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Wireless Sensor Networks: Enhancements and Applications
No full textAll’interno di applicazioni scientifiche e sociali, nonché nei sistemi di controllo
industriali o nei sistemi di building automation, è sempre più frequente
la necessità di acquisire dati per poi successivamente trasmetterli per la visualizzazione,
il salvataggio e l’analisi. Per progettare strumenti e sistemi adeguati
per il monitoraggio su larga scala ed applicazioni con centinaia di sensori ed
attuatori, è evidente che il sistema cablato di comunicazione può diventare estremamente
proibitivo in termini di costi o tempo per l’installazione e quindi, si
incrementa in maniera esponenziale l’esigenza di realizzare trasmissioni senza
filo attraverso la tecnologia delle Wireless Sensor Network (WSN). Tutte queste
nuove necessità e sfide richiedono sia delle piattaforme hardware innovative che
degli strumenti di sviluppo più performanti per studiare e sviluppare sia le
WSNs che le Wireless Network Control Systems. L’obiettivo descritto nella
presente tesi è quello di sviluppare soluzioni tecnologiche avanzate per la prototipazione
delle WSN sia da un punto di vista dell’hardware che della simulazione.
In particolare, sono stati progettati due nuovi nodi sensoriali wireless
che poi sono stati sperimentalmente testati in due scenari reali, mentre due
moduli software sono stati implementati ed integrati in un simulatore Cross-
Levels al fine sia di perfezionare le tecniche di prototipazione rapida di una
WSN, che di eseguire prove di simulazione per migliorare le prestazioni della
WSN stessa. Al fine di ridurre il tempo di prototipazione ed di incrementare
l’utilizzo delle WSNs nella vita reale, è stata sviluppata una nuova piattaforma
wireless “impilabile”. Questa è stata successivamente testata in un applicazione
sperimentale per la gestione della raccolta, dello stoccaggio e del processo di
trasferimento dei rifiuti con lo scopo di sviluppare un sistema di gestione intelligente.
Il problema della standardizzazione dell’interfaccia hardware in un
nodo sensoriale wireless, è stato risolto presentando un secondo nodo sensoriale
“modulare” sviluppato. In particolare, la nuova piattaforma è stata utilizzata
all’interno di un applicazione reale per il monitoraggio di una linea di
produzione al fine di determinare gli indici di prestazione dell’impianto. Per
quanto riguarda l’integrazione dei simulatori per le WSN all’interno del processo
di prototipazione rapida, è stato sviluppato un modulo software, chiamato
GILOO (Graphical Integration of Labview and COOJA). Questo permette di
progettare e debuggare politiche di monitoraggio e controllo all’interno sia di scenari simulati che reali utilizzando. Inoltre, un altro modulo software è stato sviluppato per il simulatore Cross-Levels COOJA al fine di aggiungere ulteriori
funzionalità all’interfaccia di test e inoltre per collegare il livello fisico emulato
dei nodi con una connessione esterna al simulatore e interagire con esso per
politiche di controllo
The application of diffusion gradient method (DGT) for ecological risk assessment of natural and artificial matrixes
No full textIl lavoro presenta le attività condotte per studiare, nell'ambito della valutazione di rischio ambientale, un metodo che descriva quantitativamente la mobilità di inquinanti organici persistenti nella fase solida del suolo e dei sedimenti.
Il lavoro ha implicato la progettazione e la realizzazione di una sonda passiva in grado di campionare per diffusione le molecole organiche (Organic Diffusive Probe, ODP). La sonda ODP riproduce le condizioni necessarie per attuare la tecnica del gradiente diffusivo su strato sottile (Diffusion Gradients in Thin-film, DGT) ed è stata progettata adattando lo schema della sonda DGT, originarialmente pensata per il campionamento dei metalli pesanti. Le principali modifiche sono quelle relative ai materiali utilizzabili, come recettori dei contaminanti e come riempimento dello strato diffusivo, e all'aspetto esteriore della sonda.
La sonda è stata calibrata usando carbone attivo come materiale recettore. Quindi, sono stati studiati sia l'influenza della geometria della sonda (rapporto superficie/spessore diffusivo) che quella dei parametri chimicofisici del suolo sull'adsorbimento degli inquinanti organici. È stata anche presa in esame l'influenza delle diverse concentrazioni di inquinante a parità di suolo e di suoli con diverse proprietà chimicofisiche a parità di concentrazione inquinante. I risultati mostrano la fattibilità dell'applicazione della tecnica DGT alla valutazione del rischio ambientale da inquinanti organici persistenti.
La ricerca ha infine preso in considerazione l'applicazione della sonda su due casi studio di suolo e sedimento. Il primo ha esaminato campioni di suolo provenienti dal sito contaminato dell'impianto di coke della Novolipetsk Steel. Nel secondo la tecnica DGT è stata applicata all'analisi di Idrocarburi Policiclici Aromatici su sedimenti marini dell'Adriatico. I risultati confermano la possiblità di applicare la sonda per la misura della frazione organica labile nel suolo e nel sedimento
Paesaggio e modelli di ruralità: una chiave di lettura del territorio Marche
No full textIl tema dell’indagine intrapresa riguarda il paesaggio e le sue trasformazioni
in seguito al consumo e all’utilizzo indiscriminato del territorio in
cui viviamo. All’interno di questo processo, un significato rilevante viene
assunto dal ruolo del paesaggio rurale nel contesto insediativo.
Questa ricerca intende proporre un nuovo approccio alla lettura del
territorio, con riferimento al caso studio Marche, inteso non solo come
strumento conoscitivo, ma anche come base progettuale utile al raggiungimento
di criteri di qualità del paesaggio e dell’ambiente. L’analisi si
arricchisce di nuovi approcci che tengono conto della sua complessità
in toto, assegnando al paesaggio il significato di patrimonio, in quanto
grande risorsa non adeguatamente tutelata e valorizzata.
Il lavoro si svolge attraverso la realizzazione di una sorta di “abaco dei
paesaggi rurali” o “modelli di ruralità”, che rendono immediatamente
riconoscibile quella porzione di territorio in cui si sovrappongono le
“classiche” componenti naturale ed antropica, più quella percettiva, che
organizza la struttura di quel particolare tassello.
In ciascuno coesistono quell’insieme di caratteri e segni che hanno dato
origine ad una certa struttura tradizionale (preesistenze), insieme a tutta
una serie di nuovi elementi (trasformazioni).
I modelli riflettono le diverse nature del rapporto paesaggio/morfologia/
ruralità/insediamento, e proprio questi rappresentano i campioni su cui
si applica la metodologia basata sulla lettura e interpretazione critica del
ruolo della ruralità e delle sue trasformazioni nel concetto contemporaneo
di paesaggio.
Questa fase permette di individuare delle “regole” di trasformazione del
territorio che consentano di superare la discrasia in atto tra norma teorica
e azione progettuale. Da qui prende vita il progetto, inteso come strumento
attraverso il quale affrontare le problematiche e attuare modifiche in
grado di misurarsi con i caratteri e le specificità del territorio che investono
Elementi genetici mobili in Streptococcus agalactiae: varietà, mobilità e contributo alla diffusione dell’antibiotico-resistenza.
No full textL’importanza clinica di Streptococcus agalactiae [β-haemolytic group B streptococci (GBS)], caratteristicamente associato a gravi infezioni neonatali, è andata aumentando negli ultimi decenni, sia in termini epidemiologici che di emergenza e diffusione della resistenza ad antibiotici di seconda linea, come macrolidi e lincosamidi.
Lo studio ha preso in considerazione 225 isolati clinici di GBS, allo scopo di valutarne la resistenza ai macrolidi e alla tetraciclina dal punto di vista sia fenotipico che molecolare, focalizzando l’attenzione sugli elementi genetici associati, soprattutto quelli definiti ‘elementi integrativi e coniugativi’ (ICE). Nell’ambito dei ceppi tetraciclino-resistenti sono stati individuati due trasposoni coniugativi che veicolano il gene tet(M): il ben noto e diffuso Tn916, e Tn5801, identificato in Staphylococcus aureus ma non ancora descritto in GBS. Dal momento che tale elemento è stato trovato in quasi un terzo dei ceppi analizzati, è stato caratterizzato in dettaglio e denominato Tn5801.Sag.
La distribuzione degli elementi genetici riscontrata tra i ceppi eritromicino-resistenti riflette la varietà degli ICE di S. agalactiae e suggerisce un interscambio genetico nell’ambito degli streptococchi.
Accanto ad elementi già noti anche in GBS, come Tn3872, sono stati identificati e caratterizzati nuovi ICE descritti in precedenza solo in S. pyogenes come (i) ICESp1116, responsabile della diffusione di erm(B), e (ii) ICE10750-RD.2, ICESp1108, e ICESp2907 che veicolano erm(TR). Quest’ultimo, in particolare, è stato designato ICE2907.Sag poiché era associato a un diverso elemento mosaico. Sono stati evidenziati anche nuovi elementi genetici la cui caratterizzazione è in corso.
Lo studio è stato completato valutando la trasferibilità degli elementi individuati mediante esperimenti di coniugazione.
Questi dati sottolineano l’importanza degli ICE nella variabilità genetica dei differenti isolati di S. agalactiae ed evidenziano il contributo dello scambio genico orizzontale nell’evoluzione del suo genoma e nell’adattamento all’ambiente
Advancend algorithms for sound reproduction enhancement in portable multimedia devices
No full textIn questa tesi e' stato svolto uno studio sulle problematiche relative alla riproduzione audio nel contesto dei sistemi mobile. Le tematiche principali di studio riguardano la spazializzazione, il miglioramento della riproduzione delle basse frequenze e tecniche avanzate di equalizzazione acustica ambientale.
Il lavoro puo essere diviso in due parti. Nella prima parte, e' stato illustrato un sistema acustico integrato per sistemi mobili. Le difficolta incontrate in questo contesto sono dovute essenzialmente alle ridotte capacita di calcolo e dalle dimensioni fisiche degli altoparlanti.
Lo scopo principale e' stato di sviluppare una architettura di algoritmi avanzati volta a migliorare l'esperienza acustica con un basso costo computazionale. Essa e' composta da tre componenti quali un cancellatore di crosstalk, un equalizzatore multipunto avanzato ed un sistema di miglioramento della riproduzione delle basse frequenze.
Nella seconda parte del lavoro e' stato condotto uno studio sugli equalizzatori grafici. Sono state studiate due strategie di ottimizzazione partendo da un equalizzatore a banchi filtri FIR ad alte prestazioni; esse consistono nella sostituzione del filtro prototipo FIR con due filtri IIR approssimanti, mantenendo la qualita complessiva originale. Dopo uno studio teorico, il lavoro si e' concentrato sull'implementazione degli approcci proposti. Per il sistema audio integrato, sono state realizzate le implementazioni iOS ed Android; per gli equalizzatori grafici ottimizzati l'implementazione e' stata realizzata in ambiente NU-Tech.
Una sessione di test e' stata condotta per ottenere una valutazione delle prestazioni. L'implementazione del sistema audio integrato e' stata testata utilizzando test sia oggettivi che soggettivi. Per quanto concerne gli equalizzatori grafici ottimizzati proposti sono state valutate le prestazioni sia in termini di banda che di complessita computazionale
Dallo stress lavoro correlato al burnout negli operatori sanitari: studio pilota per la valutazione di un protocollo di ricerca
No full textDALLO STRESS LAVORO CORRELATO AL BURNOUT NEGLI OPERATORI SANITARI: STUDIO PILOTA PER LA VALUTAZIONE DI UN PROTOCOLLO DI RICERCA
Dr. Simone Borsetti*
* Psicologo – Psicoterapeuta, Clinica di Medicina del Lavoro, Dipartimento di Scienze Cliniche e Molecolari, Università Politecnica delle Marche, Italia
PAROLE CHIAVE: Stress lavoro-correlato; burnout; caratteristiche di personalità; operatori sanitari
RIASSUNTO
“Dallo stress lavoro correlato al burnout negli operatori sanitari: studio pilota per la valutazione di un protocollo di ricerca”. Introduzione: Numerosi sono gli studi sullo stress e sul burnout ed altrettanto diffuse sono ormai le ricerche sullo stress lavoro correlato in vari ambiti occupazionali. Anche le ricerche più accreditate non permettono però di valutare quanto la personalità influisca positivamente o negativamente nella percezione dello stress, collegando i tratti personologici agli effetti dell’esposizione allo stress. Né spesso si è preso in adeguata considerazione il fattore extra-lavorativo che può affiancarsi ai fattori di stress occupazionali, diventando un moltiplicatore od, al contrario, un fattore di protezione. Gli studi finora effettuati si sono limitati a valutare segmenti separati del fenomeno (lo stress lavoro- correlato, il burnout di certi operatori ecc.) che è invece multidimensionale ed ciascun elemento è strettamente collegato all’altro in un equilibrio dinamico.
Manca in letteratura una ricerca che si estenda contemporaneamente in più direzioni e che permetta di esaminare le possibili correlazioni di fattori lavorativi, extra-lavorativi, ambientali, relazionali e psicologici.
Obiettivi e Metodi: In assenza di lavori che permettano di effettuare un’adeguata sintesi ed analisi delle correlazioni dei fattori succitati, l’obiettivo di questo studio pilota è di valutare quantomeno l’efficacia di una metodologia e l’adeguatezza degli strumenti di rilevazione per raggiungere tale obiettivo.
Risultati: Dare un contributo alla soluzione di alcuni interrogativi che ruotano intorno allo stress lavoro-correlato, quali il peso e l’interazione dei diversi fattori nel determinismo del disagio dell’operatore fino alla comparsa di quadri clinici o di burnout.
Conclusioni: Dallo studio emerge la molteplicità dei fattori implicati nello stress lavoro-correlato e nel fenomeno del burnout e l’utilità di uno strumento d’indagine multidimensionale per la loro diagnosi e per la successiva programmazione d’interventi di gestione dei disagi dei lavoratori
Measurement of physiological parameters in the human body by non-contact technique: Laser Doppler Vibrometry
No full textLa misura senza contatto di segnali fisiologici e vitali ѐ uno dei fattori di maggior rilievo per la strumentazione biomedicale di nuova generazione. I metodi di misura con contatto di parametri fisiologici presentano dei limiti come l’invasività con la pelle, l’impossibilità di poter applicare gli elettrodi in particolari regioni corporee o in parti del corpo ristrette ed ѐ necessaria la collaborazione del soggetto. Per queste ragioni la Vibrometria Laser Doppler (LDV) ѐ stata introdotta per acquisire segnali associati all’attività biologica del corpo umano, per eliminare il contatto con la pelle e per rendere le prove più semplici.
Questa tesi di dottorato si focalizza sull’utilizzo dell’LDV per la misura dell’attività cardiovascolare e muscolare in quanto sono parametri che permettono una valutazione dello stato di salute ed emozionale del soggetto sotto esame. Infatti, nella pratica clinica e giornaliera ѐ fondamentale la valutazione dei segnali vitali ed emozionali e la tecnologia LDV ha la capacità di misurare i movimenti vibrazionali della superficie corporea senza contatto, con una elevata sensibilità di acquisizione e ad una distanza notevole.
Questo lavoro ha lo scopo di esplorare e dimostrare le capacità della Vibrometria Laser Doppler nel misurare la frequenza cardiaca con una incertezza di ± 9 ms rispetto alla tecnica convenzionale (elettrocardiografia) ed altri parametri cardiovascolari puntando il fascio laser sulla carotide.
Infine, LDV viene usato anche per la misura delle proprietà di contrazione muscolare dei grandi e piccoli muscoli (muscoli facciali) con una accuratezza elevata sempre in confronto alla tecnica considerata gold standard (elettromiografia di superficie).
La tecnica LDV, senza contatto, può dunque sostituire le tecnologie convenzionali, più invasive che richiedono l’applicazione di sensori sulla pelle del paziente e in questo modo si possono ottenere misurazioni di parametri cardiovascolari e muscolari completamente senza contatto andando a migliorare la qualità delle prove come interrogatori, controlli di sicurezza, controlli clinici e programmi di riabilitazione
La giustizia sportiva
No full textLo studio analizza gli aspetti della disciplina del diritto sportivo con particolare riferimento alla materia della giustizia. La crescente rilevanza sociale che lo sport ha assunto nel corso del tempo ha imposto di inquadrare tale fenomeno anche e soprattutto da un punto di vista giuridico.
Recentemente, lo sport, lungi dal rappresentare i valori educativi di decoubertiana memoria, sembra piegarsi alle logiche del guadagno e dei grandi interessi economici che lo riguardano, entrando in perenne conflitto con l’ordinamento giuridico dello Stato. I difficili rapporti tra diritto sportivo e ordinamento giuridico riguardano, in particolare, il tema della giustizia e della risoluzione delle questioni sportive. In particolare, la legge 17 ottobre 2003, n. 280, ha rappresentato un primo tentativo di regolamentazione del fenomeno; tuttavia, nonostante la norma abbia contribuito a delimitare gli esatti confini della giurisdizione domestica, andando a sancire quali fossero le controversie sportive «rilevanti» da quelle «irrilevanti» per l’ordinamento giuridico, di fatto, non ha risolto i problemi tanto che il legislatore continua, a distanza di anni, ad intervenire continuamente sul tema. L’indagine, infine, approfondisce l’istituto dell’arbitrato quale sistema alternativo di risoluzione delle controversie sportive. La scelta di ricorrere all’arbitrato nello sport è stata da sempre giustificata in ragione della sua celerità decisoria tale da garantire lo svolgimento periodico delle attività sportive. Il ruolo dell’arbitrato, oggi, è messo in discussione dalla riforma della giustizia sportiva del 2014, promossa dal C.O .N.I., che ha modificato i principali organi arbitrali dello sport e ha imposto il ricorso a tale istituto solamente per la risoluzione di particolari questioni di natura patrimoniale. La dottrina sembra orientarsi verso una totale «indifferenza» nei confronti dell’istituto arbitrale posto che le questioni strettamente sportive sono riservate alla giurisdizione domestica mentre le altre sono devolute alla giurisdizione del giudice ordinario ed amministrativo
The determinants of intergovernmental transfers allocation in Albania: looking beyond the principles of normative public economics
No full textVenendo da una lunga tradizione di un'economia pianificata, l'Albania sta ancora vivendo un fragile
processo di decentramento fiscale. Essendo un'economia in transizione, sotto forti differenze
strutturali, le giurisdizioni locali del paese sono ancora finanziariamente molto dipendenti dai
trasferimenti intergovernativi. Teorie normative richiedono un uso prudente e rigoroso del sistema
dei transferimenti, guidata da principi di equità ed efficienza, al fine di ridurre gli squilibri
orizzontali.
Questa tesi di ricerca si propone di esplorare in che misura il sistema del transferimenti
intergovernativi è guidato da principi normativi di equità e di efficienza o è influenzato da fattori
informali. L'approccio empirico consiste nell’utilizo di metodi quantitativi e qualitativi per testare
teorie di economia pubblica e discelta pubblica per il caso albanese. Le analisi sono svolte sulla
base di dati secondari (nel periodo 2004-2011) e primari (sulla base di interviste fatte a sindaci per
il periodo 2011-2013).
Il ruolo del governo centrale e di quello locale viene analizzato per valutare le determinanti delle
relazioni fiscali intergovernative. Il risultato conferma l'esistenza di un governo centrale
opportunistico che utilizza tatticamente i trasferimenti intergovernativi, soprattutto durante gli
anni delle elezioni. Il governo centrale fa uso di differenti strategie durante il processo di
allocazione del transferimenti condizionati rispetto a quelli incondizionati. Tali comportamenti
indeboliscono l’obiettivo di equita ed efficienza dei trasferimenti e compromettono la solidità degli
strumenti fiscali.
Il ruolo dei politici locali è peculiare, in particolare ad influire su un altro tipo di trasferimento, il
Fondo di Sviluppo Regionale (FSR). Al fine di massimizare la probabilità di ottenere fondi di
investimento, i sindaci uttilizano i lore pottere di network e le tattiche informali spinti dalla
pressione elettorale e da una concorrenza impari e politicamente influenzabile del processo di
assegnazione del FSR.
La ricerca mette in discussione la grave e trascurata influenza dei fallimenti istituzionali relativi ai
regimi di perequazione fiscale. Invita a considerazioni di scelta pubblica, e sottolinea l'importanza
di salvaguardare interventi per migliorare la potenza di bilanciamento degli strumenti fiscali in
un'economia in transizione
Probiotic administration as emerging biotechnology to improve the development, growth and metabolism of aquatic organism
No full textI probiotici vengono definiti dalla FAO e dalla WHO come “organismi vivi che, se somministrati in quantità adeguata, apportano beneficio alla salute dell'ospite”. Per tale ragione, negli ultimi anni, essi sono stati ampiamente impiegati sia in campo biomedico sia in acquacoltura, come potenziali agenti bio-terapeutici nella cura di molte malattie e al fine di migliorare lo sviluppo dell’organismo allevato. Numerose ricerche scientifiche effettuate negli ultimi decenni hanno ampliato le conoscenze sulle funzioni dell’intestino, ponendo l’attenzione, in particolare, sul microbiota intestinale, la cui composizione e la cui attività influenzano le funzioni metaboliche e l’omeostasi dell’ospite. Pertanto, il microbiota intestinale è stato definito un vero e proprio organo metabolicamente attivo, molto importante per la salute dell’organismo. Recentemente, numerosi studi hanno messo in evidenza che una composizione alterata del microbiota intestinale, caratterizzata da riduzione di batteri benefici e aumento di batteri pro-infiammatori e patogeni, può essere implicata nello sviluppo di obesità, di resistenza all'insulina e di diabete, sia nell’uomo che nei roditori; tuttavia i meccanismi sottesi a tali disordini non sono ancora del tutto noti. I risultati finora ottenuti hanno evidenziato i numerosi effetti positivi esercitati dai probiotici, i quali, grazie alla loro interazione con il microbiota intestinale e con le cellule dell’intestino e alla produzione di metaboliti derivanti dalla loro attività microbica, sono in grado di controllare l’omeostasi energetica e di migliorare il benessere dell’ospite. La presente tesi di Dottorato è volta a determinare il ruolo del probiotico Lactobacillus rhamnosus IMC 501 nella regolazione di segnali coinvolti nel metabolismo lipidico, nel metabolismo del glucosio, nel metabolismo osseo e nell’appetito, attraverso la modulazione del microbiota intestinale, in zebrafish.
Zebrafish (Danio rerio) è un modello ampiamente utilizzato in ambito biomedico grazie all’alta sintenia del suo genoma con quello umano, alla presenza di patologie che si incontrano anche nell’uomo e al completo sequenziamento del suo genoma; tali caratteristiche lo rendono un eccellente modello per lo studio della genetica e dello sviluppo, per la comprensione delle malattie umane e per lo screening di farmaci terapeutici.
Nel primo esperimento, embrioni di zebrafish provenienti dagli stessi parentali sono stati raccolti e mantenuti in vasche da 3 L in condizioni controllate (26-28 °C, fotoperiodo 12/12 L/D). Gli embrioni sono stati divisi in due vasche, un gruppo controllo e un gruppo trattato. Il gruppo controllo è stato alimento solo con dieta commerciale, mentre il gruppo trattato è stato alimentato con dieta commerciale e Lactobacillus rhamnosus IMC 501 alla concentrazione di 106 CFU ml-1 e successivamente, da entrambi i gruppi sperimentali sono state campionate larve a diversi stadi di sviluppo partendo da: 72 hpf (hatching), 96 hpf (hour post fertilization), 6 dpf (days post fertilization), 8 dpf.
Attraverso un approccio multidisciplinare è stato possibile valutare l’effetto del probiotico L. rhamnosus sul microbiota intestinale e sulla regolazione dei pathway che regolano metabolismo lipidico, glucidico e appetito.
Analisi di high-throughput sequence della regione V3 del 16s rDNA batterico effettuate sulle larve a 6 dpf e 8 dpf, hanno messo in evidenza la capacità del probiotico di indurre cambiamenti nella composizione del microbiota intestinale. Infatti il probiotico ha determinato un aumento di specie benefiche appartenenti al phylum Firmicutes (prevalentemente lactobacilli and Streptococcus thermophilus) e ha ridotto l’abbondanza di specie potenzialmente patogene appartenenti al phylum
Actinobacteria (in particolare Mycobacterium spp.), al phylum Proteobacteria (in particolare, Legionella, Plesiomonas and Pseudomonas) e ai phyla Fusobacteria, Planctomycetes, Bacteroides.
I cambiamenti nella composizione del microbiota intestinale avvenuti in seguito alla somministrazione di L. rhamnosus, hanno indotto una modulazione a livello trascrizionale di geni coinvolti nella regolazione del metabolismo lipidico, glucidico e dell’appetito. In particolare, per quanto riguarda il metabolismo lipidico, i risultati ottenuti mediante analisi biomolecolari, hanno riportato una riduzione significativa dell’espressione dei geni fit2, agpat4 e dgat2, i cui prodotti sono coinvolti nella produzione di trigliceridi ed un aumento significativo dei livelli di espressione di mgll, il cui prodotto è un enzima coinvolto nell’idrolisi dei trigliceridi. Inoltre il probiotico ha ridotto significativamente i livelli di espressione di hnf4α coinvolto nella produzione del colesterolo. Infine, nelle larve trattate con probiotico, è stato registrato un significativo aumento dei livelli di espressione di cck, coinvolto nella contrazione della cistifellea e nel rilascio di bile, implicata nell’emulsificazione dei grassi. Per quanto concerne il metabolismo glucidico, i risultati ottenuti hanno evidenziato un aumento significativo dei livelli di espressione genica di nucb2/nesftain-1 glp-1 e pre-pro-insulin coinvolti nella riduzione del glucosio nel sangue.
Inoltre, i dati ottenuti hanno messo in evidenza la capacità del probiotico di modulare l’appetito. Infatti, è stata riscontrata una riduzione significativa dei livelli di espressione di geni oressizzanti come cb1, npy e goat, e un aumento significativo dei livelli di espressione di geni anoressizzanti leptin e mc4r.
In aggiunta, i dati ottenuti da analisi di cromatografia in fase liquida ad elevate prestazioni (HPLC), condotte su larve a 6 dpf, hanno messo in evidenza una diminuzione significativa del contenuto totale di trigliceridi e colesterolo nei trattati con probiotico rispetto al controllo. Grazie all’utilizzo dei fluorofori BODIPY 505/515 e BODIPY D3828, che mettono rispettivamente in evidenza acidi grassi non polari e acidi grassi a catena corta, è stato osservato, nelle larve a 6 dpf trattate con probiotico, un aumento significativo del contenuto di acidi grassi non polari nella cistifellea e, nelle larve a 8 dpf trattate con probiotico, un aumento di acidi grassi a catena corta, sia nella cistifellea che nell’intestino.
Le immagini di intestini di larve allo stadio di sviluppo a 6 dpf e a 8 dpf ottenute al microscopio a trasmissione (TEM) hanno rilevato la capacità del probiotico di modificare l’architettura dell’epitelio intestinale; infatti è stato riscontrato un aumento significativo della lunghezza degli enterociti e dei microvilli, che ha determinato un incremento della superficie di assorbimento intestinale e una diminuzione della quantità di gocce lipidiche.
In aggiunta, a 8 dpf è stato registrato un aumento significativo della lunghezza delle larve trattate con probiotico, mentre un incremento significativo del peso è stato rilevato sia a 6 dpf che 8 dpf.
Nel secondo esperimento, embrioni di zebrafish sono stati divisi in due vasche, un gruppo controllo e un gruppo trattato. Il gruppo controllo è stato alimentato solo con dieta commerciale, mentre il gruppo trattato è stato alimentato con dieta commerciale e Lactobacillus rhamnosus IMC 501 alla concentrazione di 106 CFU ml-1 e, successivamente, da entrambi i gruppi sperimentali sono state campionate larve a diversi stadi di sviluppo, partendo da 9 dpf, 16 dpf, 23 dpf.
I risultati morfologici ed istochimici hanno mostrato la capacità di L. rhamnosus di accelerare la formazione delle ossa attraverso un aumento significativo dell'espressione di geni chiave coinvolti nella ossificazione, come runx2, sp7, mgp, gla e bglap, e attraverso la riduzione significativa dei livelli di espressione del sost, inibitore della formazione dell’osso. I dati ottenuti mediante analisi di Western blott hanno messo in evidenza, nelle larve trattate con il probiotico, un aumento delle MAP-chinasi 1 e 3
(Mapk1 e Mapk3), coinvolte nella differenziazione di osteoblasti e di osteociti. In particolare, si è registrato un aumento significativo di Mapk1 a partire da 16 dpf e di Mapk3 a 23 dpf.
Per condurre il terzo esperimento, sono state formulate diete contenti diverse percentuali di lipidi (15%, 10% e 5%). La dieta con il 15% di lipidi supera la quantità di grassi necessaria a soddisfare i requisiti energetici del pesce, mentre la dieta con il 10% di lipidi è isocalorica e fornisce la giusta quantità di lipidi necessari a soddisfare il fabbisogno energetico; la dieta con 5% di lipidi, infine, rappresenta una dieta ipocalorica con percentuale di lipidi minore rispetto a quella sufficiente a garantire il corretto fabbisogno energetico. Ad ogni dieta è stato aggiunto il probiotico L. rhamnosus, in questo modo sono state ottenute sei diete differenti (15%, 10%, 5% e 15% + L. rhamnosus, 10% + L. rhamnosus, 5% + L. rhamnosus). Adulti di zebrafish sono stati alimentati ad libitum due volte al giorno per un mese, quindi sono stati campionati. Attraverso uno studio multidisciplinare è stato possibile valutare le proprietà ipolipidemiche del probiotico L. rhamnosus su zebrafish alimentato con diete contenenti diversa percentuale lipidica, e valutare come il diverso contenuto lipidico nelle diete influenza il microbiota intestinale. I risultati ottenuti da analisi biomolecolari hanno dimostrato la capacità del probiotico di modulare significativamente i livelli di espressione di geni coinvolti nella regolazione del metabolismo lipidico e dell’appetito. Infatti, il probiotico, nei pesci alimentati con 15%, 10% e 5% di lipidi, ha indotto riduzioni significative a livello trascrizionale di hnf4α e npcl1a1, il primo coinvolto nella produzione di colesterolo e il secondo coinvolto nell’uptake di lipidi da parte degli enterociti. Inoltre, L. rhamnosus, nei pesci alimentati con il 15% e il 10% di lipidi, ha agito determinando un aumento significativo dei livelli di espressione di geni anoressigenici come nucb2/nesfatin-1, glp-1 e diminuendo significativamente il gene oressizante npy, suggerendo un ruolo importante del probiotico nel controllo dell’appetito.
Immagini, ottenute al TEM, di intestini di zebrafish alimentati con diete contenenti il 15% e 10% di lipidi, hanno messo in evidenza che un eccessivo contenuto di lipidi nella dieta determina un grave stato di infiammazione intestinale che aumenta l’infiltrazione di popolazioni di granulociti e macrofagi nell’epitelio dell’intestino. Tuttavia, attraverso l’analisi di ulteriori immagini al TEM, relative ad intestini di zebrafish alimentati con le stesse diete (15% e 10%) arricchite con il probiotico, è stata evidenziata una minor presenza di granulociti e macrofagi, e ciò ha consentito di mettere in luce la capacità del probiotico di attenuare lo stato infiammatorio nell’intestino, causato dall’elevato contenuto di grassi nelle diete.
Infine, è stata registrata una diminuzione significativa del peso di zebrafish alimentati con le diete contenti 15% e 10% di lipidi arricchite con il probiotico, rispetto ai gruppi alimentati con diete prive di probiotico, mentre il probiotico non ha determinato nessun effetto significativo sul peso di zebrafish alimentati con il 5% di lipidi. Sono state inoltre effettuate analisi high-throughput sequence e di HPLC, le prime al fine di valutare il cambiamento del microbiota intestinale, le seconde affinché possano essere valutate le differenze in contenuto di trigliceridi e colesterolo nei pesci i quali sono stati alimentati con diete a diverso profilo lipidico e ai quali è stato somministrato probiotico. I risultati ottenuti nella presente tesi di Dottorato contribuiscono a chiarire il ruolo svolto dai probiotici sul microbiota intestinale di zebrafish, mettendo in luce un nuovo network di geni attraverso il quale il probiotico espleta una funzione ipolipidemica e ipoglicemica e di riduzione dell’appetito, nonché di accelerazione della formazione delle ossa. I risultati qui descritti potrebbero avere validità scientifica diversa: se da un lato rappresentano un punto di partenza per futuri studi sul metabolismo e potrebbero evidenziare un nuovo ruolo potenziale per il probiotico nel trattamento di disturbi metabolici, dall'altro essi forniscono una visione utile per biotecnologie sostenibili, applicabili per un aumento della produttività del settore dell'acquacoltura e maricoltura