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Tossicologia

Sono noti effetti dannosi del PM10 sulla salute umana?
Numerosi studi epidemiologici hanno mostrato che all’inquinamento da PM10 sono associati effetti dannosi per la salute umana, sia a breve (effetti acuti) che a lungo termine (effetti cronici).

Tra i principali effetti acuti documentati vi sono:

  • aumento della mortalità giornaliera per tutte le cause, e in particolare per cause cardiovascolari;
  • aumento dei ricoveri per asma e malattia polmonare ostruttiva cronica (COPD);
  • aumento dei ricoveri per malattie cardiovascolari;
  • diminuzione della funzionalità polmonare e aumento dei sintomi respiratori acuti in bambini e adulti.

Tra gli effetti a lungo termine vi sono una riduzione dell’aspettativa di vita stimata di 1-2 anni (secondo studi condotti negli USA), ed effetti quali diminuzione della funzionalità polmonare e aumento dei sintomi di brochite sia negli adulti che nei bambini.
[Brunekreef B. and Holgate S.T., Lancet 2002, 360:1233-1242]
[Stone V., Am J Respir Crit Care Med 2000, 162:S44-S47].

Esiste una relazione causa-effetto tra esposizione al PM10 e asma?
I dati disponibili indicano che l’esposizione al PM10 è associata con l’aggravamento della patologia asmatica, mentre non è stato finora dimostrato un suo ruolo nel determinare l’insorgere dell’asma. E’ noto infatti che il PM10 è in grado di indurre una risposta infiammatoria nelle vie respiratorie, risultante in una diminuzione della funzionalità polmonare e nell’aggravamento dell’infiammazione preesistente negli stati d’asma.
[Stone V., Am J Respir Crit Care Med 2000, 162:S44-S47]

Perchè l’inquinamento da polveri è pericoloso per la salute umana?
Gli effetti dannosi del PM10 sono legati alle sue caratteristiche chimiche e fisiche. Il particolato contiene infatti una serie di sostanze con effetti tossicologici importanti (aerosol acidi, metalli, idrocarburi policiclici aromatici ed altri composti organici, endotossine).
Inoltre alcune delle sostanze adsorbite sulle particelle possono reagire tra loro dando origine ad altre specie chimiche con effetti tossici maggiori di quelle di partenza.
Gli effetti sulla salute sono legati anche alle dimensioni delle particelle: minori sono le dimensioni, maggiore è, a parità di massa, la superficie disponibile ad adsorbire sostanze biologicamente attive e ad interagire con l’apparato respiratorio.
[Dolara, P.: Inquinamento dell’aria. In "Tossicologia generale e ambientale", Padova, Piccin, 1997, pag. 193-212].
[World Health Organization: Health aspects of pollution with particulate matter, ozone and nitrogen dioxide. Report on a WHO working group. 2003.]

Quali sono i meccanismi alla base degli effetti respiratori del PM10?
Il particolato, entrato nelle vie respiratorie, innesca processi di infiammazione a carico dei tessuti con cui viene a contatto.
Studi di tossicità condotti sull’animale e sull’uomo, hanno evidenziato che alla base della risposta infiammatoria vi sono processi ossidativi, mediati da radicali liberi.
In sintesi si verifica, a livello polmonare, un danno tissutale acuto con conseguente attivazione di meccanismi di riparazione. Il continuo ripetersi di tali cicli di danno e riparazione può portare a una trasformazione patologica dell’epitelio (metaplasia mucosa) e ad una cronicizzazione dell’infiammazione.
[Brunekreef B. and Holgate S.T., Lancet 2002, 360:1233-1242]

Quali alterazioni provoca invece il PM10 nell’apparato cardiovascolare?
Per quanto riguarda l’aggravamento delle malattie cardiovascolari, alcuni studi epidemiologici suggeriscono che il PM10 possa portare ad un’aumento della viscosità e della coagulabilità del sangue.

L’inquinamento da particolato può portare altre alterazioni a carico dell’apparato circolatorio, quali l’aumento della concentrazione di fibrinogeno e piastrine nel sangue, il sequestro di globuli rossi nel polmone, l’aumento del rischio di aritmia; il ruolo di queste alterazioni negli eventi cardiovascolari legati al PM10 sono però ancora da chiarire
[Stone V., Am J Respir Crit Care Med 2000, 162:S44-S47] [Brunekreef B. and Holgate S.T., Lancet 2002, 360:1233-1242)]

Quali componenti del PM10 sono responsabili degli effetti tossici osservati?
Gli effetti tossici del PM10 sembrano riconducibili sia alle dimensioni che alla composizione chimica delle particelle. Diversi studi sperimentali, svolti proprio per chiarire quali componenti del particolato determinino gli effetti proinfiammatori, suggeriscono un ruolo importante della componente metallica e/o della frazione fine (PM2,5) e ultrafine (PM0,1).

Secondo i risultati di alcuni studi, i metalli, e in particolare i metalli di transizione, potrebbero agire mediante reazioni chimiche ("reazioni di Fenton") in grado di generare radicali liberi: questi possono indurre stress ossidativo e danni ai sistemi biologici, e favorire l’infiammazione nei tessuti.

Anche gli studi sulle particelle ultrafini mostrano che esse hanno diverse proprietà proinfiammatorie: inducono, a parità di massa-dose, un’infiammazione maggiore rispetto a particelle più grandi. Si pensa inoltre che le particelle ultrafini abbiano maggiori possibilità di interagire con i tessuti, sia perchè hanno un rapporto superficie/massa maggiore rispetto alle particelle più grandi, sia perchè possono essere assorbite all’interno dei tessuti polmonari ed anche entrare nel circolo sanguigno, raggiungendo altri organi.
[Stone V., Am J Respir Crit Care Med 2000, 162:S44-S47]

E’ noto un effetto genotossico o cancerogeno del PM10?
Esistono diverse evidenze di un’associazione tra esposizione a PM10 e cancro e/o danni al materiale genetico. Recentemente uno studio americano ha documentato un’associazione tra esposizione cronica a PM10 e mortalità per cancro al polmone, limitatamente ad individui di sesso maschile. Gli estratti di particolato urbano possono indurre tumori alla pelle in animali da esperimento e causano mutazioni genetiche. Altri studi in vitro hanno dimostrato che il particolato urbano è genotossico in cellule di mammifero.
E’ stato inoltre dimostrato che il particolato delle emissioni diesel è cancerogeno nell’animale ed è stato classificato come "probabile cancerogeno per l’uomo" (gruppo 2A) dall’Agenzia Internazionale per la Ricerca sul Cancro (IARC). Anche gli estratti di particolato di motori a benzina e diesel sono risultati mutageni. L’attività mutagena del particolato è associata quasi esclusivamente al particolato fine ed è da attribuire principalmente al suo contenuto di idrocarburi policiclici aromatici (IPA)
[Brunekreef B. and Holgate S.T., Lancet 2002, 360:1233-1242)] [Clonfero E.: Genotossicologia del particolato urbano. Med Lav 88: 13-23 (1997)])

Si potrebbe ipotizzare un effetto allergizzante del PM10?
L’evidenza di un’associazione tra inquinamento da PM10 e aumento delle malattie allergiche è per ora limitata. Parecchi studi hanno considerato il contenuto in allergeni del PM10, allo scopo di valutarne gli effetti sulla salute, ma non ci sono dati sufficienti a dimostrare un’azione allergizzante del particolato.
E’ stato osservato però che il particolato delle emissioni diesel fa aumentare la sintesi degli anticorpi coinvolti nelle reazioni allergiche ed è quindi possibile che possa causare una sensibilizzazione ai comuni allergeni.
E’ stata avanzata l’ipotesi che interagendo assieme, o con altri fattori ambientali, il particolato e gli inquinanti gassosi possano avere effetti dannosi a lungo termine sugli individui allergici.
[Stone V., Am J Respir Crit Care Med 2000, 162:S44-S47] [Brunekreef B. and Holgate S.T., Lancet 2002, 360:1233-1242]).

Alcuni individui possono essere più suscettibili di altri agli effetti del PM10? Perchè?
I bambini e le persone affette da malattie respiratorie e cardiovascolari, a parità di esposizione, risultano più suscettibili degli altri agli effetti dannosi del PM10.
Le persone affette da malattie polmonari di tipo infiammatorio, come l’asma e la fibrosi cistica, o da infezioni respiratorie, possono essere predisposte a sviluppare, in seguito ad esposizione al PM10, una risposta proinfiammatoria esagerata, in grado di produrre un aggravamento della malattia preesistente.
Per quanto riguarda invece gli individui con malattie cardiovascolari, il meccanismo che porta ad un’aumento della mortalità non è ancora del tutto chiaro. Si ipotizza che tali pazienti possano avere eccessivi livelli ematici di fattori della coagulazione, che potrebbero ulteriormente aumentare in seguito all’esposizione a PM10, innescando un attacco di cuore o un ictus. Gli attacchi di cuore potrebbero essere dovtui anche all’alterazione della frequenza cardiaca durante episodi di inquinamento, come osservato nel cane e, recentemente, anche nell’uomo. La suscettibilità agli effetti dannosi potrebbe dipendere anche da fattori di tipo genetico, che non sono però ancora stati identificati.
I bambini sono a maggior rischio di effetti dannosi per vari fattori, quali le minori dimensioni e l’immaturità dell’apparato respiratorio rispetto agli adulti, il diverso grado di deposizione delle particelle nelle vie aeree, la ridotta capacità di clearance delle particelle.
[Stone V., Am J Respir Crit Care Med 2000] [World Health Organization Regional Office for Europe-European Environmental Agency, Environmental Issue Report n°29, Children’s Health and environment: a review of evidence. 1. Children’s special vulnerability to environmental health hazards: an overview, pp 18-28].