I principali argomenti affrontati da Bellavite e dal suo gruppo di ricerca sono stati i seguenti (per brevità si riportano solo le pubblicazioni più significative, in ordine alfabetico):
- Biochimica e la patologia dei fagociti (neutrofili, monociti e macrofagi). Si tratta del filone iniziale e tradizionale dei suoi studi, in quanto sin dal tempo della tesi di laurea si è dedicato allo studio del metabolismo ossidativo di queste cellule, focalizzandosi sulla caratterizzazione dei sistemi che generano i radicali liberi dell’ossigeno(Rossi, Dri et al. 1979). Ha portato avanti lo studio delle basi molecolari e dei meccanismi di trasduzione del segnale mediante i quali il sistema metabolico dei fagociti viene attivato, identificando vari meccanismi del funzionamento della catena di trasporto di elettroni e misurando le componenti dell’enzima in neutrofili e macrofagi (Bellavite, Berton et al. 1980;Bellavite, Berton et al. 1981;Bellavite, Cross et al. 1983;Bellavite, Serra et al. 1983). Nel periodo di lavoro presso il centro di biotecnologie di Cranfield (Inghilterra) si è dedicato al clonaggio del cDNA di una proteina della membrana presumibilmente associata al complesso ossidasico (Bellavite 1988). Al ritorno da tale periodo di ricerca, ha allestito la prima unità di ricerca in biologia molecolare attiva a Verona. Le conoscenze acquisite sui sistemi di attivazione e di trasduzione del metabolismo leucocitario hanno contribuito ad enunciare per la prima volta una teoria unitaria del meccanismo d'attivazione e della natura dell'enzima NADPH ossidasi (Bellavite, Bazzoni et al. 1990). Ha dimostrato inoltre per la prima volta che i sistemi di attivazione della adesione e del burst respiratorio sono notevolmente dissociabili (Bellavite, Chirumbolo et al. 1992), ha indagato i meccanismi di priming leucocitario e di risposte ad agonisti ed antagonisti fisiologici e batterici(Bellavite, Chirumbolo et al. 1993a;Bellavite, Chirumbolo et al. 1993b). Ha caratterizzato anche i cambiamenti indotti nei sistemi di trasduzione e nella NADPH ossidasi a seguito della migrazione in vivo nel focolaio infiammatorio con la tecnica della cosiddetta "finestra cutanea"(Bellavite, Carletto et al. 1994;Biasi, Bambara et al. 1993), l'effetto della migrazione leucocitaria sulla composizione in acidi grassi della membrana e l’effetto della dieta ricca di olio di pesce e fosfatidilcolina sulla funzionalità leucocitaria e piastrinica (Bellavite, Guarani et al. 1995;Guarini, Bellavite et al. 1998). E' stato tra i primi a scrivere in modo organico e allo stesso tempo critico sulle nuove prospettive offerte dalle citochine in medicina e farmacologia.
- Messa a punto di nuove metodiche laboratoristiche di indagine della funzione leucocitaria e piastrinica. Proseguendo un filone di ricerca perseguito già nei primi anni di impegno in laboratorio, l'Autore col suo gruppo ha cercato di rendere sempre più sensibili, affidabili e versatili le metodologie con cui si valuta, a scopo di ricerca e di diagnostica clinica, la capacità dei leucociti di produrre radicali liberi e anche di aderire a particolari superfici. Ha inventato e brevettato un micrometodo su sangue intero, per la misura simultanea della produzione di superossido e della capacità opsonizzante del plasma (Bellavite, Dri et al. 1983), che è stato anche brevettato e è ancora utilizzato da altri sia nella diagnostica sia nella ricerca in questo campo. In collaborazione con altri, ma fornendo sempre un contributo di materiali e di idee diretto e determinante, ha utilizzato la tecnologia dei biosensori per la valutazione della produzione del superossido liberato dalla NADPH ossidasi dei neutrofili (McNeil, Smith et al. 1989), la fotometria con sistemi automatizzati per la produzione di acqua ossigenata da parte delle stesse cellule (Negri, Bellavite et al. 1991) e la tecnologia citometrica per la misura dell'aggregazione e della polarizzazione dei neurofili (Lippi, Bellavite et al. 1994;Lippi, Schinella et al. 1994). Nel suo laboratorio Bellavite ha sviluppato nuovo e particolarmente sensibili test (micrometodo su piastre a 96 pozzetti) per l’adesione leucocitaria e piastrinica (Bellavite, Andrioli et al. 1994), con cui si è potuto evidenziare il ruolo della lipoproteina a nell'adesione piastrinica e che ha avuto inoltre numerose applicazioni sperimentali in campo clinico e farmacologico (v. sotto). Ancora, Bellavite col suo gruppo ha messo a punto una nuova metodica per la valutazione del potere antiossidante totale del plasma(Lussignoli, Fraccaroli et al. 1999). I più recenti avanzamenti metodologici si sono avuti grazie alla messa a punto, in collaborazione con gli immunologi, di un nuovo approccio citofluorimetrico allo studio della attivazione dei granulociti basofili del sangue umano (Chirumbolo, Vella et al. 2008) e di un metodo multiparametrico di analisi della tipizzazione linfocitaria (Ortolani, Bellavite et al. 2010).
- Studio della funzionalità leucocitaria e piastrinica in soggetti in diverse condizioni fisiopatologiche.Bellavite, attivando e promuovendo molte collaborazioni con vari gruppi della Facoltà di Medicina di Verona ed esterni, ha sempre cercato di trovare le applicazioni pratiche degli studi di laboratorio e sperimentali a livello di patologia umana. Le metodiche di analisi messe a punto dal suo gruppo sono state utilizzate in molti modelli fisiopatologici e patologie umane in cui sono coinvolti i meccanismi dell’infiammazione e/o i radicali liberi dell’ossigeno: malattia granulomatosa cronica (D'Amelio, Bellavite et al. 1984), fibrosi cistica, in cui si è dimostrato un aumento primitivo dell'enzima alfa-glucosidasi; leucemie, in cui si è dimostrata l'esistenza di sottopopolazioni immature ma funzionalmente attive e disregolate nella produzione dei radicali; ustioni severe, in cui si sono valutati accuratamente l'attivazione in vivo dei leucociti ed il rilascio di elastasi; malattie reumatiche, in cui si è dimostrato il fenomeno del "priming" ex vivo del metabolismo leucocitario ed un aumento di migrazione leucocitaria, limitatamente alla malatia di Behcet; sportivi sottoposti a varie prove da sforzo; soggetti di diversa età ed in particolare soggetti molto anziani in cui si è dimostrata una desensibilizzazione della risposta metabolica legata a sistemi cAMP-dipendenti; soggetti con immunodeficit post-chemioterapico in cui si è dimostrato un paradossale rischio di emorragia polmonare durante il periodo di circolo(Todeschini, Murari et al. 1999). Particolarmente importante è la dimostrazione di una differente produzione di radicali liberi in relazione alla composizione di acidi grassi della membrana dei leucociti (Bellavite et al 1995). Anche la funzionalità piastrinica è stata indagata col metodo sopra descritto in varie situazioni cliniche e fisiopatologiche, come soggetti affetti da ipertensione arteriosa, sportivi, diabetici, soggetti con il genotipo PlA2 del recettore del fibrinogeno (Andrioli, Minuz et al. 2000). Bellavite ha sempre curato che gli aspetti d'interesse clinico-laboratoristico delle sue ricerche costituissero un allargamento ed un approfondimento delle acquisizioni di biologia cellulare e molecolare. L'esperimento di natura costituito dalla patologia affiancato dall'analisi del meccanismo molecolare e cellulare ha permesso di evidenziare nuovi fenomeni e nuovi meccanismi, come ad esempio una forma di malattia granulomatosa con andamento relativamente benigno che interessa due gemelli, una forma di neutropenia legata a primario aumento dell'adesione leucocitaria e un meccanismo patogenetico della periodontite giovanile, in cui si è dimostrata l'esistenza di un difetto fattore-specifico nei leucociti, legato alla mancata o ridotta risposta al fMLP ma non ad altri agonisti (Biasi, Bambara et al. 1999).
- Studio del meccanismo d’azione di farmaci e altre sostanze biologicamente attive in modelli in vitro e in vivo.Nei modelli sperimentali da lui messi a punto e sopra descritti, Bellavite ha testato gli effetti di molti tipi di sostanze, utilizzate come sonde al fine di identificare i meccanismi cellulari soggetti a modulazione. Sui neutrofili, ha dimostrato gli effetti di inibitori delle proteasi, inibitori del metabolismo delle prostaglandine ed in particolare della lipoossigenasi, morfina, adenosina, colchicina, pentossifillina (Carletto, Biasi et al. 1997). Sulle piastrine, ha dimostrato gli effetti inibitori ex vivo della ticlopidina(Lechi, Gaino et al. 1998), mentre in vitro si sono visti gli effetti paradossali (pro-adesivi) del diclofenac e del flurbiprofene e si è dimostrato che i nitroderivati degli antiinfiammatori non-steroidei hanno meccanismi d'azione diversi dalle molecole originali (Lechi, Andrioli et al. 1996). Inoltre, vanno segnalati gli importanti studi condotti nel laboratorio di Bellavite sulle cellule ottenute da volontari sani sottoposti a diete diversificate per contenuto di acidi grassi: tale manipolazione dietetica induce significativi cambiamenti (in attivazione od inibizione a seconda della composizione) sia nei neutrofili (Guarini, Bellavite et al. 1998) che nelle piastrine (Andrioli, Carletto et al. 1999) . Più recentemente, il gruppo ha dimostrato un effetto recettore-specifico della quercetina (una sostanza naturale contenuta negli alimenti) sui basofili umani, suggerendo che essa possa svolgere un ruolo duplice: sia ridurre i sintomi da allergia, sia aumentare le difese contro le infezion (Chirumbolo, Conforti et al. 2010). Bellavite e il suo gruppo hanno prestato attenzione alla farmaco genomica, dimostrando per la prima volta che le piastrine dei soggetti portatori del polimorfismo piastrinico PlA2 hanno una sensibilità all’inibizione da acido acetilsalicilico circa 10 volte superiore ai soggetti normali (Andrioli, Minuz et al. 2000). In collaborazione con ricercatori dell'Istituto di Farmacologia e di Immunopatologia dell’Università di Verona, Bellavite ha indagato i meccanismi con cui si esercita l’induzione della tolleranza verso antigeni esogeni artritogenici nel ratto, dimostrando che basse dosi di micobatteri proteggono dall’artrite da adiuvante (Conforti, Lussignoli et al. 1997;Conforti, Lussignoli et al. 2001). Dagli anno 2007 in poi ha sviluppato un importante filone di studi sui modelli animali di studio del comportamento animale, con cui è riuscito a dimostrare in modo rigoroso e controllato un effetto dei medicinali omeopatici Gelsemium sempervirens e Ignatia amara, anche a diluizioni altissime (Magnani et al. 2009, 2010; Marzotto et al., 2011).
- Medicine complementari. Gli studi di Bellavite si sono poi rivolti anche alle medicine complementari (Fitoterapia, Medicine orientali, Omeopatia, Omotossicologia), un argomento di attualità e grande interesse sanitario, visto l’interesse della popolazione e la necessità di avere operatori sanitari qualificati. A seguito dell’attività svolta con l’Osservatorio per le Medicine Complementari, nel 2002 egli è stato chiamato a tenere la relazione magistrale al convegno nazionale di tutti gli Ordini dei Medici sul tema della possibile integrazione di diversi approcci medici (Bellavite and Pomari 2002). In questo filone Bellavite e il suo gruppo, in collaborazione anche con altri ricercatori, ha adottato un approccio critico e sperimentale. Ha utilizzato moderne strumentazioni elettroniche per valutare le correnti elettrotermiche emesse sui punti dell’agopuntura(Pontarollo, Rapacioli et al. 2010;Semizzi, Senna et al. 2002). In particolare per l’omeopatia ha contribuito a indagare il cosiddetto "principio di similitudine"( Bellavite, Ortolani et al. 2007), rielaborato in chiave moderna utilizzando sia modelli di laboratorio (Bellavite, Lussignoli et al. 1997), sia modelli animali (Bellavite, Conforti et al. 2006;Bertani, Lussignoli et al. 1999). Inoltre, anche a livello del laboratorio egli ha affrontato il tema delle cosiddette "alte diluizioni", giungendo a dimostrare che soluzioni altamente diluite di istamina (anche oltre il numero di Avogadro" sono dotate di una capacità regolativa sulla espressione di molecole di membrana (CD203c) dei basofili umani) (Chirumbolo, Brizzi et al. 2009) e che alte diluizioni di Gelsemium sempervirens sono efficaci nel modulare il comportamento dei topi modelli di ansietà validati e in condizioni di rigoroso doppio cieco(Bellavite, Magnani et al. 2009; Magnani, Conforti et al. 2010). Altri suoi studi su modelli murini di infiammazione hanno dato risultati più scarsi, ma sono stati ugualmente pubblicati in coerenza con l’indipendenza di giudizio necessaria al ricercatore (Conforti, Bellavite et al. 2007). Molto recentemente Bellavite ha partecipato ad un gruppo internazionale attivatosi per delineare la relazione tra ormesi (effetto positivo di piccole dosi di sostanze tossiche) e omeopatia, precisandone analogie e differenze(Bellavite, Chirumbolo et al. 2010). Senza limitarsi ai lavori di laboratorio, Bellavite ha offerto la sua disponibilità per effettuare le valutazioni statistiche di studi osservazionali di Società medico-scientifiche sui risultati delle terapie omeopatiche: le principali prove hanno riguardato la terapia della cefalea (Muscari-Tomaioli, Allegri et al. 2001) e della neuropatia diabetica (Pomposelli, Piasere et al. 2009). In generale, tutti questi studi osservazionali hanno dimostrato la fattibilità della terapia omeopatia e discreti miglioramenti nei sintomi e nei punteggi di qualità della vita (questionario SF36). Tutti gli esperti concordano che è necessario e raccomandabile che in questo campo controverso si eseguano più ricerche e di migliore qualità. È degno di nota il fatto che le sue idee sulla medicina integrata, esposte nel libro “Biodinamica, basi fisiopatologiche e tracce di metodo per una medicina integrata” (Bellavite 1998) già nel 1998, hanno precorso la acquisizione del concetto di integrazione nella medicina anglosassone (vedi: Rees L., Weil A. Integrated medicine. Brit. Med. J. 2001, 322: 119-120.) La sua competenza in questo campo gli è valsa anche la nomina da parte del Ministero della Sanità quale esperto nella Commissione Nazionale costituita ai sensi del D.Lvo 185/95 per regolamentare l’introduzione dei medicinali omeopatici nella farmacopea italiana, contribuendo ad un importante documento depositato al Ministero nel 2001 (vedi documento commissione). Nel 2003 è stato consultore della Commissione Affari Sociali del Parlamento per la Ricerca e la Didattica nelle medicine complementari. Nel 2005/7 ha pubblicato una rassegna su Evidence-based Complementary and Alternative Medicine, in sei puntate, in cui ha fatto il punto delle connessioni tra moderna immunologia e omeopatia. Per le sue acquisite competenze è stato invitato a tenere conferenze in vari Paesi tra cui Stati Uniti (NIH), India (Kolkata e Santiniketan), Brasile (Università di Rio de Janeiro).
- Studio di temi di base della Patologia Generale, Storia della Medicina, Filosofia della scienza e Bioetica. Oltre a trattare in forma di rassegne alcuni argomenti quali l’infiammazione ed i tumori, Bellavite ha sviluppato una serie di studi teorici e di modelli al calcolatore per illustrare i tipici comportamenti dei sistemi complessi e lontani dall’equilibrio (feed-back, reti, sistemi caotici e frattali). Insieme ad un gruppo di ricercatori e di medici, universitari ed extra-universitari, Bellavite ha sviluppato, in relazione a queste tematiche, vari argomenti che toccano la storia della medicina e l’epistemologia(Bellavite 2009;Bellavite, Conforti et al. 2005;Bellavite, Semizzi et al. 2001). Come sopra accennato, egli ha anche contribuito alla fondazione dell'Osservatorio per le Medicine Complementari (prima iniziativa del genere in Italia), approvato come attività di ricerca dall'Istituto di Chimica e Microscopia Clinica dell'Università di Verona il 17 dicembre 1997 e successivamente (2 marzo 1999) istituito come iniziativa dell'Ordine dei Medici Chirurghi Odontoiatri e dell'Università. Tale Osservatorio ha pubblicato per i tipi della Utet, a cura di vari autori tra cui Bellavite, un dossier sulle definizioni e le origini storiche di varie Medicine complementari (Bellavite, Conforti et al. 2000). In collaborazione con l’Osservatorio Medicine Complementari, la Associazione “Giovanni Scolaro” e la Associazione ”Medicina e Persona” ha curato la pubblicazione di un volume, con 11 capitoli di diversi autori, dal contenuto scientifico-etico-filosofico sul tema del dolore e delle cure palliative (A.A.V.V. 2005). L'attività di ricerca di Bellavite nel campo degli studi sulla complessità ed il caos (collegati anche al tema dell'integrazione ragionata dei vari approcci alla malattia) tende a rivalutare quel "pensiero sistemico" che rappresenta un opportuno riequilibrio della cultura biomedica rispetto alla biologia molecolare la quale costituisce indubbiamente oggi il paradigma dominante, fondamentale ma non da considerarsi esclusivo. Approccio riduzionistico-analitico ed approccio olistico-sintetico devono integrarsi al fine di un compiuta conoscenza della struttura e della funzione degli esseri viventi ed ancor più al fine della comprensione delle dinamiche patologiche. In sintesi, nel percorso scientifico e culturale di Bellavite si possono evidenziare due aspetti, tra loro complementari e in continuità: un primo filone dedicato a studi di base, con approfondimenti sui meccanismi molecolari e cellulari della fisiopatologia dei globuli bianchi e delle piastrine, mentre un secondo filone è dedicato maggiormente a studi applicativi nell'ambito delle patologie infiammatorie e vascolari ed al tentativo di valutare secondo criteri scientifici gli approcci terapeutici complementari.