Effetti tossici delle diossine
in campo umano ed animale
Dr. Loredana Baldi
Istituto Zooprofilattico Sperimentale del Mezzogiorno
Portici (NA)
1
Campania Infelix
Aziende bufaline positive per diossine in
provincia di Caserta
2
Introduzione
I policlorobifenili (PCB), i policlorodibenzofurani
(PCDF) e le policlorodibenzo-p-diossine (PCDD), più
comunemente noti come diossine, costituiscono una
classe di molecole con proprietà chimico-fisiche simili,
dotate di elevata tossicità (supertossici). Si formano
come sottoprodotti indesiderati nella combustione ed in
altri processi chimici industriali; la loro presenza si è
rivelata pressochè ubiquitaria nell’ambiente; il loro
carattere altamente lipofilo li rende estremamente
persistenti (POP), in grado di concentrarsi in diversi livelli
della catena alimentare (fenomeni di BIOACCUMULO):
le più alte concentrazioni di diossine sono state
rinvenute in alimenti carrier come carne, pesce, latte
(xenobiotici).
3
Introduzione
Esprimono la loro tossicità max non
in relazione ad eventi accidentali di
intossicazione acuta o subacuta, ma
per l’azione lenta ed inesorabile sui
delicatissimi equilibri ormonali degli
animali e dell’uomo.
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XENOBIOTICI SUPERTOSSICI
PCB Policlorobifenili
PCDD Policlorodibenzo-diossine
PCDF Policlorodibenzo-furani
Possono contaminare gli alimenti per uso umano e
per uso zootecnico. Nella catena alimentare la
concentrazione aumenta negli animali e di
conseguenza nei cibi di origine animale.
I PCB sono stati aggiunti perché possono essere
utilizzati come indicatori della contaminazione
ambientale.
5
EMERGENZA DIOSSINE : Belgio 1999
.
Il Belgio incenerisce il 54 % dei propri rifiuti, che
costituiscono la principale fonte di diossine:
attraverso l’inquinamento ambientale si ha quello
dei mangimi e quindi degli animali ed, ovviamente,
dei loro prodotti (carne e uova).
Inserite dopo il 1999 nel PNR in Italia
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 Sostanze
ubiquitarie perché contaminanti
ambientali persistenti
 210 tipi diversi di diossine e furani
 La più famosa e la più tossica è la TCDD o
2, 3, 7, 8 tetracloro-dibenzo-p-diossina
7
 17
molecole estremamente tossiche per l’uomo
e gli animali.
 Altre sostanze, quali i PCB (bifenilipoliclorurati)
hanno caratteristiche di tossicità sovrapponibili
a quelle delle diossine, sia perché hanno
struttura chimica simile, sia a causa del loro
contenuto di diossine come impurità
8
Gli aspetti più importanti della tossicologia
delle diossine
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Altamente lipofile
Insolubili in H2O
Elevatissimo potenziale tossico
Assunzione in quantità significative dagli animali e
dall’uomo
Stabili chimicamente e fisicamente
Persistenza nell’ambiente, nei sistemi biologici (se
vengono dilavate nel terreno, si legano a materiale
organico ivi presente e sono degradate molto
lentamente, nell’arco di parecchi mesi o anni). Accumulo
nell’organismo dei mammiferi: tempo di dimezzamento:
sette anni nell’uomo ma cloracne persiste ventitre anni
dopo la contaminazione
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Presenza di diossina nell’ambiente
Diffusa e ingente per stabilità chimica
ed uso indiscriminato di prodotti
chimici, anche come oli isolanti,
termoconduttori nell’industria chimica
ed elettronica, additivi antimuffa nelle
vernici ed impregnanti per il legno.
Inoltre le diossine si formano anche in
molti processi di combustione (motori
auto, navi, aerei, stufe, caminetti,
incendi)
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¾ Il
contenuto in diossine nelle carni dipende
dall’età (suino macellato a 6 mesi = ridotto
accumulo), dal luogo di allevamento, dal
tenore in grassi. Spesso le fonti di
inquinamento sono i pascoli (vicini ad
inceneritori) ed i mangimi.
¾ Anche pesci (livelli alti nei pesci che si
trovano ad un livello trofico superiore =
BIOMAGNIFICAZIONE).
Pesci
di
allevamento hanno contenuti maggiori per
uso di mangimi con elevato tenore in
farine di pesce e grassi contaminati.11
Fonti di contaminazione
Non sono prodotte volontariamente
¾ Inceneritori obsoleti o malfunzionanti
¾ Complessi industriali che non trattano i
reflui (inceneritori, cartiere, fonderie,
raffinerie, produttori di materie plastiche)
¾ Incenerimento di rifiuti solidi urbani e rifiuti
ospedalieri (tra cui molti prodotti in PVC
polivinilecloruro), in impianti inadeguati
¾ Incendi forestali, caminetti domestici
¾ Fermentazione
anaerobica di alcuni
microrganismi
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INVENTARIO DELLE EMISSIONI DI
DIOSSINA IN EUROPA 1995
Il 6% delle diossine emesse in atmosfera proviene
da:
¾ Inceneritori per rifiuti urbani (26%)
¾ Fonderie (18%)
¾ Inceneritori per rifiuti ospedalieri(14%
¾ Attività metallurgiche (4%)
Il restante 38% è attribuito a:
¾ Incendi
¾ Traffico
¾ Riscaldamento a legna
13
FONTI DI DIOSSINA
Cl + idrocarburi derivati dal petrolio
Molti composti usati dal 1930-40, tra cui
SOLVENTI
PESTICIDI
DISINFETTANTI (per esempio l’esaclorofene)
MATERIE PLASTICHE
Questi composti clorurati, sia durante il processo produttivo
che in seguito a combustione, liberano sottoprodotti
indesiderati tra cui le diossine (sia dibenzo-p-diossine che
dibenzo-furani)
Sottoprodotti indesiderati anche nella preparazione
industriale di ERBICIDI CLOROFENOSSILICI (ad esempio
l’agente Orange, usato ai fini bellici in Vietnam).
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L’innalzamento di temperatura e pressione nei reattori in cui
avviene la produzione può portare alla sintesi di notevole
quantità di diossina con rischi di apertura delle valvole
Incidente di Seveso (1976)
Esplose una valvola di un reattore in cui si stava
producendo un defoliante, lo stesso usato dagli americani in
Vietnam
Quantità di TCDD variabile tra qualche centinaio di grammi
e qualche chilo.
Contaminazione ambientale e successiva evacuazione di
una vastissima area, morte di migliaia di animali,
conseguenze gravi per la popolazione
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L’esposizione umana alle diossine può
avvenire con modalità differenti:
¾
¾
¾
inalazione di aria
assorbimento cutaneo
consumo di alimenti contaminati (l’assunzione con la
dieta contribuisce all’esposizione giornaliera alle
diossine in misura superiore al 90%)
Nei paesi industrializzati, l’esposizione di fondo della
popolazione è di 1 pgTE/Kg di peso corporeo.
1pg=1 miliardesimo di mg
TE= equivalente di tossicità di TCDD (i livelli analitici delle
diossine sono espressi in equivalenti di tossicità di TCDD, la
più tossica delle diossine
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ESPOSIZIONE DEGLI ANIMALI
¾
¾
¾
¾
¾
Stalle, cucce, grigliati realizzati con legno
impregnato di Pentaclorofenolo (PCP) inquinato
da diossine: via respiratoria
Maneggi: oli contaminati da residui industriali
usati al fine di evitare il sollevarsi della polvere
Liquidi di percolazione di discariche in cui sono
stoccate ceneri provenienti da inceneritori di rifiuti:
contaminazione di pascoli (bovini ed ovicaprini)
Diserbanti a base di ac. 2,4-diclorofenossiacetico:
pascoli (bovini ed ovicaprini) e giardini (cani)
Alimenti contaminati per altre vie
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La diossina esprime la sua pericolosità max non in
relazione ad eventi accidentali di intossicazione acuta o
subacuta, ma per la sua azione lenta ed inesorabile sui
delicatissimi equilibri ormonali degli anim. e dell’uomo
z Ciò non significa che si debbano sottovalutare gli episodi di
produzione o dispersione localizzata di diossine
z Attualmente
il pericolo più immediato consiste nella
contaminazione
di
pascoli
e
mangimi
destinati
all’alimentazione di bovini ed ovicaprini, da parte di
inceneritori, discariche, liquami fognari usati come
fertilizzanti, rifiuti tossici dispersi fraudolentemente.
In questo modo si compie il ciclo delle diossine che, prodotte
dalle attività umane, all’uomo ritornano come contaminanti del
latte e delle carni, accumulandosi di generazione in
generazione.
z
18
Diossine nel latte
Se l’erba contaminata è ingerita da
erbivori, le diossine si trasferiscono
dall’erba ai tessuti grassi: lo strato
adiposo funge da “serbatoio” di
diossine, da cui tali sostanze sono
prelevate durante l’allattamento per
passare nel latte
19
20
ANALISI DEL RISCHIO
Vi sono settori della popolazione sensibili
all’esposizione agli xenobiotici:
Lattanti
¾ Prima infanzia
¾ Donne gravide
¾
Il latte umano di donne residenti in aree
urbane ed industriali ha un contenuto in
diossina superiore ai valori ammessi per il
latte bovino
21
MECCANISMO D’AZIONE
¾ La
diox si lega al recettore citoplasmatico
Aryl Hydrocarbon Receptor; il legame
AHR-TCDD provoca il rilascio della
proteina Hsp90 e la migrazione nel nucleo
dove,legato il fattore ARNT (Aryl
Hydrocarbon Receptor nuclear traslocator)
induce la trascrizione di geni specifici.
¾ Questi
GENI
sono
implicati
nei
meccanismi di differenziazione e divisione
cellulare, nel metabolismo di alcuni ormoni
e di alcuni fattori di crescita
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MECCANISMO D’AZIONE
Il recettore cellulare AHR (simile ai recettori
per i glico-corticoidi) si trova sia nel citosol
che nel nucleo. Le diossine si legano a questo
recettore diffondendo all’interno delle cellule
che sono provviste dei recettori AHR (Aryl
Hydrocarbon Receptor). L’insieme diossina e
recettori AHR si lega ad una proteina nucleare
detta ARNT (AHR Nuclear Translocator).
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Si forma, così, un complesso affine ad alcune
sequenze di DNA con conseguenti:
1. Interazione con fattori di crescita
2. Attività sul metabolismo di alcuni ormoni
3. Attività sui meccanismi di differenziazione e
divisione cellulare
Inoltre, si osservano:
o Porfiria, come conseguenza degli effetti delle
diossine sugli epatociti
o Deficit di accumulo di vitamina con conseguenti
quadri da carenza di vitamina A (lesioni epiteliali,
cheratosi, ipofertilità, ritardo della crescita,
problemi teratogeni)
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Ma soprattutto è’ più importante il ruolo di
“perturbatori ormonali”….
Oggi si parla di “interferenti endocrini”: essi
interagiscono
con
l’espressione
del
patrimonio genetico delle cellule attivando o
reprimendo geni; così si spiega l’enorme
varietà di effetti indotti dalle diossine.
Hanno proprietà similormonali, agiscono
come modulatori della crescita e della
differenziazione cellulare, specialmente nei
tessuti epiteliali
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Assorbimento:
La maggior parte, circa l’80% fino al 95%, per
via gastro-enterica con successiva diffusione
in tutti i tessuti con accumulo in particolare
nel fegato e nel tessuto adiposo.
Eliminazione:
Attraverso due vie: dopo trasformazione nel
fegato attraverso le vie biliari e/o escrezione
direttamente attraverso la parete intestinale.
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EFFETTI TOSSICI:
1 Immunotossici
1 Teratogeni
1 Cancerogeni
1 Sregolatori endocrini
1 Cloracne
1 Disturbi dell’apprendimento, etc
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CLORACNE:
Eruzioni cutanee e pustole simili
all’acne giovanile (Premier ucraino)
con localizzazione estesa all’intera
superficie corporea e manifestazioni
che possono protrarsi per anni (23
anni dopo Seveso)
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CANCRO (cancerogeni di classe 1):
Diossine e simili sono PROMOTORI,
inducono
moltiplicazione
cellulare
e
predispongono
alla
trasformazione
neoplastica. Nell’uomo studi epidemiologici
hanno
evidenziato
una
correlazione
significativa tra l’esposizione a diossine e
incremento di alcuni tumori:







Sarcoma dei tessuti molli
Linfoma Hodgkin e non
Tumori tiroidei
Tumori polmonari
Mesoteliomi
Tumori del tratto epatobiliare
Tumori dello stomaco e del retto
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Diabete:
Monitoraggio per venti anni su veterani
reduci della guerra in Vietnam
Disturbi dell’apprendimento :
Studi sperimentali su scimmie
Turbe comportamentali e neurologiche
nei bambini
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EFFETTI SULL’APPARATO ENDOCRINO:
“endocrine disruptor”= SREGOLATORE ORMONALE
Effetti a volte anti-estrogenici, a volte simil-estrogenici a
seconda del tessuto o dell’organo interessato attraverso il
legame con il recettore non-ormonale AHR (ArylHydrocarbon-Receptor).
Attività perturbante nei confronti della tiroide, soprattutto nei
giovani l’induzione enzimatica a livello epatico sembra
portare ad una prematura degradazione dell’ormone tiroideo
T4 con conseguente iperstimolazione della tiroide da parte
dell’ipofisi, fino all’induzione neoplastica
Diminuzione degli ormoni sessuali maschili :
L’esposizione alle diossine può determinare una diminuzione
del tasso di testosterone con conseguente caduta di fertilità di
molte specie animali. Ciò è dovuto anche ad un’azione similestrogenica della diossina che determina una diminuzione del
numero di spermatozoi nei maschi ed endometriosi nelle
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femmine
TOSSICITA’ A CARICO DEL SISTEMA IMMUNITARIO
Studi effettuati su scimmie hanno evidenziato la
presenza di alterazioni della serie linfocitaria bianca,
indicative di immunosoppressione, simili a quelle
osservate in corso di H.I.V.
Riduzione dei linfociti B; danni ai linfociti T.
Immunodepressione e ipersensibilizzazione sono
responsabili della maggiore vulnerabilità alle malattie
infettive, ai fenomeni allergici ed autoimmunitari. Si
possono determinare danni sia all’immunità umorale
(riduzione delle immunoglobuline) che cellulomediata ed al sistema del Complemento. Si
verificano lesioni al timo, organo molto sensibile
perché è abbondante la presenza del recettore AHR.
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ASPETTI ANATOMOPATOLOGICI
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
In caso di morte per intoss.diox.: perdita pressochè
totale del grasso corporeo, aumento di peso e
volume del fegato, atrofiadel timo;
Lesioni epatiche: fibrosi, porfiria
Lesioni renali: degenerazione, fibrosi, flogosi,
microascessi
Lesioni spleniche e del timo
Lesioni dell’apparato respiratorio:broncopolmonite,
emmorragie, edema
Lesioni cute e mucose: cloracne, ipercheratosi,
necrosi
Lesioni dell’apparato gastroenterico: emorragie,
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necrosi, ulcere
Prevenzione in 4 mosse
¾ Individuale: al consumatore è consigliata
dieta varia e con pochi grassi animali
¾ A livello di produzione primaria: Buone
Pratiche Agricole e di Allevamento
¾ Autorità locali: gestione del territorio
¾ Autorità centrali: impegno per la riduzione
delle emissioni di diossina
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