Plastic and environmental safety: the effects of EDCs on metabolism, reproduction and epigenetic processes

Plastic pollution involves the accumulation of plastic products in the environment that adversely affects wildlife and wildlife habitat. Bisphenol A (BPA) is one of the highest volume endocrine disruptor produced worldwide during the manufacturing of plastic. Due to his well-documented detrimental effects, several substitute for BPA, but also for other plasticizer of common use, have been suggested, such as Diethylene glycol dibenzoate (DGB) and Diisononyl Phthalate (DiNP). The aim of this project is therefore to investigate the impact of several plasticizers, which are supposed to act as endocrine disruptor compounds (EDCs), focusing the attention on their effects on metabolic and reproductive system. Due to the necessity of testing a different range of concentrations in various plastic pollutants, an experimental model easy to reproduce, treat and analyse was needed; thus the choice to introduce zebrafish as experimental model for these studies. Concomitantly, the effects of nonylpnenol (NP), 4-tert-octylphenol (t-OP) and BPA on lipid metabolism were studied in sea bream juveniles. The results we obtained, using a multidisciplinary approach ranging from molecular to spectroscopic techniques, showed the ability of BPA and DiNP to interfere with female’s reproduction in a dose dependent manner. Concerning BPA its epigenetic effects were also demonstrated and eventually both BPA and DGB were found able to interfere with lipid metabolism in a dose dependent manner. Furthermore t-OP, NP and BPA were demonstrated to give rise to hepatic metabolic disorders in sea bream juveniles. In conclusion, the present PhD project, demonstrates that endocrine disruptors compounds, used in the manufacturing of plastics, are able to interfere with reproductive and metabolic system of teleost fish. Furthermore, we demonstrates the capacity of BPA to affect gene expression through the deregulation of epigenetic patterns.

Per inquinamento causato dalle materie plastiche si intende l’accumulo in ambiente di prodotti plastici in grado di indurre problemi sia all’ambiente che alle specie selvatiche. Il Bisfenolo A (BPA) è uno dei distruttori endocrini maggiormente prodotti a livello mondiale durante la lavorazione della plastica. Numerosi studi hanno mostrato la capacità di questo inquinante di creare effetti dannosi sia sull’uomo che sulle specie selvatiche, per cui nel tempo sono stati compiuti diversi tentativi volti a trovare delle valide alternative. Tra i possibili sostituti, in questo studio di dottorato, l’attenzione è stata focalizzata sul Dhietylene dibenzoato (DGB) ed il Diisononilftalato (DiNP). Lo scopo principale di questo progetto è stato quindi quello di studiare l’impatto di questi plastificanti, focalizzando l’attenzione sui loro effetti nella riproduzione e nel metabolismo lipidico. Gli effetti del nonilfenolo, dell’ottilfenolo (t-OP) e del BPA sul metabolismo lipidico, sono stati inoltre analizzati in giovanili di orata. I risultati ottenuti hanno dimostrato come, sia il BPA, che il DiNP, siano in grado di interferire con il processo di oogenesi e che, sia il BPA che il DGB, sono in grado di interferire con il metabolismo lipidico nello zebrafish. La somministrazione a giovanili di orata di mangimi contaminati con diversi inquinanti tra cui il BPA, ha mostrato la loro capacità di indurre disordini metabolici, mostrando come oltre all’esposizione ambientale, anche il consumo di cibi contaminati possa essere considerata una fonte di esposizione importante ai contaminanti. Concludendo, il presente progetto di dottorato, mostra la capacità di alcuni distruttori endocrini, utilizzati nella lavorazione della plastica e nei detergenti, di interferire con la riproduzione ed il metabolismo lipidico nei teleostei, agendo prevalentemente in maniera dose dipendente, secondo curve non-monotoniche e, nel caso del BPA, interferendo con i meccanismi epigenetici.