Prof. Paolo Mascagni
RISCHIO TOSSICOLOGICO (concetti generali, effetti tossici delle
sostanze chimiche, rapporti dose-risposta, vie di esposizione,
metabolismo ed eliminazione dei tossici, cancerogenesi)
METODI DI QUANTIFICAZIONE DELL’ESPOSIZIONE A GAS,
VAPORI, ED IN GENERALE A SOSTANZE CHIMICHE
MONITORAGGIO AMBIENTALE E BIOLOGICO,
SORVEGLIANZA SANITARIA
Per riconoscere una sostanza tossica esiste un’etichettatura e una classificazione associata ad una
frase di rischio. Ciò è molto importante per sapere la pericolosità di un composto con il quale si ha a
che fare
esempio:
simbolo
↓
classificazione
↓
frase di rischio (contribuisce alla classificazione)
↓
Molto tossico T+
Tossico T
Cancerogeno T
Mutageno T
Tossico per la riproduzione T
R-26, 27, 28, 39
R-24, 25, 39, 48
R-45, 49
R-46
R-60, 61
Nocivo Xn
Irritante Xi
Sensibilizzante Xn
R-20, 21, 22, 40, 41, 48, 65
R-36, 37, 38, 41
R-42, 43
Decreto Ministeriale del 28/04/1997, Allegato VI Attuazione dell'art. 37, commi 1 e 2, del decreto legislativo 3 febbraio 1997, n. 52,
concernente classificazione, imballaggio ed etichettatura delle sostanze pericolose.
TOSSICOLOGIA
tóxon = arco => frecce avvelenate
Scienza che studia gli effetti dannosi di una sostanza sugli organismi viventi.
• studia la natura e i meccanismi delle lesioni tossiche;
• valuta le alterazioni biologiche prodotte dall’esposizione a sostanze tossiche.
Si suddivide in:
tossicologia clinica, ambientale, alimentare, industriale, da abuso di farmaci, forense, militare e di
regolamentazione.
Per avere un giusto impatto con il pz in chiave tossicologica è necessario tenere presente tre aspetti
cardine:
1- DOSE : quantità di sostanza esogena assorbita nell’organismo in uno determinato periodo di
tempo. Non basta la semplice esposizione. E’ necessario l’assorbimento, altrimenti tutti noi per il
semplice fatto di vivere in un ambiente inquinato saremmo intossicati
1
L’ enunciato di Paracelso (1492-1541)
“omnia venenum sunt: nec sine venenum quicquam existit. Dosis sola facit ut venenum
non sit” ha ispirato la scienza per 5 secoli e sottolinea il fatto che tutte sostanze sono
potenzialmente tossiche, dipende dalla dose.
La tossicità dipende dalla dose e dalla pericolosità di una sostanza.
Ci sono delle sostanze che sono tossiche per dosi molto basse e altre che praticamente
richiedono dosi più elevate per dare tossicità.
Livello di tossicità
Probabile dose letale per os nell’uomo
Praticamente non tossico
> 15 g/Kg di peso
Leggermente tossico
5-15 g/Kg di peso
Moderatamente tossico
0.5-5 g/Kg di peso
es. Etanolo 1400 mg/kg
Molto tossico
50-500 mg/Kg di peso
es. Cloroformio 140 mg/kg
Altamente tossico
5-50 mg/Kg di peso
Supertossico
< 5 mg/Kg di peso
es.Cianuro di K 2.9 mg/kg
SARIN 0.01 mg/kg
La possibilità delle diverse sostanze di dare intossicazione a dosi così diverse dipende
principalmente dalla tossicodinamica:
dove c’è un meccanismo recettoriale sono minori le dosi necessarie per provocare effetti
tossici. Lo stesso fenomeno è ben conosciuto anche in farmacologia: es per trattare ulcera
peptica bastano piccole dosi di inibitore di pompa che agisce a livello recettoriale invece
servono alte dosi di Maalox che mira a correggere il pH
2- EFFETTO : alterazione biologica individuale associata ad una determinata dose.
♦ effetti locali la sostanza giunge a contatto con l’organismo e determina un danno
tramite meccanismi di tipo chimico fisico quali variazione del pH,
scioglimento del film idrolipidico (non c’entrano i recettori!). es
lavoratore con dermatite da contatto
♦ effetti sistemici es inalazione di polveri o fumi metallici. Il piombo, introdotto
attraverso l’apparato respiratorio, esplica l’azione tossica sul
midollo osseo (in particolare sulla sintesi dell’Eme) che è l’organo
critico. L’effetto che ne consegue è l’anemia. Molte sostanze
possono dare effetti sistemici, ad esempio i solventi (etanolo,
tetracloruro di carbonio, etc) sul fegato, i metalli (mercurio,
cadmio, etc) sul rene.
Recentemente è stato dimostrato che anche le fibre di asbesto
(fibre ultrafini) possono esplicare effetti sistemici.
Queste fibre, infatti, possono raggiungere l’alveolo, superare la
barriera alvelo-capillare e raggiungere altre strutture, quali ad
esempio la pleura e determinare l’insorgenza del mesotelioma
pleurico.
Gli effetti possono anche suddividersi in reversibili ed irreversibili, a seconda che il
danno possa essere o meno riparato. La tossicità epatica di un solvente è in genere reversibile,
quella di un organofosforico sulla placca neuromuscolare è irreversibile.
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3- RISPOSTA : percentuale di popolazione che sviluppa l’effetto ad una specifica dose (o livello di
esposizione)
Da un punto di vista operativo, la scienza tossicologica può essere divisa in tre livelli operativi
sulla base di tre variabili:
• concentrazione,
• tempo di esposizione
• ampiezza della popolazione interessata.
PRIMO LIVELLO
- Concentrazioni molto elevate
- Tempo di esposizione molto breve
- Popolazione interessata fascia molto ridotta
Questo è il caso di un avvelenamento acuto, accidentale o volontario, in cui trovano applicazione
terapie sintomatiche o specifiche di pronto soccorso.
Il primo di livello di tossicologia rientra prevalentemente nel campo d’attività del tossicologo
clinico e del tossicologo forense.
Es esplosione di un reattore in ambito lavorativo, soggetto che per suicidarsi assume quantità
elevate di un tossico
SECONDO LIVELLO
- Concentrazioni ridotte, quali parti per bilione (es. ppb o µg/m3 di aria) o più raramente parti
per milione (es. ppm o mg/m3 di aria), rispetto a quelle che possono provocare
tossicità acuta
- Tempo di esposizione superiore
- Popolazione interessata fascia maggiore
Si tratta in questo caso di esposizioni in ambiente di lavoro dove un soggetto si trova ad essere
esposto ad una sostanza nota in concentrazioni determinabili e, in linea di principio, controllabili.
TERZO LIVELLO
- Concentrazioni molto basse, quali parti per bilione (es. ppb o µg/ m3 di aria) e parti per trilione
(es. ppt o ng/ m3 di aria) difficilmente rilevabili
- Tempi di esposizione estremamente lunghi (tutta la vita)
- Popolazione interessata molto ampia.
Si tratta della tossicologia ambientale che valuta gli effetti a lungo termine nell'uomo in seguito ad
esposizione prolungata a dosi molto basse di agenti presenti negli alimenti, nell'acqua e nell'aria.
Es: benzina con piombo oggi abolita.
TOSSICITA’
•
MECCANISMI
♦ accumulo della sostanza esogena nell’organismo poiché la quantità che viene eliminata è inferiore
alla quantità che viene assorbita; è il caso dei metalli, alcuni dei quali possono permanere
nell’organismo anche decenni (ad es piombo, cadmio, etc)
♦ accumulo degli effetti che vengono prodotti da esposizioni ripetute e prolungate nel tempo, senza
accumulo del tossico l’esposizione a solventi (toluene, benzene, esano, etc) ha queste
caratteristiche
3
•
SEGNI DI INTOSSICAZIONE
Compaiono quando la concentrazione del tossico raggiunge la concentrazione critica nell’organo
bersaglio (che è l’organo specificamente danneggiato dal tossico)
- INTOSSICAZIONE ACUTA
- esposizione di breve durata al tossico
- assorbimento rapido della sostanza
- manifestazioni cliniche entro poche ore
- INTOSSICAZIONE CRONICA
- esposizioni ripetute
- nel corso di un lungo periodo di tempo
- a dosi non in grado di determinare effetti acuti.
TAPPE
FONDAMENTALI
NELL’INTERAZIONE
XENOBIOTICO E UN ORGANISMO:
TRA
UNO
TOSSICOCINETICA
ASSORBIMENTO: la tossicità di una sostanza è strettamente legata alla sua possibilità di essere
assorbita
DISTRIBUZIONE: le sostanze esogene per potere esplicare un’azione tossica devono raggiungere
il loro bersaglio
METABOLISMO: quando uno xenobiotico entra in un organismo viene riconosciuto come
estraneo e deve essere da questo metabolizzato per favorirne l’eliminazione
ESCREZIONE: la fase finale del percorso di un tossico o dei suoi metaboliti all’interno di un
organismo.
Acronimo (ADME)
ASSORBIMENTO
Una sostanza esogena può superare le membrane cellulari e i tessuti sfruttando uno dei seguenti
meccanismi:
• Trasporto attivo
• Diffusione passiva. E’ tra i sistemi più utilizzati. Dipende da gradiente di concentrazione,
spessore della membrana, area di contatto e temperatura: Legge di Fick Velocità di diffusione =
kA(c1-c2)/d
• Diffusione facilitata
• Filtrazione
• Endocitosi
VIE DI ASSORBIMENTO DI UN TOSSICO IN USO PROFESSIONALE
•
•
•
APPARATO DIGERENTE: l’assorbimento intestinale è poco rilevante in tossicologia
occupazionale, se non in condizioni di scarsa igiene (es. toccare il cibo con le mani
contaminate, etc)
CUTE: l’epidermide è un buona porta d’ingresso perché facilmente attraversabile dalle
sostanze, soprattutto quelle lipofile. I solventi penetrano con facilità la cute.
APPARATO RESPIRATORIO è la via principale di assorbimento, in particolare a livello
della barriera alveolo capillare. Fattori determinanti l’assorbimento polmonare sono
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- caratteristiche chimico-fisiche del tossico
- ventilazione polmonare
- diffusibilità attraverso la membrana alveolo capillare
- solubilità nel sangue
La penetrabilità delle particelle nell’apparato respiratorio dipende dal loro diametro:
- Polvere inalabile particolato aerodisperso in grado di penetrare nelle vie respiratorie
(diametro inf. a 100 µm)
- Frazione toracica frazione granulometrica della polvere inalabile che è in grado di superare
le prime vie respiratorie (tratto naso-faringe)
- Frazione respirabile frazione granulometrica della polvere inalabile che è in grado di
raggiungere la zona alveolare, tradizionalmente con diametro compreso fra 0.5-5 µm. Se di
diametro maggiore viene intrappolata a livello delle prime vie respiratorio, se diametro minore
giunge agli alveoli ma viene espulsa attraverso l’atto espiratorio
NB nell’apparato respiratorio possono penetrare anche le fibre che sono allungate ma che se si
dispongono parallelamente al flusso riescono ad arrivare agli alveoli.
METABOLISMO
Avviene prevalentemente (ma non solo) ad opera degli epatociti del fegato che sono
metabolicamente organizzati per svolgere questa funzione. Anche rene, cute e polmone hanno una
significativa attività metabolica.
Il metabolismo si compie essenzialmente con reazioni di prima e seconda fase
Le reazioni di prima fase sono quelle principalmente legate al sistema dei citocromi (P450,
prevalente attività ossidativa), sistema abbastanza indifferenziato in grado di interagire con diverse
sostanze. Sono fondamentali per preparare gli xenobiotici all’escrezione.
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PRIMA FASE
SECONDA FASE
Spesso le sostanze che entrano nel nostro organismo non sono tossiche ma lo diventano dopo avere
subito tale processo metabolico. L’esempio successivo riporta la trasformazione del toluene a
toluene epossido, più tossico del composto di partenza.
E’ importante quindi che il medico conosca non solo la sostanza di partenza ma anche i suoi
metaboliti.
Le reazioni di seconda fase, o di coniugazione, consentono ai tossici di acquisire le proprietà
chimiche necessarie all’eliminazione (es. idrosolubilità per i composti eliminati nelle urine)
ELIMINAZIONE
L’eliminazione avviene attraverso
- le urine via principale, molto sfruttata per il campionamento dei tossici
- l’aria espirata si pensi, ad esempio, ai solventi
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- le feci
- secrezioni biliari
- il latte la donna che allatta può concentrare nel latte composti tossici
Non è detto però che le sostanze tossiche vengano eliminate perché è possibile anche che esse si
depositino nei diversi tessuti in particolare il tessuto osseo (es. piombo), quello adiposo e nei tessuti
molli (es. diossine). La figura seguente riassume queste fasi
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STADI ESSENZIALI DELL’AZIONE TOSSICA DI UN COMPOSTO
1- Delivery = dall’assorbimento al sito
d’azione:
Molti tossici non interagiscono con uno specifico
bersaglio, ma possono alterare l’ambiente che
attraversano. Es un glicole può precipitare nei
tubuli renali e bloccare la formazione di urina
2- Interazione con il bersaglio. Il tossico
terminale, che ha subito cioè il processo
metabolico, raggiunge l’organo critico e il
recettore
tessutale.
Questa
fase
è
la
TOSSICODINAMICA
3- Danno cellulare. Dal legame del tossico con il
recettore può determinarsi la perturbazione dei
sistemi cellulari e l’inizio del danno tessutale
4- Alterata riparazione. Quando l’azione del
tossico eccede i meccanismi di riparazione
cellulare, o quando questi perdono di efficacia,
l’effetto patologico si rende evidente (es.
infiammazione, necrosi, tumore, etc)
Vi sono alcune relazioni matematiche alla base dell’interazione tossico-recettore:
l’azione lesiva dello xenobiotico dipende dalla concentrazione del tossico libero e dalla
concentrazione del recettore disponibile. Quando si saturano i recettori non si verificano ulteriori
alterazioni.
Equazione di Langmuir
[RX] = concentrazione del complesso tossicorecettore
[X] = concentrazione del tossico libero
Rtot = concentrazione totale dei recettori
Kd = costante di dissociazione
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La derivata logaritmica è la forma grafica con cui viene presentata più frequentemente questa
relazione
Non tutti i tossici riconoscono questa relazione, ad esempio gli organi fosforici hanno un andamento
di tipo lineare: più tossico c’è più si sviluppa (sempre) l’azione tossica no plateau
Alcuni soggetti (IPERSUSCETTIBILI) possono sviluppare effetti per dosi inferiori a quelle attese.
FATTORI CHE CONDIZIONANO L’IPERSUSCETTIBILITA’
• CONGENITI
- Assetto genetico (polimorfismi)
- Deficit enzimatici es deficit di G6P deidrogenasi, talassemia ,emoglobinopatie..
- Sesso sesso femminile normalmente più suscettibile
• ACQUISITI
- Età Minor efficacia metabolica nel bambino e nell’anziano
- Gravidanza Massimo effetto embriotossico dalla II alla IX settimana di gravidanza
generalmente le prime sono le settimane in cui la pz ancora non sa di essere in
gravidanza
- Sostanze di uso voluttuario Interferenza con il metabolismo
- Farmaci Interferenza con il metabolismo
- Stati patologici Interferenza con il metabolismo, minor resistenza all’azione del tossico
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TUMORI PROFESSIONALI
Il tumori professionali rappresentano circa il 10% dei tumori totali.
Tumori nella cui genesi ha agito – come causa o concausa - l’attività lavorativa, con esposizione ad
agenti cancerogeni.
I cancerogeni sono una categoria di agenti tossici particolari per i quali non si può riconoscere una
soglia di tossicità (salvo per pochissime sostanze), ciò è vero soprattutto per gli agenti mutageni che
sono in grado di interagire con il DNA.
Oggi si parla di cancerogeni
- genotossici interagisce direttamente con le macromolecole determinandone
l’alterazione cancerogeno completo
- epigenetico interagisce con i meccanismi che portano all’espressione dei diversi geni
Si pensa che la maggior parte dei cancerogeni che circolano in ambiente lavorativo possano essere
di tipo epigenetico.
Le radiazioni ionizzanti sono un esempio di cancerogeni genotossici.
CARATTERI GENERALI
- ORGANI BERSAGLIO:
• le sedi d’ingresso (per i cancerogeni diretti): - ad es. cute, apparato respiratorio (es amianto);
• le sedi di metabolismo: - ad es. il fegato (anche se nell’uomo il tumore del fegato da agenti
chimici non viene quasi mai riscontratoes cloruro di vinile monomero
che è il monomero del PVC e che dà un tumore molto raro che è
l’angiosarcoma epatico che provoca emoperitoneo e morte
• le sedi di accumulo o eliminazione: - ad es. le vie urinarie es amine aromatiche
- LATENZA:
• è il tempo che intercorre fra l’inizio dell’esposizione e la manifestazione clinica del tumore.
• Nel caso dei tumori professionali è di anni o decenni. E’improbabile che il sogg sviluppi tumore
durante l’attività lavorativa ( attenzione alle manifestazioni nei soggetti già in pensione!). E’ molto
importante l’ anamnesi lavorativa
A titolo di esempio si cita il mesotelioma pleurico da amianto. Nel grafico seguente è riportata la
previsione del numero di morti per anno per mesotelioma in Italia
Numero di morti
1000
800
600
400
200
0
1970
1980
1990
2000
2010
2020
2030
Anno
Il tumore della pleura da amianto necessita anche di quattro decenni per svilupparsi.
Avendo quindi una latenza lunghissima ha ancora una fase di chiara crescita nonostante la
produzione sia stata impedita per legge dai primi anni ’90.
I benefici delle normative si vedranno quindi a partire dal 2020 circa.
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- RELAZIONI DOSE-RISPOSTA:
• per alcuni tipi di tumore professionale è dimostrato un aumento del rischio all’aumentare della
dose;
• tuttavia non è ancora chiaro se esistano dosi soglia al di sotto delle quali non si verifichino
neoplasie professionali;
• è in corso la ricerca per identificare tali livelli soglia in base all’ipotesi “multistadio” della
cancerogenesi e all’azione genotossica o epigenetica dei cancerogeni.
- TIPO ISTOLOGICO:
• non è distinguibile dalle altre neoplasie, anche se alcuni cancerogeni professionali inducono
specifici tipi di tumore importante anamnesi lavorativa
NB Se il pz sviluppa una npl che è di tipo professionale ha diritto ad un indennizzo ed è quindi
essenziale l’intervento del medico del lavoro e l’anamnesi professionale.
CRITERI DI CLASSIFICAZIONE DELLE EVIDENZE DI CANCEROGENICITA’
ADOTTATI DALLA CEE: European Commission
Categoria 1: sostanze note per gli effetti cancerogeni sull’uomo.
Esistono prove sufficienti per stabilire un nesso causale.
R45 (frase di rischio) “Può provocare il cancro” R49 “ Può provocare il cancro per inalazione”; T
Categoria 2: sostanze che dovrebbero considerarsi cancerogene per l’uomo.
Esistono elementi sufficienti per ritenere verosimile un nesso causale.
R45 “Può provocare il cancro” R49 “ Può provocare il cancro per inalazione”; T
CRITERI DI CLASSIFICAZIONE DELLE CATEGORIE DI MUTAGENI
ADOTTATI DALLA CEE
Categoria 1. Sostanze note per gli effetti mutageni sull’uomo.
Esistono prove sufficienti per stabilire un nesso causale tra l’esposizione dell’uomo ad esse e
l’insorgenza di alterazioni genetiche ereditarie
Categoria 2. Sostanze da considerare mutagene per l’uomo.
Esistono prove sufficienti per ritenere verosimile che l’esposizione umana possa provocare lo
sviluppo di alterazioni genetiche ereditarie, in generale sulla base di:
- adeguati studi su animali
- altre informazioni specifiche
Simboli e Frasi di rischio: R46; T
CRITERI DI CLASSIFICAZIONE DELLE EVIDENZE DI CANCEROGENICITA’
ADOTTATI DALLA IARC (International Agency for Research on Cancer)
NB per chi fosse interessato www.iarc.fr
Classifica molte sostanze. E’ una preziosa banca dati per avere un’idea sul rischio cancerogeno sia
dell’ambiente che dell’attività lavorativa.
• GRUPPO 1: cancerogeni per l’uomo
• GRUPPO 2A: probabili cancerogeni per l’uomo (agenti con limitata evidenza di cancerogenicità
nell’uomo e evidenza sufficiente nell’animale).
• GRUPPO 2B: agenti sospetti cancerogeni per l’uomo (agenti con evidenza di cancerogenicità
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limitata senza sufficienti evidenze negli studi sperimentali; agenti con sufficienti
evidenze sperimentali con evidenze umane inadeguate o assenti).
• GRUPPO 3: agenti non classificabili per la cancerogenicità per l’uomo.
• GRUPPO 4: agenti che probabilmente non sono cancerogeni per l’uomo.
MONITORAGGIO
L’esposizione a sostanze chimiche nell’ambiente di lavoro e nell’ambiente di vita può avere come
conseguenza un effetto tossico che può esitare in un’alterazione dello stato di salute dei lavoratori o
più in generale delle persone che operano o che vivono in tali ambienti.
In caso di impossibilità a rimuovere completamente la causa potenzialmente responsabile delle
alterazioni dello stato di salute è necessario ridurre l’esposizione a tale sostanza in modo da limitare
la probabilità che essa eserciti un effetto nocivo sulla salute dei soggetti esposti e
contemporaneamente monitorare l’esposizione attraverso il monitoraggio ambientale e il
monitoraggio biologico.
CRITERI DI MISURA DI UNA SOSTANZA TOSSICA
1. Monitoraggio ambientale
misura degli agenti nell’ambiente (aria, superfici, cute) dose esterna
NB non dice quanto ne assorbe l’organismo
2. Monitoraggio biologico
misura degli agenti in un organismo (sangue, urina, ecc..) dose interna
1. MONITORAGGIO AMBIENTALE
MONITORAGGIO AMBIENTALE
Consiste nella misura degli agenti chimici nell’ambiente (aria, superfici, cute). Viene normalmente
privilegiato il campionamento di sostanze aerodisperse, essendo l’inalatoria la via di assorbimento
prevalente per la maggior parte delle sostanze.
Tramite pompa di aspirazione e opportuno substrato di raccolta degli inquinanti si preleva la
quantità necessaria di aria ambiente.
Linea
substrato raccolta inquinanti
pompa di aspirazione
SUSBTRATO
Campionamento di gas e vapori
Viene effettuato attraverso il prelievo di una aliquota di aria ambiente immodificata (metodi diretti)
oppure per arricchimento degli inquinanti in una determinata fase (metodi indiretti).
Metodi diretti :
• contenitori a volume fisso (fiale sotto vuoto, siringhe, canister ecc.)
• contenitori a volume variabile (sacchi in materiale plastico)
Metodi indiretti:
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•
•
assorbimento (vedi testo che hai già)
Adsorbimento (idem)
Il substrato di raccolta degli inquinanti viene poi opportunamente trattato (desorbimento con
solvente…vedi tuo testo) e analizzato con la tecnica analitica adatta all’inquinante da determinare
(vedi elenco del testo).
Campionamento di polveri
Viene effettuato per filtrazione dell’aria su membrane a micropori in grado di trattenere il
particolato aerodisperso. Tramite opportuni selettori, che sfruttano il diverso comportamento
aerodinamico delle particelle in funzione delle dimensioni, è possibile selezionare le diverse
frazioni granulometriche di interesse sanitario (inalabile, respirabile).
La membrana su cui è stato raccolto il particolato viene opportunamente trattata (diafanizzazione
con solventi , digestione con acidi ecc.) e analizzato con la tecnica analitica adatta all’inquinante da
determinare (Gravimetria, Microscopia Ottica a Contrasto di Fase, Assorbimento Atomico).
VALORI LIMITE DI ESPOSIZIONE AMBIENTALE
una volta stabilita la concentrazione della sostanza in un mezzo ambientale è necessario paragonarla
a valori di riferimento (valori limite).
Un valore limite (TLV dall’inglese = Threshold Limit Value) è la concentrazioni ambientale per la
quale si ritiene che quasi tutti i lavoratori (generalmente il valore limite protegge l’80% dei
lavoratori escludendo i soggetti ipersuscettibili) possono essere esposti senza effetti dannosi
I valori limite che a noi interessano maggiormente sono quelli ponderati nelle 8 ore lavorative,
TLV-TWA (Time Weighted Average): concentrazione media ponderata nel tempo per 8 ore
lavorative e 40 ore settimanali alla quale i lavoratori giorno dopo giorno, per tutta la carriera
lavorativa, possono essere esposti.
Vi sono anche altri valori limite per esposizioni brevi
• Valore limite per tempi brevi di esposizione: TLV-STEL (Short Term Exposure Limit)
= concentrazioni tollerabili per agenti capaci di produrre effetti acuti. Valori medi per
esposizioni di durata pari e 15 minuti.
• Valore limite per tempi brevissimi di esposizione: TLV-C (Ceiling)
= concentrazioni tollerabili per agenti capaci di produrre effetti acutissimi. Non devono mai
essere superati
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In tossicologia ambientale si calcola l’ADI (Acceptable Daily Intake) = quantità di composto che
può essere introdotta giornalmente per tutta la vita senza apprezzabile rischio per la salute.
2. IL MONITORAGGIO BIOLOGICO
Il monitoraggio biologico è definito come la misura periodica di un composto o di suoi metaboliti in
matrici biologiche accessibili, allo scopo di confrontare i livelli misurati con appropriati standard di
riferimento.
USO PRATICO DEGLI INDICATORI BIOLOGICI
I campioni utilizzati più di frequente sono:
• urina, di gran lunga la più utilizzata per la facile metodologia di prelievo. Tipicamente vengono
dosati metalli, solventi e composti aromatici
• sangue (es. metalli)
• aria espirata (es. solventi)
CARATTERIZZAZIONE DEGLI INDICATORI BIOLOGICI
A- indicatori di esposizione stima della dose assorbita nell’organismo
B- indicatori di effetto indicatore precoce di un effetto che non si è ancora manifestato
dal punto ti vista clinico
C- indicatori di suscettibilità
A. INDICATORI DI ESPOSIZIONE
La stima quantitativa della dose assorbita da lavoratori esposti ad agenti chimici presenti nei luoghi
di lavoro o di vita. Anche per gli indicatori biologici esistono dei limiti di riferimento (BLV
Biological Limit Values). Esempio il valore limite del cromo urinario alla fine del turno di lavoro è
25 µg/l. Un soggetto che presenta una cromuria di 45 µg/l dimostra segni di significativo
assorbimento corporeo del metallo. Analogamente una piombemia di 50µg/100 è indice di
importante esposizione a piombo (valore limite 40µg/100ml).
CARATTERISTICHE DELL’INDICATORE DI ESPOSIZIONE IDEALE
a) specificità per un particolare agente chimico;
b) c) predittività per specifici stati patologici
c) possibilità di essere rilevato e quantificato anche a concentrazioni molto basse con
metodiche non invasive e poco costose, consentendo di quantificare anche l’esposizione
pregressa;
buona correlazione con l’esposizione più aumenta l’esposizione più aumenta tracciabilità
dell’indicatore nell’organismo
Es Stirene (derivato aromatico del benzene) e i suoi metaboliti:
- MA acido mandelico
- PGA agido fenilgliossilico
- SU stirene urinario
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CORRELAZIONE TRA PbB, QUANTITÀ DI Pb EMESSO PER TRAFFICO VEICOLARE E BENZINA
TOTALE PRODOTTA ED IMMESSA SUL MERCATO
▲produzione di benzina negli anni
♦presenza di piombo totale nelle benzine che da quando sono
state proibite le benzine con il piombo è in calo
●indicatori di piombo nel sangue
Pb buon indicatore di esposizione ambientale o lavorativa
NB Non tutti gli indicatori però correlano bene con l’esposizione
INDICATORI BIOLOGICI NELLE ESPOSIZIONI MULTIPLE
Ci sono indicatori che riflettono anche miscele di esposizione per esempio gli idrocarburi policiclici
(liberati dal fumo di sigaretta).
Scelgo un indicatore rappresentativo per un insieme di sostanze
Es 1-idrossipirene urinario per gli IPA.
INDICATORI BIOLOGICI CHE RIFLETTONO TEMPO DI ESPOSIZIONE
Ci sono inoltre indicatori che riflettono il tempo di esposizione
Es indicatori biologici del mercurio
• Mercurio ematico (HgB):
• si eleva precocemente esposizione recente
• riflette l’esposizione in corso
• Mercurio urinario (HgU):
• si eleva tardivamente (dopo la saturazione dei leganti tissutali)
• riflette il deposito renale
B. INDICATORI DI EFFETTO
Gli indicatori di effetto sono definiti come modificazioni misurabili di parametri biochimici o
funzionali che, secondo la loro entità, permettono di identificare un ampio spettro di risposte
biologiche, da semplici fenomeni di adattamento funzionale fino a malattie conclamate
Es ALA-Deitratasi negli esposti a piombo
Il Pb ha come organo critico il midollo emopoietico ed in particolare va
ad interferire con la sintesi dell’Eme.
Il soggetto che è esposto a Pb progressivamente va incontro
all’inibizione della Ala Deidratasi, enzima che porta alla sintesi del
porfobilinogeno.
Da un punto di vista clinico più aumentano i livelli di Pb nel sangue più
diminuisce l’attività dell’enzima.
Anni fa questo enzima veniva utilizzato come indicatore di esposizione
al Pb.
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Es Acetilcolinesterasi eritrocitaria in esposti ad insetticidi organofosforici
Gli insetticidi organo fosforici vanno infatti ad inibire l’acetilcolinesterasi, in questo modo l’Ach
rimane attiva a livello della placca muscolare provocando tetania generalizzata per la quale il pz
può anche andare incontro a morte.
Nel lavoratore che utilizza questa sostanza è possibile misurare l’attività dell’enzima prima e dopo
l’esposizione.
Senza arrivare all’intossicazione del soggetto possiamo avere che per diversi livelli di inibizione si
possono avere diversi gradi di intossicazione.
*rispetto al valore basale
Esistono poi indicatori più moderni che riflettono esposizioni complicate quali l’escrezione urinaria
di proteine a basso peso molecolare e di antigeni associati al tubulo renale nel caso di esposizione a
miscele di solventi alcuni composti danno una precoce alterazione tubulare permettendo di
andare a raccogliere e a dosare i derivati proteici del tubulo
C. INDICATORI DI SUSCETTIBILITA’
Indicatori usati a livello sperimentale
Indicatore biologico di una condizione geneticamente determinata o acquisita che rende il soggetto
portatore sensibile all’esposizione ad una specifica sostanza.
Esempi
- addotti al DNA
- polimorfismi genetici
Polimorfismo genetico
Sost. metabolizzata
Attività enzimatica
NAT2 (5 polimorfismi)
amine aromatiche
Ridotta
CYP1A2 (G 2096 A)
amine aromatiche
Aumento
CYP1A1 (4 polimorfismi)
IPA, Diossine
Aumentata
ALDH2 (Glu 487 Lys)
alcool etilico
Ridotta
- genomica
- proteomica
- metabonomica
- comet assay tecnica che permette di evidenziare tramite elettroforesi cellule che hanno
avuto danno precoce
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CONFRONTO DEGLI INDICATORI BIOLOGICI CON VALORI DI RIFERIMENTO
Per un cancerogeno, che non ha una relazione dose effetto specifica, è poco utile il confronto con i
valori limite di una popolazione esposta ma è più utile il confronto con i limiti di una popolazione
non esposta.
Es. soggetto esposto a cromo per motivi lavorativi è opportuno paragonare la quantità della sostanza
presente nel suo organismo con i limiti della popolazione NON esposta.
Se questa eccede i valori della popolazione, poiché il cromo allo stato esavalente è cancerogeno, si
ha una maggiore possibilità di sviluppare npl.
Esistono dei valori di riferimento forniti da società specializzate con cui fare questo tipo di
confronti.
TEMPO DI CAMPIONAMENTO
E’ importante porre delle regole nel campionamento.
Poichè ogni tossico ha la sua cinetica è bene sapere quando campionarlo.
Emivita molto breve (solventi) devo campionare subito dopo la fine dell’esposizione, altrimenti è
inutile.
Emivita lunga (metalli) il problema non si pone in quanto e non vi sono urgenze di campionamento.
t/2
TEMPO DI
CAMPIONAMENTO
< 2 ore
Fine esposizione
2-10 ore
Fine turno lavorativo
10-100 ore
Fine settimana lavorativa
In ogni modo, il campionamento fine-turno meglio riflette l’esposizione della giornata di lavoro
trascorsa.
SORVEGLIANZA SANITARIA
Valutazione periodica medico-fisiologica dei lavoratori, con l’obiettivo di proteggere la salute e
prevenire le malattie correlate al lavoro. Si fonda sull’accertamento clinico del lavoratore e sulla
valutazione del rischio professionale. Si realizza attraverso la rilevazione di alterazioni ancora
precoci dello stato di salute attraverso la visita medica e le indagini complementari (di laboratorio e
strumentali). E’ affidata al “Medico Competente” dell’azienda, ma è importante che anche il
Medico di Medicina Generale ne conosca il significato. Sovente infatti il lavoratore ha con il
proprio medico un rapporto di fiducia che non riesce ad instaurare con il Medico Competente e si
rivolge al primo per avere informazioni sul significato delle indagini svolte in azienda e sul rischio
cui è sottoposto.
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