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Nella fase di sviluppo, gli animali sono altamente suscettibili agli effetti dell'inquinamento ambientale. È stato dimostrato che l'esposizione chimica durante le fasi critiche della gestazione porta a malformazioni congenite e aborti spontanei. Pertanto, comprendere la modalità d'azione di potenziali tossici sarebbe utile nella prevenzione o nel trattamento di aborti spontanei o malattie congenite causate da inquinanti ambientali. Tuttavia, è difficile studiare i meccanismi alla base della tossicità per lo sviluppo delle sostanze chimiche ambientali utilizzando modelli animali tradizionali a causa della complessità, della noia e dei costi eccessivi associati a questi esperimenti. In questa raccolta di metodi, autori provenienti da diverse aree di ricerca hanno impiegato nuove tecniche e modelli alternativi per studiare la tossicità per lo sviluppo di sostanze chimiche ambientali.
È noto che il cuore è uno dei primi organi a formarsi durante l'embriogenesi e questo organo è particolarmente soggetto agli insulti ambientali. Le stime della ricerca mostrano che le cardiopatie congenite rappresentano circa un terzo di tutti i difetti congeniti noti, oltre ad essere la causa primaria della mortalità infantile1. Sfortunatamente, i modelli animali tradizionali sono troppo laboriosi o insensibili per rilevare gli effetti tossici dello sviluppo cardiaco. Due articoli di questa raccolta di metodi studiano gli effetti avversi del particolato fine ambientale (PM2,5), delle sostanze per- e polifluoroalchiliche (PFAS), dei gas di scarico diesel (DE) e dei nanomateriali sullo sviluppo cardiaco utilizzando embrioni di pesce zebra e pollo 2,3. Utilizzando i principi della tecnica del saggio di immunofluorescenza, l'8-idrossi-2'deossigenasi (8-OHdG), un marcatore di danno ossidativo al DNA, e l'H2AX, un marcatore sensibile di rotture del doppio filamento del DNA, vengono rilevati in modo coerente nel cuore degli embrioni di zebrafish dopo l'esposizione alla materia organica estraibile (EOM) dal PM2,52. Allo stesso modo, il danno al DNA dei cardiomiociti e lo spessore della parete ventricolare destra sono chiaramente dimostrati nel tessuto cardiaco isolato utilizzando le stesse tecniche di immunofluorescenza e istochimica3.
Il modello del pesce zebra può essere utilizzato anche per studiare la morfogenesi scheletrica. È stato ampiamente riportato che l'esposizione al piombo provoca l'accumulo di questa sostanza chimica nello scheletro durante le fasi di sviluppo, con conseguente danno osseo. Ding et al. hanno usato il rosso di alizarina per etichettare le strutture ossee e hanno dimostrato che l'esposizione al piombo riduce significativamente la mineralizzazione ossea nelle larve di zebrafish, indicando che l'esposizione al piombo è un fattore di rischio per la perdita ossea durante lo sviluppo scheletrico4.
I pesticidi sono noti per la loro elevata persistenza nell'ambiente. L'uso onnipresente di pesticidi è un fattore di rischio per l'abbondanza e la diversità degli impollinatori, che svolgono un ruolo essenziale nei servizi ecosistemici della moderna agricoltura globale. Song et al. hanno presentato un nuovo metodo di immersione per studiare gli effetti tossici del clorpirifos, un pesticida molto popolare, sulle larve dell'ape solitaria, Osmia excavata5. Hanno identificato il valore LD50 per il clorpirifos utilizzando le larve di O. excavata e hanno scoperto che l'esposizione al clorpirifos riduceva significativamente il tasso di eclosion in modo dose-dipendente.
Il quadro del percorso di esito avverso (AOP), che enfatizza le cause molecolari e rende più facilel'utilizzo di modelli di test alternativi6, è una componente cruciale della tossicologia nel 21° secolo (Tox21)6. Secondo Leist et al., l'AOP stabilisce una connessione tra un evento molecolare di inizio (MIE) e un esito avverso indesiderato (AO) attraverso eventi chiave (KE), come definito dalle relazioni tra eventi chiave (KER)7. Pertanto, il quadro AOP può facilitare la traduzione di dati molecolari e meccanicistici provenienti da studi sugli animali in endpoint da utilizzare nelle valutazioni di sicurezza6. Gli articoli di questa raccolta di metodi forniscono un potente insieme di tecniche e modelli per studiare i meccanismi molecolari attraverso i quali gli inquinanti ambientali causano varie tossicità per lo sviluppo. Ci auguriamo che questa raccolta possa essere di grande beneficio nella valutazione del rischio di inquinanti ambientali.