maschi
DICLOFENAC (anti-infiammatorio
non steroideo) a valori ambientali
di 1.2 µg/L blocca la produzione di
prostaglandine con danni cellulari
nei reni e nelle branchie della trota
iridea Oncorhyncus mykiss
Carassius auratus
GEMFIBROZIL
(regolatore lipidico dei
fibrati),
a
livelli
ambientali di 1,5µg/L,
abbassa il colesterolo e
riduce indirettamente la
sintesi del Testosterone
fino al 50%
Anti-depressivi (Prozac,
Zoloft, Paxil, Celexa),
alterano la metamorfosi nelle
rane
CARBAMAZEPINA
(anti-epilettico)
a
concentrazionii ambientali di 0,1 µg/L provoca
alterazioni biochimiche e danni cellulari nel
mitilo, Mytiuls galloprovincialis
FARMACI IN ADRIATICO: DATI PRELIMINARI E PROSPETTIVE
50
conc ng/g dw
40
30
20
10
DEGs
(differentially expressed genes)
0
CTRL
Diclofenac
Ibuprofen
Nimesulide
Ctrl vs KET
739 415
Ctrl vs NIM
1101
NIMESULIDE
KETOPROFENE
Strategia Marina (MSFD)
Descrittore 8.
Gaps informativi: .. scarse informazioni su
alcune categorie di contaminanti,
scarsa copertura geografica, distribuzione
eterogenea
Ce.Re.M
PLASTICHE E MICROPLASTICHE NELL’AMBIENTE
MARINO
Da 1.8 Mtonn per anno
(1950) ad oltre 300
Mtonn per anno (2013)
MICROPLASTICHE NELL’AMBIENTE MARINO
Accumulo pirene in PE
800
500
700
400
600
Bioaccumulo pirene in
ghiandola digestiva (ng/g)
500
300
400
200
300
100
200
100
0
T0
350
300
250
200
150
100
50
0
T3
0
T6
CNTR
Accumulo pirene in PS
T0
T3
T6
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
PE
PS
PE-PYR
PS-PYR
Bioaccumulo pirene nelle
branchie (ng/g)
PE
PS
PE-PYR
PS-PYR
Alterazioni immunitarie,CNTR
lisosomiali, di stress ossidativo, di genotossicità, neurotossicità
Modulazione espressione genica
Ctrl vs PS
1863
280
Ctrl vs PS-PYR
1040
DEGs
(differentially expressed genes)
Il problema GLOBALE
• Grandi progressi della ricerca scientifica, metodi
diagnostici sempre più sensibili e primi recepimenti
normative (MSFD e lista sostanze pericolose e
prioritarie)
• Difficile prevedere e misurare la magnitudine delle
conseguenze
• Implicazioni negative
•
•
•
•
Alterazione del ciclo dell’acqua
Uso delle risorse
Perdita di ricchezze biologiche
Esposizione/Tossicità umana ed animale
Dalla scala globale a quella nazionale e locale:
interazione tra ricerca, politica e società
Conoscenza
Opportunità
Attività e
servizi
Informazione
Educazione
Grazie per l’attenzione
Prof. Francesco Regoli
Dipartimento di Scienze della Vita e dell’Ambiente
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