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Tesi etd-06132011-112320


Thesis type
Tesi di dottorato di ricerca
Author
BERNARDESCHI, MARGHERITA
URN
etd-06132011-112320
Title
Potenziale genotossico del biossido di titanio (TiO2)su differenti linee cellulari.
Settore scientifico disciplinare
BIO/13
Corso di studi
MORFOLOGIA E FUNZIONE NORMALE E PATOLOGICA DI CELLULE E TESSUTI
Commissione
tutor Prof. Nigro, Marco
tutor Dott.ssa Frenzilli, Giada
Parole chiave
  • linfociti
  • HuDE
  • genotossicità
  • Biossido di titanio
  • 3T3
  • Tursiops truncatus
Data inizio appello
05/07/2011;
Consultabilità
completa
Riassunto analitico
In questa tesi viene valutato il potenziale genotossico del biossido di titanio (TiO2) in forma particellata, un materiale ampiamente utilizzato nella produzione di cosmetici, filtri solari, vernici, materiali da costruzione ed impiegato in svariati processi, quali l’industria della carta ed il trattamento delle acque reflue. Un così vasto impiego implica un altrettanto elevato rischio di rilascio nell’ambiente, motivo per cui il biossido di titanio è ritenuto un contaminante emergente del prossimo futuro. Come conseguenza di questo, negli ultimi anni è stato condotto un numero crescente di studi atti a valutare gli effetti biologici di questa sostanza, particolarmente in forma micro e nanoparticellata, sulla salute umana, utilizzando modelli sperimentali in vitro e in vivo. Dal momento che il profilo tossicologico del biossido di titanio (nanoparticellato e non) non è a tutt&#39;oggi chiaramente delineato, a causa di una ampia variabilità dei risultati ottenuti e della mancanza di un protocollo standardizzato che consenta studi paragonabili tra i diversi laboratori, si è deciso di contribuire alla raccolta di informazioni al riguardo andando a valutare gli effetti di questa sostanza (nelle due più comuni forme cristalline, anatasio e rutilo) su differenti linee cellulari umane, murine e del cetaceo odontocete Tursiops truncatus. La scelta di includere un mammifero marino nell’indagine è stata dettata dal fatto che la disponibilit{ di informazioni sul potenziale ecotossicologico del biossido di titanio sugli ecosistemi acquatici è estremamente limitata. Infatti, ad eccezione di alcuni studi effettuati su invertebrati e pesci, non si trovano in letteratura informazioni relative ai possibili effetti sui predatori terminali della catena trofica marina, tra i quali sono incluse numerose specie sensibili agli effetti della contaminazione ambientale come i mammiferi marini.<br>L&#39;indagine è stata effettuata su leucociti isolati da sangue periferico umano (2 volontari maschi, non fumatori) e di tursiope (5 individui, 4 maschi ed 1 femmina, allevati presso il parco acquatico “Oltremare” di Riccione), e su tre differenti linee di fibroblasti: cellule epiteliali umane (HuDE), fibroblasti murini (3T3) e fibroblasti di tursiope isolati da biopsie cutanee (ottenuti nell&#39;ambito di una collaborazione con il Dipartimento di Scienze Ambientali di Siena). Per il trattamento dei leucociti sono state usate tre dosi (20, 50 e 100μg/ml) e tre tempi di esposizione (4, 24 e 48 h), mentre i fibroblasti sono stati esposti a quattro dosi (20, 50, 100 e 150μg/ml) e ai medesimi tempi di esposizione, per ciascuna delle due forme cristalline. La genotossicità è stata valutata mediante il Comet assay (elettroforesi su singola cellula), attraverso il quale viene misurato il grado di frammentazione del DNA (rotture a singolo e doppio filamento, siti labili agli alcali). La vitalità cellulare è stata valutata mediante il test del Trypan blue. Inoltre, la localizzazione intracellulare delle particelle di TiO2 è stata indagata mediante microscopia elettronica a trasmissione (TEM).<br>Le osservazioni al TEM hanno messo in luce che entrambe le forme cristalline di biossido di titanio penetrano nella cellula e si ritrovano nel citoplasma, all’interno di vacuoli limitati da membrana. In nessun caso sono state osservate particelle di TiO2 all’interno del nucleo. I risultati relativi alla vitalità hanno messo in evidenza un elevato tasso di sopravvivenza delle cellule (80-100%) anche alle dosi ed ai tempi di esposizione maggiori, suggerendo che le forme di TiO2 indagate non hanno un effetto citotossico, almeno nel range di dosi utilizzate.<br>Le indagini effettuate mediante il Comet assay hanno dimostrato che il biossido di titanio è in grado di indurre un effetto genotossico significativo, la cui l’entità varia in base al tipo cellulare e la specie considerata. In particolare, è stato osservato un effetto genotossico significativo di entrambe le forme cristalline sui leucociti di tursiope, per tutti i tempi di esposizione e alle dosi di 50 e 100μg/ml. Diversamente, non è stato osservato alcun effetto del TiO2 sui leucociti umani, ad eccezione della forma rutilo, che ha mostrato un effetto puntiforme solo alla dose più alta (100μg/ml) e ad un tempo sperimentale (4 h). Per quanto riguarda i risultati relativi ai fibroblasti, è stato osservato un effetto genotossico di entrambe le sostanze dopo 4 ore di esposizione in tutte le specie trattate in questo studio. Questo effetto tende, in alcuni casi, a ridursi gradualmente ai successivi tempi sperimentali, arrivando talvolta a scomparire definitivamente.<br>Sebbene non sia possibile estendere all’intero organismo un dato ottenuto in vitro, i risultati dell’indagine mostrano una marcata suscettibilit{ dei leucociti di tursiope nei confronti del potenziale genotossico del TiO2, se paragonati con le cellule umane. Diversamente, i fibroblasti di delfino hanno mostrato un moderato grado di frammentazione del DNA, rispetto invece ad un effetto più marcato rilevato nel caso delle cellule HuDE e 3T3
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