L’inquinamento da plastica, alimentato soprattutto dalla cattiva gestione dei rifiuti, sta generando una crescente quantità di minuscoli frammenti noti come nanoplastiche (NPs). Queste particelle, invisibili a occhio nudo, rappresentano una minaccia ambientale emergente con potenziali rischi anche per la salute umana. Le NPs si accumulano negli ecosistemi, entrano nella catena alimentare e riescono a penetrare nel nostro corpo, attraversando barriere biologiche complesse come la barriera emato-encefalica e la placenta, fino a raggiungere organi delicati come il cervello.

Ma cosa succede quando queste particelle invisibili raggiungono aree cerebrali delicate, come quelle che controllano la fertilità? È proprio a questa domanda che abbiamo cercato di rispondere nel nostro studio, concentrandoci in particolare sulle nanoplastiche di polistirene (PS-NPs) e sul loro impatto sui neuroni responsabili della regolazione della riproduzione.

Nei mammiferi, la capacità riproduttiva dipende dal corretto funzionamento dell’asse ipotalamo-ipofisi-gonadi (HPG), un sistema ormonale che coordina lo sviluppo sessuale e la fertilità. Al centro di questo sistema ci sono i neuroni GnRH, cellule nervose specializzate che, durante lo sviluppo embrionale, migrano dal naso fino a una specifica regione del cervello chiamata ipotalamo. Una volta lì, iniziano a produrre un ormone, il GnRH, che avvia tutta la cascata di segnali ormonali necessari alla maturazione sessuale. Se questo processo di migrazione viene compromesso, o se i neuroni GnRH non producono abbastanza ormone, possono insorgere disturbi come la carenza di GnRH (GD, GnRH deficiency), che causa ritardo puberale e infertilità. Sebbene alcuni casi di GD siano riconducibili a mutazioni genetiche, in circa metà dei pazienti affetti non vi è una causa genetica nota. È quindi probabile che anche fattori ambientali, come l’inquinamento da nanoplastiche, possano contribuire a causare questi disturbi riproduttivi.  A sostegno di questa ipotesi, i dati epidemiologici indicano un preoccupante calo globale dei tassi di fertilità e un aumento delle difficoltà di concepimento naturale, in entrambi i sessi, che potrebbero essere legati all’esposizione a contaminanti ambientali.

Alcuni studi precedenti hanno già dimostrato che le NPs possono interferire con la produzione di GnRH in modelli di animali adulti. Tuttavia, finora nessuno aveva esplorato gli effetti di queste particelle plastiche sui neuroni GnRH in fase embrionale o immatura.

Nel nostro studio abbiamo esposto due modelli cellulari murini, uno immaturo, capace di migrare, e uno maturo, in grado di produrre GnRH, a PS-NPs di 500 nanometri (circa 1/200 del diametro di un capello).

Questi modelli sono strumenti ben consolidati per studiare in laboratorio i meccanismi neuroendocrini legati alla riproduzione, superando l’ostacolo tecnico di isolare i rari neuroni GnRH primari.

Ciò che abbiamo osservato è che le PS-NPs entrano sia in neuroni GnRH immaturi sia maturi, utilizzando uno specifico meccanismo di internalizzazione, e interferiscono con funzioni cellulari fondamentali. Nei neuroni immaturi, compromettono la capacità migratoria, processo chiave durante lo sviluppo dell’asse riproduttivo. Nei neuroni maturi riducono invece la produzione dell’ormone GnRH, confermando quanto osservato in studi precedenti e suggerendo un impatto diretto sulla funzione riproduttiva. È interessante notare che nanoplastiche di dimensioni inferiori (50 nanometri) non sono in grado di causare effetti analoghi negli stessi modelli cellulari, indicando quindi un effetto strettamente dipendente dalla dimensione delle particelle.

Attraverso un’analisi trascrittomica condotta sul modello immaturo, abbiamo inoltre osservato che le PS-NPs alterano l’espressione di geni cruciali per lo sviluppo dei neuroni GnRH e il corretto funzionamento dell’asse riproduttivo. Alcuni di questi geni sono già noti per essere associati a disturbi riproduttivi caratterizzati da alterata pubertà e infertilità, come la GD. Uno dei risultati più interessanti riguarda il gene NPAS2, noto per il suo ruolo nei ritmi circadiani, la cui espressione risulta fortemente alterata dalle PS-NPs. In un giovane paziente con grave ritardo puberale, affetto da GD, abbiamo identificato una mutazione rara proprio in questo gene. Queste scoperte suggeriscono che l’interazione tra inquinanti ambientali e predisposizioni genetiche potrebbe essere cruciale nello sviluppo di alcuni disturbi della fertilità.

In sintesi, il nostro studio dimostra che le NPs possono alterare lo sviluppo precoce e la funzione dei neuroni che regolano la fertilità, agendo sull’espressione genica come potenziali interferenti endocrini ambientali. Questi risultati aiutano a spiegare quei casi di infertilità o pubertà alterata oggi classificati come “idiopatici”, cioè senza causa nota, e aprono nuove strade a future ricerche per chiarire i meccanismi molecolari coinvolti e per identificare nuovi bersagli diagnostici o terapeutici.

In un mondo sempre più esposto alla plastica invisibile, comprendere meglio il ruolo delle nanoplastiche come inquinanti ambientali è fondamentale per proteggere la salute riproduttiva delle generazioni future.

Riferimenti:

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