ABSTRACT
Title
Effetto tossico di inquinanti ambientali: studio in vitro su cellule del tratto respiratorio
Authors
A. Forgiarini1, F. Natolino1, W. Tirler2, M. Carrara1
1Dipartimento di Scienze del Farmaco, Università degli Studi di Padova
2Eco-Research srl, via Negrelli 13, 39100, Bolzano
1Dipartimento di Scienze del Farmaco, Università degli Studi di Padova
2Eco-Research srl, via Negrelli 13, 39100, Bolzano
Abstract
L’inquinamento ambientale è un fattore di rischio particolarmente importante per la salute umana, in quanto studi epidemiologici lo correlano a numerose patologie quali infezioni acute dell’apparato respiratorio, tumore del polmone e patologie croniche a carico sia del sistema respiratorio che cardiovascolare (Bakand and Hayes, 2010). I meccanismi biologici alla base di questi effetti non sono ancora del tutto definiti, anche se numerosi studi tossicologici in vitro hanno dimostrato che i contaminanti dell’aria provocano gravi effetti avversi a livello cellulare, come citotossicità, mutagenicità, danni al DNA ed aumento della produzione di citochine pro-infiammatorie (Deshpande et al., 2002).
Nonostante la complessità del sistema, diversi metodi sono stati sviluppati per studiare in vitro la tossicità degli inquinanti dell’aria, utilizzando cellule delle vie aeree umane, cellule o tessuti polmonari.
Nell’epitelio del tratto respiratorio sono state identificate oltre 40 tipi di cellule, è quindi importante utilizzare specifici modelli cellulari con appropriata attività metabolica, che permettano una corretta valutazione della tossicità.
Gli endpoints di tossicità cellulare devono essere scelti in base alle conoscenze dei rischi e dei possibili effetti tossici dei campioni e devono essere saggiati su almeno 2 differenti linee cellulari.
In questo studio è stato definito ilprofilo tossicologico di alcuni campioni d’aria raccolti con diverse modalità di campionamento, nell’ambito di un più ampio progetto volto alla valutazione della tossicità del particolato urbano.
I campioni sono stati saggiati su due linee cellulari umane: le A549, ottenute da carcinoma bronco alveolare, e le BEAS-2B, ottenute da epitelio bronchiale normale.
I risultati ottenuti indicano innanzitutto la validità dell’approccio in vitro per lo studio tossicologico degli effetti del particolato presente nell’aria urbana.
Una volta ottenuto un valido controllo positivo (un filtrato derivante dalla combustione di diversi materiali in stufa economica), è stato possibile studiare su cellule del tratto respiratorio umano il profilo tossicologico di diversi campioni ottenuti dall’estrazione di filtri posti in diversi punti della città di Bolzano.
Sono stati indagati sia l’influenza sulla proliferazione cellulare, con particolare attenzione ai meccanismi di morte attivati, che la capacità di indurre induzione di infiammazione.
In particolare, lo studio condotto ha evidenziato che, indipendentemente dalla linea cellulare utilizzata, si ottiene una riduzione degna di nota della vitalità cellulare solo dopo almeno 72 ore di esposizione ed è riconducibile essenzialmente ad attivazione di meccanismi apoptotici.
È stata inoltreosservata una variazione della produzione di specie reattive dell’ossigeno (ROS) ed un suo coinvolgimento nella comparsa di infiammazione, evidenziato con lo studio della produzione di citochine infiammatorie (IL-6 e IL-8) in seguito al trattamento con i campioni.
BAKAND, S. and HAYES, A., 2010. Troubleshooting methods for toxicity testing of airborne chemicals in vitro. Journal of pharmacological and toxicological methods, 61(2), pp. 76-85.
DESHPANDE, A., NARAYANAN, P.K. and LEHNERT, B.E., 2002. Silica-induced generation of extracellular factor(s) increases reactive oxygen species in human bronchial epithelial cells. Toxicological sciences : an official journal of the Society of Toxicology, 67(2), pp. 275-283.
Nonostante la complessità del sistema, diversi metodi sono stati sviluppati per studiare in vitro la tossicità degli inquinanti dell’aria, utilizzando cellule delle vie aeree umane, cellule o tessuti polmonari.
Nell’epitelio del tratto respiratorio sono state identificate oltre 40 tipi di cellule, è quindi importante utilizzare specifici modelli cellulari con appropriata attività metabolica, che permettano una corretta valutazione della tossicità.
Gli endpoints di tossicità cellulare devono essere scelti in base alle conoscenze dei rischi e dei possibili effetti tossici dei campioni e devono essere saggiati su almeno 2 differenti linee cellulari.
In questo studio è stato definito ilprofilo tossicologico di alcuni campioni d’aria raccolti con diverse modalità di campionamento, nell’ambito di un più ampio progetto volto alla valutazione della tossicità del particolato urbano.
I campioni sono stati saggiati su due linee cellulari umane: le A549, ottenute da carcinoma bronco alveolare, e le BEAS-2B, ottenute da epitelio bronchiale normale.
I risultati ottenuti indicano innanzitutto la validità dell’approccio in vitro per lo studio tossicologico degli effetti del particolato presente nell’aria urbana.
Una volta ottenuto un valido controllo positivo (un filtrato derivante dalla combustione di diversi materiali in stufa economica), è stato possibile studiare su cellule del tratto respiratorio umano il profilo tossicologico di diversi campioni ottenuti dall’estrazione di filtri posti in diversi punti della città di Bolzano.
Sono stati indagati sia l’influenza sulla proliferazione cellulare, con particolare attenzione ai meccanismi di morte attivati, che la capacità di indurre induzione di infiammazione.
In particolare, lo studio condotto ha evidenziato che, indipendentemente dalla linea cellulare utilizzata, si ottiene una riduzione degna di nota della vitalità cellulare solo dopo almeno 72 ore di esposizione ed è riconducibile essenzialmente ad attivazione di meccanismi apoptotici.
È stata inoltreosservata una variazione della produzione di specie reattive dell’ossigeno (ROS) ed un suo coinvolgimento nella comparsa di infiammazione, evidenziato con lo studio della produzione di citochine infiammatorie (IL-6 e IL-8) in seguito al trattamento con i campioni.
BAKAND, S. and HAYES, A., 2010. Troubleshooting methods for toxicity testing of airborne chemicals in vitro. Journal of pharmacological and toxicological methods, 61(2), pp. 76-85.
DESHPANDE, A., NARAYANAN, P.K. and LEHNERT, B.E., 2002. Silica-induced generation of extracellular factor(s) increases reactive oxygen species in human bronchial epithelial cells. Toxicological sciences : an official journal of the Society of Toxicology, 67(2), pp. 275-283.