• n-TiO2
• European sea bass
• cyp1a

Il sistema citocromo P450 attualmente è uno dei più validi strumenti utilizzati per diagnosticare l’esposizione di specie ittiche a contaminanti ambientali. L'induzione di questo sistema misurata a livello di espressione genica e/o di attività enzimatica è indicativa di una esposizione a specifiche classi di contaminanti ambientali come diossine, policlorobifenili ed idrocarburi policiclici aromatici. L’aumento di produzione di nanomateriali (NM) ed il conseguente rilascio di nanoparticelle ingegnerizzate (ENPs), come ad esempio il biossido di titanio (n-TiO2) ampiamente utilizzato in molti settori, desta una crescente preoccupazione dal punto di vista ambientale in seguito al loro potenziale impatto nei confronti degli organismi acquatici. Attraverso il rilascio delle ENPs negli scarichi urbani ed industriali, e il diretto utilizzo in ambiente marino, le concentrazioni di ENPs possono raggiungere livelli preoccupanti e potenzialmente dannosi per il biota. Le ENPs possono agire sugli organismi direttamente a causa delle loro proprietà intrinseche, o indirettamente per l’effetto denominato - cavallo di Troia – trasportando altre sostanze chimiche naturali e/o sintetiche all’interno di essi. Dai dati presenti in letteratura il n-TiO2 risulta poco tossico sia per gli organismi d’acqua dolce che per gli organismi marini, ma in quanto ENPs potrebbe avere degli effetti indesiderati veicolando sostanze dentro la cellula eludendo i principali meccanismi di difesa cellulare. L’obiettivo del presente studio è quello di indagare l’impatto del n-TiO2 sulla biotrasformazione epatica di giovanili di branzino (Dicentrarchus labrax) sia singolarmente che in co-esposizione con noti contaminanti ambientali induttori del sistema citocromo P450 come 2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p-diossina ed il crude oil. Giovanili di branzino sono stati esposti in vivo a n-TiO2 (Aeroxide ©) in singolo ed in combinazione con TCDD e con la frazione solubile in acqua di crude oil (WAF). In aggiunta si è svolto uno studio preliminare in vivo esponendo i giovanili di branzino ad acque prelevate da un canale industriale che riceve i reflui di un’azienda produttrice di n-TiO2 al fine di valutare l’entità della risposta del P450 in condizioni di esposizione ad acque naturali. Le analisi sono state condotte sia a livello molecolare che enzimatico valutando le variazioni di espressione genica del gene cyp1a, coinvolto nella fase I del processo di biotrasformazione mediante Real Time-qPCR e della relativa attività enzimatica 7-etossiresorufina-O-deetilasi (EROD) determinata nella frazione post-mitocondriale (S9) mediante spettrofotofluorimetria. Il branzino (Dicentrarchus labrax, Linnaeus 1758) è stato scelto in quanto modello ecotossicologico ed in qualità di bioindicatore dell’ambiente marino. L’esposizione al n-TiO2 così come alle acque prelevate dal canale industriale causa una down-regulation del cyp1a negli esemplari di branzino esposti. Dopo 7 giorni di esposizione gli esemplari di branzino sono stati sacrificati e a livello del tessuto epatico sono stati determinati i seguenti parametri: espressione del gene cyp1a mediante qPCR e attività dell’enzima 7-etossiresorufina-O-deetilasi (EROD) frazione postmitocondriale (S9). Parallelamente si è provveduto a caratterizzare il n-TiO2 in acqua marina sintetica prima e dopo l’esperimento di laboratorio. Nessun effetto significativo si osserva nell’espressione del gene cyp1a e relativa attività EROD nei branzini esposti a singolo n-TiO2. Al contrario sia 2,3,7,8-TCDD che WAF del crude oil si confermano forti induttori del cyp1a come dimostrato sia in termini di espressione genica che di attività enzimatica. La co-esposizione con 2,3,7,8-TCDD non provoca alcun effetto su entrambi i parametri mentre al contrario con WAF del crude oil si osserva una riduzione di espressione genica e di attività EROD suggerendo un antagonismo del n-TiO2 nei confronti del cyp1a in compresenza con crude oil. Questa ipotesi potrebbe presupporre un abbassamento della capacità di biotrasformazione del cyp1a con conseguenze anche gravi in termini di capacità detossificanti in condizioni naturali. Gli esemplari esposti alle acque prelevate dal canale industriale così come quelli esposti ad acque contaminate con n-TiO2 hanno mostrato una down-regulation del cyp1a di un fattore medio, pari a rispettivamente 0,234 e 0,025 rispetto agli esemplari esposti alle acque dal sito di riferimento. Simile andamento si è osservato per l’attività EROD con valori significativamente inferiori negli esemplari esposti alle acque del canale e a quelli esposti a n-TiO2 sebbene non significativi. Sulla base dei risultati ottenuti, il presente studio ha messo in evidenza la capacità del n-TiO2 di downregolare l’espressione del gene cyp1a e ridurre significativamente l’attività EROD suggerendo un potenziale ruolo nella fase I della biotrasformazione epatica in branzino. I simili risultati ottenuti per gli esemplari esposti alle acque del canale suggeriscono la presenza di n-TiO2 sebbene in minore entità probabilmente in seguito alla presenza di altri contaminanti induttori del cyp1a. La presenza di diossine ed PCB è stata infatti di recente documentata nei sedimenti del canale e ciò supporterebbe quanto osservato nella risposta EROD del presente studio. Le discrepanze osservate nell’espressione del cyp1a e dell’attività EROD nei branzini esposti alle acque del canale in concomitanza potrebbe suggerire l’esposizione a metalli pesanti la cui presenza è stata anch’essa ampiamente documentata nei sedimenti del canale. I risultati di questo primo studio condotto su esemplari di specie ittiche marine esposte a n-TiO2 ed ad acque contaminate provenienti da effluenti industriali sottolinea l’importanza di valutare l’impatto delle ENPs nelle specie marine e la loro capacità di modulare importanti meccanismi di difesa cellulare come la biotrasformazione di fase I.