Abstract
Le sostanze per- e polifluoroalchiliche (PFAS) sono composti chimici di origine sintetica che hanno suscitato preoccupazione a livello globale in quanto inquinanti organici persistenti che minacciano gli ecosistemi e la salute umana. L'esposizione ai PFAS è stata associata a disfunzioni endocrine, comprese alterazioni della funzione tiroidea, e a un aumento del rischio di cancro. Questo progetto mira a chiarire i meccanismi cellulari e molecolari attraverso cui i PFAS possono contribuire alle patologie tiroidee, con un duplice focus: da un lato, l’alterazione dell’omeostasi dello ioduro e i conseguenti effetti sulla sintesi degli ormoni tiroidei; dall’altro, i processi che portano alla tumorigenesi tiroidea. Verranno utilizzati diversi modelli cellulari in vitro, incluse linee cellulari in coltura bidimensionale e sferoidi tridimensionali (3D) multicellulari derivati da tessuti umani, che offrono una rappresentazione più realistica della fisiopatologia in vivo. Il progetto si concentrerà su PFAS frequentemente rilevati nel sangue umano, comprendendo sia sostanze “legacy” come PFOS e PFOA, prevalenti nell’ambiente, sia nuovi composti GenX, i cui effetti sono ancora poco noti. Nell’Obiettivo Specifico 1 verrà effettuato uno screening di PFAS anionici per identificare quelli che compromettono l’omeostasi dello ioduro nelle cellule follicolari tiroidee. Verranno misurati i flussi di ioduro e valutati gli effetti sull’attività e sull’espressione di proteine di trasporto dello ioduro come NIS, pendrina, ANO1 e SLC26A7. I PFAS che riducono l'accumulo di ioduro verranno ulteriormente analizzati nell’Obiettivo Specifico 2 per determinare il loro impatto sulla sintesi degli ormoni tiroidei (tiroxina e triiodotironina) in sferoidi tiroidei umani normali. L’Obiettivo Specifico 3 esplorerà il potenziale ruolo cancerogeno dei PFAS analizzando i loro effetti sull’espressione di marcatori di differenziazione tiroidea e staminalità, sulla crescita, migrazione e invasione degli sferoidi, sull’attivazione delle vie ERK1/2 e AKT/mTOR e sull’induzione di stress ossidativo in sferoidi tumorali rispetto a quelli normali. I risultati del progetto contribuiranno agli sforzi in corso a livello mondiale per determinare gli effetti sulla salute dei contaminanti chimici presenti nell’ambiente, come i PFAS. Queste informazioni aiuteranno le agenzie di regolamentazione nazionali a stabilire limiti sicuri di esposizione, imporre restrizioni alla produzione di tali sostanze chimiche per prevenire ulteriori effetti nocivi, elaborare strategie di mitigazione e implementare misure di sanità pubblica per monitorare i loro livelli nella popolazione e prevenire malattie. Infine, ma non meno importante, i risultati del progetto potranno anche guidare il settore manifatturiero nella progettazione di sostanze chimiche più sicure per future applicazioni industriali e di consumo – sostanze che non siano dannose.
Risultati raggiunti
Le sostanze per- e polifluoroalchiliche (PFAS) sono una vasta famiglia di composti chimici utilizzati da decenni in numerosi processi industriali e prodotti di uso quotidiano grazie alle loro proprietà idrorepellenti e antiaderenti. La loro estrema resistenza alla degradazione ha però portato a una diffusione globale nell'ambiente e negli organismi viventi, tanto da essere definite "forever chemicals". Negli ultimi anni è cresciuta l'attenzione della comunità scientifica verso i possibili effetti dei PFAS sulla salute umana, in particolare sul sistema endocrino. Il progetto PRIN 2022 ha affrontato questo tema studiando come i PFAS possano alterare il funzionamento della tiroide, una ghiandola fondamentale per la regolazione del metabolismo, della crescita e dello sviluppo. Il progetto ha coinvolto l'Università di Bologna e l'Università degli Studi di Milano, combinando competenze di biologia cellulare, endocrinologia e biologia molecolare per comprendere i meccanismi attraverso cui questi contaminanti interferiscono con le cellule tiroidee. Uno dei principali risultati ottenuti riguarda l'identificazione di alcuni PFAS particolarmente attivi nell'inibire l'assorbimento dello iodio da parte delle cellule della tiroide. Lo iodio è un elemento indispensabile per la produzione degli ormoni tiroidei e viene trasportato all'interno delle cellule grazie a una proteina chiamata NIS (Sodium-Iodide Symporter). Lo studio ha dimostrato che tre composti – PFOS, PFHxS e PFNA – riducono in modo significativo l'attività di questo trasportatore, suggerendo un possibile meccanismo attraverso cui l'esposizione ai PFAS potrebbe compromettere la sintesi degli ormoni tiroidei e favorire condizioni di ipotiroidismo. Il progetto ha inoltre analizzato gli effetti dei PFAS sulla biologia delle cellule tiroidee utilizzando modelli sperimentali innovativi. I ricercatori hanno sviluppato colture tridimensionali (sferoidi) ottenute da tessuti tiroidei umani normali e tumorali, che riproducono in laboratorio il comportamento dei tessuti reali in modo molto più fedele rispetto alle tradizionali colture cellulari bidimensionali. Questo rappresenta un importante avanzamento metodologico che potrà essere utilizzato anche in studi futuri. Gli esperimenti condotti con questi modelli hanno evidenziato che l'esposizione ai PFAS può aumentare la proliferazione delle cellule tiroidee, modificare i meccanismi che regolano lo stress ossidativo e ridurre l'espressione di geni coinvolti nel mantenimento delle caratteristiche funzionali della tiroide. Nel loro insieme, questi cambiamenti suggeriscono che alcuni PFAS possano favorire processi di perdita della normale differenziazione cellulare e creare condizioni favorevoli allo sviluppo di alterazioni tumorali. Un ulteriore risultato di rilievo deriva dalle analisi di trascrittomica, che permettono di studiare contemporaneamente l'espressione di migliaia di geni. I dati raccolti mostrano che l'esposizione ai PFAS induce modificazioni estese dell'attività genetica delle cellule tiroidee, indicando il coinvolgimento di numerosi processi biologici oltre a quelli già noti. L'identificazione di queste nuove vie molecolari rappresenta una base importante per comprendere meglio gli effetti a lungo termine dell'esposizione ai PFAS e individuare possibili biomarcatori di rischio. I risultati ottenuti contribuiscono a rafforzare le conoscenze scientifiche sugli effetti dei PFAS e offrono elementi utili per la valutazione del rischio sanitario associato a questi contaminanti ambientali. Le evidenze prodotte potranno supportare le autorità sanitarie e gli enti regolatori nella definizione di limiti di esposizione più sicuri, nello sviluppo di strategie di monitoraggio della popolazione e nell'individuazione di alternative meno pericolose per le applicazioni industriali. Sebbene alcune attività sperimentali siano ancora in corso per approfondire i meccanismi molecolari individuati, il progetto ha già fornito risultati significativi che rafforzano il ruolo della ricerca scientifica nella tutela della salute pubblica. Comprendere come gli inquinanti ambientali interferiscano con il funzionamento della tiroide rappresenta infatti un passo fondamentale per prevenire malattie endocrine e migliorare le politiche di protezione ambientale e sanitaria.Dettagli del progetto
Responsabile scientifico: Kerry Jane Rhoden
Strutture Unibo coinvolte:
Dipartimento di Scienze Mediche e Chirurgiche
Coordinatore:
ALMA MATER STUDIORUM - Università di Bologna(Italy)
Contributo totale di progetto: Euro (EUR) 224.740,00
Contributo totale Unibo: Euro (EUR) 112.370,00
Durata del progetto in mesi: 24
Data di inizio
18/10/2023
Data di fine:
28/02/2026
