Questa linea di ricerca si è proposta e si propone di realizzare dei programmi di monitoraggio ambientale, basati sull’utilizzo di bioindicatori animali e vegetali (fanerogame), per la valutazione del potenziale impatto ecotossicologico legato a varie attività antropiche in aree marine costiere Mediterranee. La stima dello “stato di salute ambientale costiero” viene realizzata sia valutando i livelli dei principali contaminanti ambientali antropici sia utilizzando i biomarkers come strumento diagnostico/prognostico della qualità ambientale.
UTILIZZO DI BIOMARKERS PER LA VALUTAZIONE DELLO STATO DI SALUTE DI AMBIENTI COSTIERI.
Utilizzo di biomarkers, biochimici, metabolici e cellulari in bioindicatori di ambienti costieri (pesci ed invertebrati), per la valutazione del rischio tossicologico da composti inquinanti di origine antropica (xenobiotici, IPA, Metalli Pesanti). In particolare sono stati sviluppati i seguenti tre approcci integrati:
1) Utilizzo di un “Multi-Trial-Biomarker-Approach” in Carcinus aestuari per la valutazione dello stato di salute ecotossicologico di ambienti lagunari. I campionamenti sono stati effettuati in 5 aree della Laguna di Orbetello a diverso impatto antropico: S. Liberata, canale di connessione tra la laguna ed il mare aperto; Sitoco, ex fabbrica di pesticidi; l’impianto di trattamento delle acque reflue di Orbetello; il sito di acquacoltura; l’estuario del fiume Albegna. Per la valutazione della presenza e degli effetti di inquinanti derivanti da sorgenti puntiformi in ambito locale si impone la scelta di specie a ristretta mobilità. Il Carcinus aestuari ha un “home range” ristretto e, come altri organismi sessili, fornisce un’informazione puntiforme del livello di contaminazione di una determinata area. Una indagine analoga è stata svolta anche nella laguna di Venezia.
2) Utilizzo di un “Multi-Trial-Biomarker-Approach” in Mugil cephalus per la valutazione dello stato di salute ecotossicologico di ambienti costieri. I campionamenti sono stati effettuati in 5 aree costiere del Mar Ligure ed alto Mar Tirreno caratterizzate da una diversa tipologia di impatto antropico: Area portuale ad elevato traffico navale: Genova; Area con attività di acquacoltura ed elevato impatto antropico: La Spezia; Aree portuali ad elevata attività industriale: Piombino e Vada (Livorno); Area lagunare: Orbetello (Grosseto). L’organismo bioindicatore selezionato, cioè il Mugil cephalus, è ritenuto particolarmente idoneo per definire il livello di contaminazione di aree costiere caratterizzate da diverso impatto antropico, sia per le sue caratteristiche di mobilità (indicatore di medio raggio), che per la sua elevata frequenza in aree fortemente antropizzate.
3) Piano di monitoraggio per le attività di dragaggio nel molo Fornelli e del bacino evoluzione del porto della Spezia. Piano di monitoraggio ambientale, basato sull’utilizzo di biomarker e sulla valutazione dei livelli di contaminanti in bioindicatori ittici, per la valutazione del potenziale impatto ecotossicologico legato alle attività di dragaggio in corso in specifiche aree della rada del porto di La Spezia. Il monitoraggio è stato effettuato a partire dal 2003 fino al 2010. Come specie bioindicatrice è stata scelta la spigola (Dicentrarchus labrax): esemplari di questa specie sono stati prelevati periodicamente da un impianto di itticoltura off-shore sito all’interno del Golfo di la Spezia (area di controllo Lavagna). Biomarker analizzati: induzione del sistema delle monoossigenasi a funzione mista (MFO) attraverso il test dell’etossiresorufina-o-deetilasi (Erod) metaboliti degli Idrocarburi Policiclici Aromatici nella bile e accumulo di porfirine epatiche, enzimi antiossidanti, comet assay, ENA assay . Contaminanti analizzati: OCs, IPA, elementi in tracce.
SVILUPPO ED APPLICAZIONE DI BIOMARKER DI ESPOSIZIONE ED EFFETTO IN Posidonia oceanica.
Le praterie di Posidonia oceanica costituiscono uno dei “climax” del Mediterraneo ed uno degli ecosistemi più produttivi della fascia costiera. Proprio per questo sono soggette a continui impatti di natura sia chimica che meccanica da parte delle attività antropiche. Questo studio propone la posidonia come organismo da impiegare per monitoraggi costieri ecotossicologici, utilizzando i biomarkers come strumento diagnostico e prognostico. In questo modo si possono fornire indicazioni sullo stato di salute delle praterie di posidonia come segnale indicatore di danni potenziali a livello dell’ecosistema. I biomarkers sui quali viene focalizzata l’attenzione sono basati principalmente sullo studio di risposte di proteine e sono:
- Attività dei sistemi enzimatici antiossidanti, proposta come biomarker di stress ossidativo indotto da molte classi di contaminanti. Le risposte di tipo ossidativo utilizzate come biomarkers sono quelle di tipo adattativo quali l’incremento delle attività di enzimi come la superossido dismutasi e la perossidasi.
- Attività delle Monoossigenasi a Funzione Mista indotta da contaminanti liposolubili, in particolare sono stati utilizzati come biomarkers la NADPH citocromo C reduttasi, la etossicumarina-O-deetilasi (ECOD), varie isoforme del citocromo P450.
- Valutazione dell’espressione genica di alcune proteine.
- Professor Michael H Depledge, Chair of Environment and Human Health, European Centre for Environment and Human Health, University of Exeter Medical School
- Dr. Antonella Ausili, ISPRA, Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale, Roma
- Prof. Maria Cristina Gambi, gruppo di Ecologia del Benthos (benthic ecology),Laboratorio di Ecologia Funzionale ed Evolutiva, Stazione Zoologica "Anton Dohrn" di Napoli, Ischia (Napoli, Italy).
- Progetto CEE dal titolo: “Evaluation of harmfull effects of pollutants in marine ecosystems using biomarkers”. (EV5V-CT94-0398) Partecipanti: University of Reading (Prof. C.H. Walker, coordinator), University of Siena (Dr. M.Cristina Fossi), University of Plymouth (Prof. M. Depledge). (1994-1996)
- Progetto ICRAM - Ministero dell’Ambiente dal titolo: Biocephalus: Messa a punto di biomarkers per la valutazione dell’esposizione ed effetto a composti inquinanti in aree costiere mediterranee. (Responsabile scientifico Prof. M.C. Fossi).(2001)
- Progetto PRIN Ministero dell’Università e della Ricerca Scientifica e Tecnologica dal titolo: Determinazione degli indici biologici di stress in mugilidi di ambienti salmastri ad alto e basso impatto antropico. Prot. 2001058987_004. (Responsabile scientifico Prof. S. Fasulo). (2001-2003)
- Progetto in collaborazione con l’Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale ISPRA per il monitoraggio ecotossicologico dell’area portuale di La Spezia. (2007-2009).
- Progetto ISPRA dal titolo: “Individuazione degli effetti dell’eventuale dispersione della contaminazione sugli organismi marini mediante l’applicazione di un set di biomarker in grado di indicare l’insorgenza di alterazioni e di correlarle con il livello di bioaccumulo dei contaminanti nei tessuti. (Responsabile scientifico Prof. M.C. Fossi). 2010 – 2011
- Progetto Greenpeace per svolgere analisi di alcuni contaminanti quali Bisfenolo A (BPA), Idrocarburi Policiclici Aromatici (IPA) ed elementi in tracce (Pb, Hg, Cd, As e Cr) in campioni di sogliola comune (Solea vulgaris), prelevati in 5 diverse aree del Mar Ligure e del Mar Tirreno. (Responsabile Scientifico Dr. Letizia Marsili). 2010.
- FOSSI M C, LARI L, CASINI S, MATTEI N, SAVELLI C, SANCHEZ-HERNANDEZ J CC, CASTELLANI S., DEPLEDGE M, BAMBER S, WALKER C, SAVVA D., SPARANGANO O. (1996) Biochemical and genotoxic biomarkers in the Mediterranean crab Carcinus aestuarii experimentally exposed to PCBs, Benzopyrene and Methyl mercury. Marine Environmental Research 42(1-4): 1996.
- Fossi M.C., S. Casini, C. Savelli, L. LARI, I. Corsi, J.C. Sanchez-Hernandez, N. Mattei, E. Franchi, M. Depledge & S. Bamber (1996) Multi-trial biomarker approach using Carcinus aestuarii to evaluate toxicological risk due to mediterranean contaminants: field and experimental studies. Fresenius Envir Bull 5:706-711.
- FOSSI M.C., SAVELLI C., CASINI S., FRANCHI E., MATTEI N., CORSI I. (1997) Multi-response biomarker approach in the crab Carcinus aestuarii experimentally exposed to benzo(a)pyrene, polychlorobiphenyls and methyl-mercury. Biomarkers, 2:311-319.
- FOSSI M C, SAVELLI C, CASINI S. (1999) Mixed function oxidase induction in Carcinus aestuarii for the evaluation of toxicological risk due to mediterranean contaminants: field and experimental studies. Comparative Biochemistry and Physiology, C 121:321-331.
- Fossi M.C., Casini S., Savelli C., Corbelli C., Franchi E., Mattei N., Sanchez-Hernandez J.C., Corsi I., Bamber S., Depledge M.H. (2000) Biomarker responses at different levels of biological organisation in crabs (Carcinus aestuarii) experimentally exposed to benzo(a)pyrene. Chemosphere 4: 861-874.
- Casini S., Aurigi S., Fossi M.C., Monaci F., Focardi S. (2000) Evaluation of environmental quality for the management of brackish wetlands: use of bioindicators and biomarkers in the Pontine lakes. In “Mediterranean Ecosystem: structure and processes”, Editors: Faranda F.M., Guglielmo L., Spezie G., Springer, Milano, 65-70
- Casini S., Fossi M.C., Mori G., Bjornstad A. (2002) Vitellogenin induction in Cyprinus carpio treated with 17β-estradiol and 4-nonylphenol. Environmental Monitoring and Assessment 75:235-239.
- Minutoli R., Fossi M. C. Casini S., Ancora S., Manganaro A., Guglielmo L. (2004) Biomarker approach in the zooplanktonic copepod A. Latisetosa: A potential indicator of “health status” of different lagoon areas. Marine Environmental Research 58:320.
- Bucalossi D., Leonzio C., Casini S., Fossi M.C., Marsili L., Ancora S., Scali M. (2006). Application of a suite of biomarkers in Posidonia oceanica to assess the ecotoxicological impact on the coastal environment. Marine Environmental Research, 62(1):327-331
- MINUTOLI R., FOSSI M. C., ZAGAMI G., GRANATA A., CASINI S. & GUGLIELMO L. (2008). First application of biomarkers approach in the zooplanktonic copepod Acartia latisetosa for the early management and conservation of transitional waters ecosystems. In Transitional Water Bullettin 1, 45-52.
Letizia Marsili (tecnico laureato cat. D)
Stefania Ancora (tecnico laureato cat. D)
Ilaria Caliani (Assegnista)
Matteo Baini (dottorando)
Tommaso Campani (dottorando)
Matteo Giannetti (dottorando)
Daniele Coppola (dottorando)
