Effetti di radiazioni ionizzanti sul sistema scheletrico in modelli embrionali

L'embrione del riccio di mare della specie mediterranea Paracentrotus lividus è uno dei più importanti organismi modello utilizzato da più di un secolo per esperimenti di biologia dello sviluppo e, recentemente, anche per studi tossicologici ed ecotossicologici idonei a valutare l'effetto di vari agenti chimici, quali metalli pesanti, pesticidi, oli e inquinanti emergenti (nanoparticelle metalliche ingegnerizzate) e fisici, quali raggi X e radiazioni UVB. Il suo utilizzo quale modello per l'analisi di geni e proteine coinvolte nei meccanismi di riparo è fondamentale per comprendere i processi di azione e regolazione genica, comuni a quelli operanti negli esseri umani, considerata anche l'alta omologia del suo genoma con quello umano. Il nostro gruppo di ricerca ha analizzato i processi di protezione che gli embrioni di riccio di mare attivano se esposti a radiazioni ionizzanti in esperimenti condotti in laboratorio. Negli studi in questione abbiamo esaminato in particolare la risposta all'esposizione a raggi X o radiazioni UVB, valutando gli effetti indotti sia a livello morfologico che molecolare. Irradiando embrioni durante lo stadio di segmentazione con raggi X (0.1 - 5 Gy) o con radiazioni UVB (10 - 800 J/m2) abbiamo valutato le malformazioni indotte dopo 24 e 48 ore, che risultavano prevalentemente a carico del sistema scheletrico. L'analisi morfologica è stata messa in relazione con l'espressione di proteine scheletro-specifiche (Pl-SM30 e Pl-msp130), i cui livelli e localizzazione embrionale venivano alterati. Gli esperimenti si sono inoltre concentrati sulla valutazione dei livelli di alcune delle più note proteine e dei più noti geni coinvolti nella risposta a fenomeni di stress, tra cui ad esempio la heat shock protein 70 (HSP70) e la metallotioneina (Pl-MT). I risultati ottenuti dimostrano l'esistenza di meccanismi di risposta allo stress indotto da radiazioni ionizzanti operanti sia a livello trascrizionale che traduzionale. Grazie a tali studi saremo in grado di sviluppare test molecolari ("microarrays") per l'analisi contemporanea di un gran numero di campioni biologici e marcatori di stress, con cui valutare rischi ambientali di tipo fisico, ed in prospettiva anche di tipo chimico. Lo studio conferma ancora una volta che l'embrione di riccio di mare è un sensibile bio-indicatore di danno cellulare ed è un ottimo modello per studiare tutte le strategie attivate a livello cellulare e molecolare. Questo lavoro è stato interamente finanziato dal progetto MoMA (ASI, Contract 1/014/06/0) ed in parte dal Biomintec Project (EU 7thFP, Contract N° PITN-GA-2008-215507). Si ringrazia il Sig. Mauro Biondo per l'assistenza tecnica, la cura e il mantenimento dei ricci di mare in acquario.