METABOLITI REATTIVI
DELL’OSSIGENO
• Anione superossido O2-
• Perossido di idrogeno H2O2
• Radicale ossidrilico OH
Cause:
agenti fisici (radiazioni),
sostanze chimiche,
l’infiammazione,
l’invecchiamento
 ischemia/riperfusione
NADPH
O2
ossidasi +
(fagocitosi)
Radicale ossidrilico OH

radiolisi dell’acqua

Reazione di Fenton:
H2O2 + Fe2+  OH- + OH + Fe3+

Reazione di Haber-Weiss:
O2- + Fe3+ O2 + Fe2+
2O2- + 2H+  O2 + H2O2
OH- + OH + Fe3+
OH può agire su tutti i componenti della
cellula:
• Lipidi
perossidazione
alterazione
nella permeabilità delle membrane cellulari.
• Proteine. Si formano, a livello delle
proteine di membrana e non, ponti di
solfuro, che le denaturano, causando
alterazioni nella struttura e nella funzione
e l’apertura di canali ionici.
- S=S –
• DNA. Reazioni con la
timina producono
rotture nel filamento
di DNA
SOSTANZE TOSSICHE
• Azione diretta
• Azione indiretta
metaboliti
Proteine, fosfolipidi
Radicali liberi dell’O2
PIOMBO
• Bambini si contaminano mettendo in
bocca oggetti verniciati con vernici al
piombo (giocattoli, lettini…)
• Adulti si contaminano lavorando in
fabbriche dove viene utilizzato il piombo
(vernici, batterie…).
Acqua per tubature, gas di scarico
Pb + -SH
proteine
Mercurio
• minatori,
• lavoratori delle industrie utilizzanti il
mercurio (es. plastica, fertilizzanti),
• fabbricanti di cappelli (una volta)
• consumatori di pesce contaminato da
metilmercurio
effetti
• Sistema nervoso centrale (SNC):
mercurio organico causa tremiti, disturbi
mentali, riduzione del campo visivo,
perdita dell’udito, disartria (difficoltà di
parola).
• Rene:
mercurio inorganico causa necrosi
tubulare  oliguria  insufficienza renale.
RADIAZIONI
• radiazioni elettromagnetiche (propagano
energia con velocità uguale a quella della
luce);
• radiazioni corpuscolari (propagano
energia mediante particelle atomiche o
subatomiche fornite di alta velocità e
quindi di energia cinetica).
spettro delle radiazioni
elettromagnetiche
•




radiazioni corpuscolari:
particelle  (costituite da 4 nuclei di elio con
carica positiva),
particelle  (elettroni, con carica negativa),
protoni
neutroni
sorgenti di radiazioni
• sorgenti naturali esterne: radiazioni
cosmiche (sole) e terrestri (radiazioni
naturali prodotte da sostanze radioattive
presenti nella crosta terrestre, come
uranio, torio, radio).
• sorgenti naturali interne: isotopi
radioattivi dei vari elementi presenti in tutti
gli organismi viventi (K40, C14). Le
sostanze radioattive e gli isotopi perdono
energia e massa emettendo radiazioni di
vario tipo (decadimento nucleare): , , .
• sorgenti artificiali: utilizzate per scopi
scientifici, medici, industriali e bellici.
L’esposizione ambientale deriva dallo sviluppo
tecnologico (schermi dei televisori a colori, forni
a microonde, telefoni cellulari), dalla ricaduta
globale e dall’energia nucleare. L’esposizione
medica è dovuta alle tecniche radiologiche di
diagnosi e di terapia.
Onde radio e microonde
• effetti biologici delle onde radio
(interazioni tra il campo elettromagnetico delle
onde e quello prodotto dai tessuti):
livello cerebrale, con alterazioni del
comportamento e dei ritmi circadiani.
tumori cerebrali e leucemie? nella popolazione
vicino ai ripetitori di stazioni radio?
• effetti biologici delle microonde (tipo
termico -surriscaldamento)
occhi con alterazioni del cristallino (cataratta)
testicolo con oligospermia.
Radiazioni infrarosse
• effetto termico (Energia < 1 eV)
• lesioni al cristallino con sviluppo di
cataratta. I soffiatori di vetro sono le
persone maggiormente esposte a queste
radiazioni con conseguenti lesioni oculari.
Radiazioni ionizzanti
E (energia > 10 eV)
Atomo o molecola
e-
ione +
unità di misura: rad (radiation absorbed dose) o il gray (100
rad).
rad: energia effettivamente assorbita dal tessuto; dipende dalla
natura della radiazione e dal tipo di tessuto biologico.
Raggi X e 
Particelle α e β
LET (linear
energy transfer)
Efficacia biologica relativa (EBR):
 dipende dal numero di ionizzazioni e dal percorso nel
tessuto,
 aumenta con l’aumentare di LET e quindi è maggiore per 
e  che non per X e .
Meccanismi d’azione delle radiazioni
ionizzanti:
• livello molecolare:
 modo diretto (ionizzazione ed
eccitazione di proteine o acidi nucleici)
 modo indiretto (radicali liberi
dell’ossigeno, che derivano dalla
radiolisi dell’acqua)
• livello cellulare:
radiosensibilità
• Elevata (25-200 rad lesioni meno gravi, 300-800 rad
lesioni gravi). I tessuti sensibili sono quelli a rapido
rinnovamento come i linfonodi, il testicolo, l’ovaio, il
midollo osseo, l’intestino tenue.
• Media (300-1000 rad lesioni meno gravi, 700-2000 rad
lesioni gravi). I tessuti sensibili sono la cute, l’occhio, il
sistema vascolare.
• Bassa (400-2000 rad lesioni meno gravi, 1200-4000
rad lesioni gravi). I tessuti sensibili sono quelli a lento
rinnovamento come il polmone, il fegato, il rene.
Esposizione
– Esposizione lenta, cumulativa di tutto il
corpo. Tale esposizione è data dalla
radioattività naturale o trattamenti
diagnostici.
– Panirradiazione acuta. L’esposizione
improvvisa di tutto il corpo dà origine a
sindromi diverse a seconda della dose della
radiazione.
– Esposizione localizzata. Tale esposizione
è dovuta in genere a trattamenti terapeutici.
Effetti:
- acuti (necrosi dei tessuti
infiammatorio acuto)
- tardivi (cronici)
complicanze
non tumorali
processo
tumori (danni genetici in
cellule somatiche)
TUMORI
complicanze
non tumorali
• stenosi e fibrosi: conseguenza di un
processo infiammatorio in vari organi.
• malformazioni congenite derivano da
danni genetici verificatisi nei gameti:
microcefalia, riduzione della
crescita, ritardo mentale,
idrocefalo, cecità, spina
bifida, palatoschisi ecc..
Radiazioni con lunghezza d’onda nel
visibile
 Quando c’è l’oscurità completa, non maturano i
neuroni della corteccia occipitale e dei corpi
genicolati.
 Livelli intensi di illuminazione (eclissi, esplosioni
nucleari, laser) causano lesioni retiniche.
La luce nel visibile viene utilizzata per
degradare la bilirubina nel caso di ittero neonatale.
I neonati vengono esposti a lampade fluorescenti a
luce blu (420-480 nmetri) in quanto la bilirubina
essendo un composto giallo assorbe a 453 nmetri.
Radiazioni ultraviolette
• radiazioni eccitanti (Energia tra 1 e 10 eV):
spostano in un atomo o in una molecola un
elettrone dalla sua orbita in un orbita più
esterna, senza allontanarlo come fanno le
radiazioni ionizzanti.
• l’intensità delle radiazioni naturali che
provengono dal sole dipende dall’altitudine, dalle
coordinate geografiche, dalla stagione, dalle
condizioni metereologiche.
• Sorgenti artificiali sono lampade, laser,
apparecchi per saldatura.
effetto sulla cute degli UV
•
effetto biochimico, in quanto trasformano il
7-deidrocolesterolo in vitamina D3.
• effetti molecolari con:
1. denaturazione delle proteine e quindi
inattivazione di enzimi
2. formazione di dimeri di timina a livello del DNA
3. perossidazione dei lipidi di membrana.
Conseguenze degli effetti
• inattivazione di batteri (sterilizzazione di
ambienti e materiale con lampade a UV),
• inibizione della divisione cellulare,
• mutazioni,
• morte cellulare,
• tumore.
effetti sulla cute
• Immediati: (forte esposizione) scottature
con eritema, flittene e dolore, seguite
successivamente da ipercheratosi e
desquamazione.
• esposizione graduale: processi di
adattamento caratterizzati da ispessimento
epidermico con ipercheratosi e
iperpigmentazione.
• Tardivi: invecchiamento della cute e tumori
(carcinoma basocellulare, carcinoma
spinocellulare, melanoma).