Ambiente

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10 Settembre 2024

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Lo zebrafish (Danio rerio), un pesce con un patrimonio genetico simile per oltre il 71%, a quello dell’uomo, si è affermato come un organismo modello nella ricerca scientifica, permettendo agli studiosi di monitorare gli effetti dell’inquinamento ambientale e di sviluppare nuovi approcci nella prevenzione di patologie umane. Facilmente allevabile, può essere impiegato in metodi innovativi, come per i test ecotossicologici sugli embrioni, offrendo un contributo prezioso nel monitoraggio della qualità idrica e nello sviluppo di una scienza più sostenibile.
 

Il pesce zebra

Conosciuto comunemente come pesce zebra (zebrafish), Danio rerio è un pesce teleosteo d’acqua dolce di piccole dimensioni originario dell’Asia meridionale. Il suo nome comune prende spunto dalla sua caratteristica livrea a bande alternate orizzontali di colore blu metallizzato e bianco. 
Negli ultimi decenni, questo piccolo pesce (4-6 cm nella forma adulta) si è guadagnato una crescente popolarità in diverse aree della ricerca, sia di base che applicata, diventando uno degli organismi modello più utilizzati. Il suo genoma è stato completamente sequenziato e possiede più del 71% di geni ortologhi rispetto a quelli umani. Questo fattore, in particolare, permette di comprendere i meccanismi enzimatici e molecolari di malattie correlabili all’uomo partendo proprio dallo studio di questo organismo acquatico.
Le sue peculiari caratteristiche lo rendono particolarmente utile per rilevare gli effetti dell’esposizione a contaminanti ambientali e per individuare i modi d’azione – neurotossicità, cardiotossicità e teratogenicità – con cui le differenti sostanze chimiche agiscono sullo sviluppo embrionale dei vertebrati.
Non a caso, l’impiego dello zebrafish trova ampio spazio nel monitoraggio ambientale, essenziale per garantire la salute degli ecosistemi e, indirettamente, quella umana. È proprio su queste tematiche che si basa la mission del Reparto Ecosistemi e Salute (ES) dell’Istituto Superiore di Sanità (ISS), impegnato nello studio degli impatti che attività antropiche e cambiamento climatico hanno sulla salute degli organismi viventi.

Studi di ecotossicologia

Lo zebrafish si è dimostrato un eccellente bioindicatore per valutare la qualità idrica e rilevare l’eventuale presenza di inquinanti chimici all’interno di colonne d’acqua o sedimenti. Per il monitoraggio ambientale, gli stadi precoci di sviluppo dello zebrafish sono comunemente impiegati in saggi in vivo per valutare la qualità dei corpi idrici superficiali insieme ad altri organismi, al fine di coprire tutti i livelli trofici degli ecosistemi acquatici. 
In questo quadro, l’ecotossicologia rappresenta uno strumento cruciale per lo studio e il riconoscimento delle sostanze presenti in acqua e il loro potenziale tossicologico per gli organismi biologici. Le analisi ecotossicologiche condotte sugli embrioni di zebrafish, oltre a rilevare la letalità di determinate sostanze, permettono di effettuare osservazioni morfologiche e di registrare endpoint di subletalità, ossia di riscontrare effetti tossicologici non letali che riducono la salute dell’organismo modello compromettendone una o più funzioni vitali. 

Le attività dell’ISS

Da anni, il Reparto Ecosistemi e Salute dell’ISS si occupa di indagare gli effetti delle sostanze chimiche inquinanti sulla salute degli ecosistemi impiegando in diversi test ecotossicologici gli stadi giovanili dello zebrafish. Questo organismo modello consente di effettuare un primo rapido screening per determinare lo stato di salute ambientale in un determinato sito di campionamento. Queste indagini vengono condotte attraverso diverse tecniche standardizzate e riconosciute linee guida OECD (Organizzazione per la cooperazione e lo sviluppo economico) come il test Fish Embryo Toxicity (FET) Test (OECD 236/2013), che mira a valutare gli effetti di tossicità acuta dell’embrione, o attraverso sperimentazione di nuovi metodi per rilevare la presenza di eventuali sostanze cardiotossiche, teratogene o neurotossiche. 
L’utilizzo dello zebrafish trova impiego in numerosi studi e progetti, come quello della valutazione dell’impatto dei farmaci veterinari sull’ambiente acquatico con l’Università di Pisa o quelli relativi alla qualità delle acque nel tratto urbano del Fiume Tevere a Roma. Le attività sperimentali con lo zebrafish sono anche condotte nell’ambito di progetti internazionali di grande rilievo che vedono il Reparto coinvolto nella valutazione ecotossicologica di campioni ambientali per rilevare effetti di contaminanti emergenti e miscele. Tra i più importanti:
● la Partnership for the Assessment of Risks from Chemicals (PARC);
● il progetto europeo-Marie Curie New tools in effect directed analysis to support the identification and monitoring of emerging toxicants on a European scale (EDA EMERGE);
● il progetto Solutions for present and future emerging pollutants in land and water resources management (SOLUTIONS).
Inoltre, il Reparto è coinvolto in diversi gruppi di lavoro istituzionali (nazionali e internazionali) in un’attività di science-policy con l’obiettivo di redigere pareri e linee guida anche in ambito regolatorio; in particolare, il Reparto è co-chair del Working Group (WG) Chemicals europeo nell’ambito della strategia di implementazione comune della Direttiva Quadro Acque. 

TAG: AMBIENTE, BIOINDICATORE, ECOTOSSICOLOGIA, INQUINAMENTO, ISS, MODELLO, SALUTE UMANA, ZEBRAFISH