Effetti di agenti tossici ed inquinanti sugli epiteli sensoriali acustico ed olfattorio dei vertebrati
Numerose sostanze note come agenti tossici per gli organismi viventi e molteplici inquinanti ambientali sono in grado di indurre modificazioni morfologiche, biochimiche e funzionali sugli epiteli sensoriali. Gli animali acquatici traggono dall’ambiente informazioni chimiche importanti per l’espletamento dei loro processi vitali. In tutti gli animali, compresi i pesci teleostei, l’olfatto è un senso fondamentale per la conoscenza dell’ambiente.
Le informazioni chimiche ambientali raccolte dall’organo olfattivo raggiungono il cervello influenzando varie attività quali risposte di allarme, evitare i predatori, ricercare il cibo, comunicazioni sociali, attività riproduttiva e fenomeni migratori. I teleostei possiedono un epitelio olfattorio disposto in lamelle entro le cavità olfattive. Questo epitelio contiene un gran numero di neuroni sensoriali olfattivi. I due tipi più comuni di questi recettori sono i neuroni sensoriali ciliati e quelli microvillari. Un terzo gruppo minoritario è rappresentato dalle cellule a cripta. Gli assoni di tutti questi neuroni olfattivi raggiungono i bulbi olfattivi e prendono contatto sinaptico con i dendriti delle cellule mitrali e di interneuroni locali dando origine ai glomeruli olfattivi. Questi glomeruli rappresentano la prima stazione nervosa a livello centrale per il trattamento delle informazioni odorose.
La fuoriuscita di acque di scarico industriali e domestiche è il principale fattore di pericolo per gli ambienti acquatici con ripercussioni anche sulla salute umana e la produzione agricola. Per le loro caratteristiche i pesci sono stati considerati come organismi ideali per il biomonitoraggio delle acque. Infatti, ricerche recenti hanno dimostrato che l’inquinamento dell’ambiente acquatico può danneggiare la funzione chemosensoriale. Il sistema olfattivo periferico dei pesci è in diretto contatto con l’ambiente esterno e quindi è direttamente esposto ai contaminanti che possono alterare funzioni neurologiche. Le alterazioni indotte da metalli sono molto importanti poiché possono alterare e fare perdere comportamenti legati all’olfatto che sono di fondamentale importanza per la sopravvivenza.
Questa linea di ricerca si occupa di investigare gli effetti di basse concentrazioni di metalli sui tre diversi tipi di neuroni sensoriali olfattivi dei pesci.
Per evidenziare le risposte dei differenti tipi recettoriali all’esposizione a metalli è utilizzato il rilevamento immunoistochimico di specifici marcatori molecolari seguito da quantificazione mediante analisi di immagine.
Queste ricerche sono condotte su zebrafish (Danio rerio) che rappresenta un sistema biologico ampiamente usato in ricerche embriologiche, neurologiche e genetiche. Questo modello presenta inoltre numerosi vantaggi per la valutazione della tossicità legati alla sua facile stabulazione e alle sue piccole dimensioni. Inoltre, il sistema olfattivo di zebrafish, che è comparabile dal punto di vista istologico con quello degli altri vertebrati, possiede un epitelio sensoriale le cui cellule costituenti sono ben caratterizzate dal punto di vista immunologico.
Un’altra linea di ricerca ha per oggetto l’organo stato acustico dei pesci. Sue variazioni morfologiche, in particolare dell’otolite, possono essere indotte da molteplici fattori: maturazione sessuale, abitudini alimentari, distribuzione geografica, inquinamento, stadi di sviluppo e dimensioni corporee. Le differenze a carico delle strutture dell’orecchio interno dei pesci sono le più ampie osservate tra i vertebrati. Pertanto la conoscenza dell’anatomia di tale organo è il prerequisito essenziale per affrontare studi comparativi nei pesci. Inoltre, specifici marcatori molecolari dei recettori sensoriali sono studiati durante lo sviluppo e in relazione ai parametri ambientali.
Pubblicazioni rilevanti (anni 2014-2019)
- Lazzari M, Bettini S, Milani L, Maurizii MG, Franceschini V: Differential nickel-induced responses of olfactory sensory neuron populations in zebrafish.Aquat Toxicol. 2019 Jan; 206:14-23. doi: 10.1016/j.aquatox.2018.10.011.
- Lazzari M., Bettini S., Milani L., Maurizii M.G., Franceschini V.: Differential response of olfactory sensory neuron populations to copper ion exposure in zebrafish. Aquatic Toxicol 183, 54-62 (2017) DOI: 10.1016/j.aquatox.2016.12.012.
- Lazzari M., Bettini S., Franceschini V.: Immunocytochemical characterisation of ensheathing glia in the olfactory and vomeronasal systems of Ambystoma mexicanum (Caudata: Ambystomatidae). Brain Struct Func (2016) (DOI: 10.1007/s00429-014-0949-8)
- Lazzari M., Bettini S., Franceschini V.: Immunocytochemical characterization of olfactory ensheathing cells of zebrafish J Anat 224, 192-206 (2014)