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tosti elisabettaPrimo Ricercatore
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Curriculum Vitae

Interessi di ricerca

Impatto dello stress ambientale sui processi riproduttivi di invertebrati marini
La riproduzione e lo sviluppo degli organismi sono processi molto sensibili alle interferenze dell'ambiente circostante. La qualità dei gameti è definita come la capacità a fecondare ed essere fecondati dando vita allo sviluppo di un embrione normale. Gli organismi marini a fecondazione esterna rilasciano i gameti in acqua di mare dove avviene sia la fecondazione che lo sviluppo larvale. E’noto pertanto che la riproduzione degli organismi marini può essere influenzata dai contaminanti ambientali rilasciati in mare da attività industriali e agricoltura. Inoltre anche i cambiamenti climatici in atto come il rialzo termico (global warming) e l’acidificazione delle acque del mare possono interferire con le funzioni fisiologiche degli organismi inducendo disordini riproduttivi e dello sviluppo.
I nostri studi hanno valutato gli effetti di diversi xenobiotici, nanoparticelle e cambiamenti climatici sulla qualità dei gameti e altri meccanismi riproduttivi di invertebrati marini quali l’ascidia Ciona intestinalis , il riccio di mare Paracentrotus lividus e il mollusco bivalve Mytilus galloprovincialis.
Abbiamo dimostrato che lo stress ambientale interferisce con i meccanismi fisiologici di entrambe i gameti. Nell’ovocita abbiamo riscontrato un’ alterazione delle proprietà elettriche della membrana plasmatica e un alterazione della morfologia normale della larva. Negli spermatozoi abbiamo esaminato l’effetto dello stress su una serie di parametri che sono alla base della competenza riproduttiva dell’animale quali concentrazione, vitalità, motilità, morfologia, potenziale mitocondriale, perossidazione lipidica, integrità genomica e della membrana plasmatica. Abbiamo dimostrato che l'esposizione a diversi tipi di stressori rappresenta un fattore di rischio significativo per la fisiologia della riproduzione delle specie marine e abbiamo identificato nella Ciona intestinalis un nuovo organismo bioindicatore in studi eco-tossicologici fondamentali per la salvaguardia dell’ambiente marino. I nuovi obbiettivi che ci proponiamo sono la valutazione dei meccanismi d’azione che mediano l’impatto ambientale e la reprotossicità individuando nuovi organismi marini bioindicatori e nuovi biomarkers di stress ambientale da inserire nei programmi di biomonitoraggio ambientale.

Principali Pubblicazioni

Gallo A, Manfra L. Boni R. Rotini A. Migliore L. Tosti E. (2018) Cytotoxicity and genotoxicity of CuO nanoparticles in sea urchin spermatozoa through oxidative stress. Environ Intern 118: 325–333

Gallo A, Menezo Y, Dale B, Coppola G, Dattilo M, Tosti E, Boni R. (2018) Metabolic enhancers supporting 1-carbon cycle affect sperm functionality: an in vitro comparative study. Scientific Reports 6;8(1):11769. doi: 10.1038/s41598-018-30066-9.

Tosti E, Boni R, Gallo A. (2017) μ-Conotoxins Modulating Sodium Currents in Pain Perception and Transmission: A Therapeutic Potential. Mar Drugs. 15, 295.

Gallo A. Boni R. Buttino I. Tosti E. (2016) Spermiotoxicity of nickel nanoparticles in the marine invertebrate Ciona intestinalis (ascidians). Nanotoxicology. 10(8):1096-104

Tosti E, Ménézo Y. (2016) Gamete activation: basic knowledge and clinical applications. Hum Reprod Update. 22(4):420-439.

Gallo A, Tosti E. (2015) Reprotoxicity of the Antifoulant Chlorothalonil in Ascidians: An Ecological Risk Assessment. Plos One. 2015; 10(4): e0123074

Gallo A, Russo GL, Tosti E. (2013) T-type Ca2+ current activity during oocyte growth and maturation in the ascidian Styela plicata. Plos One.; 8(1):54e604.

Gallo A, Tosti E. (2013) Adverse effect of antifouling compounds on the reproductive mechanisms of the ascidian Ciona intestinalis. Marine Drugs 11: 3554-3568.

Gallo A, Silvestre F, Cuomo A, Papoff F, Tosti E. (2011) Impact of metals on the reproductive mechanism of Ciona intestinalis. Mar Ecol. 2011; 32: 222-231.

Tosti E. (2010) Dynamics functions of ion currents in early development. Mol Repr Dev. 77: 856-867.

Photo

Fig. 1Tosti E, Boni R, Gallo A. (2017) μ-Conotoxins Modulating Sodium Currents in Pain Perception and Transmission: A Therapeutic Potential. Mar Drugs. 15, 295.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig. 2Fig. 2aL'attivazione reciproca dei gameti: a sinistra, l'ovocita induce la motilità spermatica, la chemiotassi e il primo legame. Quest'ultimo a sua volta induce la reazione acrosomiale, la penetrazione e la fusione. Dopo la fusione, lo spermatozoo rilascia lo sperm factor nel citoplasma dell'ovocita.

A destra, il fattore spermatico genera modificazioni elettriche, morfologiche e metaboliche dell’ovocita generando la ripresa meiotica e portando alla formazione dello zigote. (Tosti e Menezo, 2016, Hum. Reprod. Update. (OA)

 

Fig. 3Meccanismo d’azione dell’effetto delle nanoparticelle di ossido di rame (CuO) sugli spermatozoi di riccio di mare Paracentrotus lividus

Le nanoparticelle CuO inducono una produzione spontanea di radicali liberi (ROS) e/o danno mitocondriale che a sua volta induce un ulteriore aumento di ROS intracellulari. Quest’ultimi inducono: 1) la perossidazione lipidica della membrana plasmatica 2) una disfunzione dei mitocondri e 3) la frammentazione del DNA spermatico.

Fig. 4Immagine al microscopio elettronico a scansione dell’effetto delle nanoparticelle di ossido di rame (CuO) sulla morfologia degli spermatozoi di riccio di mare Paracentrotus lividus 

(A) Spermatozoo di controllo con tipica forma della testa ricoperta dalla membrana plasmatica che mantiene lo stretto contatto con il pacchetto mitocondriale. Gli spermatozoi esposti alle nanoparticelle mostrano la distorsione dell’anello mitocondriale (B) la disintegrazione focale della membrane plasmatica della testa (C); (D ed E) spermatozoi esposti alle nano particelle CuO mostrano un inizio di distacco dell’anello mitocondriale che causa lo scivolamento della coda verso una posizione angolata; (F-I) spermatozoi esposti alle nano particelle CuO mostrano il distacco a l’agglomerarsi dell’anello mitocondriale; (L-N) spermatozoi esposti alle nano particelle CuO mostrano il distacco totale dell’anello mitocondriale, l’alterazione della morfologia della testa e la perdita della coda.

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