Titolo

Interazione geni-agenti teratogeni: l’esempio dei triazoli.

 

Autori

Elena Menegola*, Mariangela Prati**, Francesca Di Renzo*, Federica Rossi**, Maria Luisa Broccia*, Giovanni Bernardini**, Erminio Giavini*. *Università degli Studi di Milano, Dipartimento di Biologia. **Università dell'Insubria, Dipartimento di Biotecnologie e Scienze Molecolari

 

Abstract

Lo sviluppo animale è controllato da un numero limitato di sostanze (morfogeni) in grado di attivare geni estremamente conservati nell’evoluzione. Il controllo spazio-temporale dell’espressione di questi geni chiave per lo sviluppo embrionale consente la morfogenesi di organi embrionali diversi in regioni specifiche del corpo. Nei Vertebrati le fasi più interessanti dello sviluppo sono allo stadio filotipico (stadio in cui tutti i Vertebrati organizzano, attraverso processi morfogenetici comuni, strutture embrionali simili con un significato prospettico diverso a seconda della Classe cui appartiene ogni embrione). L’acido retinoico (AR) è uno dei morfogeni più semplici per quanto riguarda la natura chimica e forse quello più noto per le sue proprietà morfogenetiche fin dagli stadi embrionali precoci. Viene prodotto a partire dalla vitamina A, in regioni embrionali specifiche ed in specifiche fasi embrionali, generalmente in modo tale da generare un gradiente cefalo-caudale. Concentrazioni diverse di acido retinoico sono in grado di attivare geni più o meno sensibili all’acido retinoico stesso (generalmente necessitano di alte concentrazioni di acido retinoico geni per la specificazione rostrale, rispondono via via a concentrazioni minori di acido retinoico geni per la specificazione caudale). Durante lo stadio filotipico dei Vertebrati, sono sotto il controllo di gradienti di acido retinoico lo sviluppo dell’encefalo posteriore (che a sua volta determina lo sviluppo della regione branchiale embrionale e conseguentemente della regione cranio facciale nei Vertebrati gnatostomi), delle strutture assili, del cuore e degli arti. Negli ultimi anni, il nostro gruppo di ricerca ha messo in luce come fungicidi azolici (inibitori di enzimi CYP, coinvolti anche nel catabolismo di AR nell’embrione) siano in grado di alterare la morfogenesi cranio-facciale e assile in modo del tutto paragonabile a quanto dimostrato per eccessi di AR. Una de-regolazione dei gradienti endogeni di AR è il meccanismo proposto per gli effetti teratogeni dei fungicidi azolici studiati. Lo scopo del presente lavoro è quello di valutare, in embrioni di Mammifero (topo) ed Anfibio (Xenopus laevis) allo stadio filotipico, gli effetti di un fungicida triazolico (triadimefon, FON) sull’espressione di geni chiave durante lo sviluppo branchiale, regolati dal gradiente romboencefalico di AR ed alterati da esposizione ad alte concentrazioni di AR. Sulla base di dati precedentemente pubblicati, embrioni di topo sono stati coltivati in vitro dallo stadio E9.5 per 18 o 24 ore in presenza di concentrazioni teratogene di FON (250µM); embrioni di Anfibio sono stati esposti in vitro a FON (500µM) per 24 o 30 ore. Per entrambe le specie, gli stadi embrionali scelti corrispondono a fasi precoci ed intermedie di formazione delle strutture branchiali. Gli embrioni delle due specie, analizzati morfologicamente, sono stati congelati in modo da consentire in un secondo tempo l’estrazione di RNA e l’analisi, tramite Real Time PCR, di geni selezionati. E’ stata analizzata l’espressione di geni chiave durante lo sviluppo cranio facciale precoce (Msx2, Gsc) ed intermedio (Shh, Ptch). I risultati mostrano come i geni analizzati siano down-regolati dall’esposizione a FON in entrambe le specie. Tale andamento è del tutto sovrapponibile a quanto descritto da dati di letteratura in seguito agli effetti dell’esposizione embrionale ad AR e supporta l’ ipotesi di una azione teratogena indiretta dei fungicidi azolici, mediata dall’alterazione del gradiente di AR e dall’alterazione dell’espressione di geni correlati. Infine, il presente lavoro mostra come, per molecole in grado di alterare il controllo spazio-temporale di morfogeni e l’espressione di geni correlati, studi di teratologia comparata possano essere usati come nuovo approccio per la ricerca.