Le ascidie sono protocordati marini, appartenenti al subphylum Tunicata. Gli adulti sono sessili e si sviluppano attraverso una larva natante. La larva di questi organismi presenta parecchi vantaggi per essere utilizzata in studi di neurotossicologia poiché i) il sistema nervoso centrale è costituito da un tubo dorsale suddiviso, lungo l¿asse antero posteriore, in tre regioni che sono considerate omologhe al telencefalo, all¿ istmo e al romboencefalo dei vertebrati; ii) il genoma di Ciona intestinalis è completamente sequenziato; iii) si possono ottenere migliaia di embrioni sincroni, facilmente allevabili e di varie specie. Studi precedenti, effettuati nel nostro laboratorio, hanno dimostrato che alcuni fungicidi triazolici ( fluconazolo, imazalil, triadimefon) utilizzati in agricoltura e in clinica, hanno effetti teratogeni sulle larve di ascidia, causando malformazioni anteriori, soprattutto a carico del sistema nervoso centrale e periferico, simili a quelle che si ottengono dopo trattamento con retinoidi.
Il Paraquat (1,1¿dimethyl-4,4¿-bipyridylium) è un erbicida ampiamente utilizzato in agricoltura, il cui impiego è autorizzato in 120 paesi, tra cui l¿Italia. Esso è anche ampiamente utilizzato come anti-fouling sugli scafi delle imbarcazioni. Numerosi studi volti a testare la tossicità del Paraquat hanno dimostrato che questa sostanza ha effetti neurotossici su vari modelli animali e provoca sintomi simili a quelli riscontrati in pazienti affetti da morbo di Parkinson. In esperimenti preliminari, abbiamo analizzato il sistema nervoso di Ciona intestinalis, evidenziandolo mediante immunocolorazione con anticorpo anti ¿-tubulina. Le larve trattate mostrano alterazioni dose-dipendenti all¿ocello e alle fibre che innervano l¿otolite. La gravità di tali malformazioni diminuisce trattando le larve contemporaneamente con Paraquat e con acido ascorbico, suggerendo che lo stress ossidativo è coinvolto nell¿insorgenza delle malformazioni osservate. Inoltre è stato osservato che le larve trattate rimangono vitali per oltre quattro giorni, ma non sono in grado di metamorfosare. Intendiamo ora caratterizzare il fenotipo mediante ibridazione ¿in situ¿con geni markers di diverse popolazioni neuronali (Tph, TH, GAD) e per diverse regioni funzionali (Otx, Pax 2/5/8, Hox).
Intendiamo inoltre valutare i cambiamenti osservabili in una popolazione di neuroni dopaminergici, presenti in una precisa regione anteriore della larva di Ciona in seguito all¿esposizione degli embrioni a Paraquat, analizzando le variazioni dell¿espressione del gene Th (tyrosine hydroxylase), l¿enzima rate limiting nella sintesi della dopamina, mediante ibridazione in situ e RT-PCR. Grazie alla semplicità del sistema utilizzato riteniamo che sarà possibile valutare nel dettaglio cambiamenti di forma, funzione o del numero di queste cellule e di ottenere informazioni sul meccanismo d¿azione della sostanza in esame.