Sezione d Igiene, Epidemiologia e Sanità Pubblica dell Università degli Studi di Brescia

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1 Sezione d Igiene, Epidemiologia e Sanità Pubblica dell Università degli Studi di Brescia Studio sulla concentrazione di policlorobifenili (PCB) nel siero di soggetti con cancro del fegato (epatocarcinoma) ed in soggetti di controllo in Provincia di Brescia.

2 Premessa I policlorobifenili (PCB) sono organoclorurati persistenti classificati dalla IARC come probabili cancerogeni per l uomo, sulla base di un evidenza di induzione di tumori nel fegato e in altri organi in animali da esperimento (IARC, 1987). La cancerogenicità dei PCB per l uomo, alle concentrazioni comunemente presenti nell ambiente, è ancora incerta (Ross 2004) ed anche gli studi sulle coorti di esposti occupazionali non indicano, nel loro insieme, un aumento del rischio di cancro, e in particolare di cancro del fegato (Bosetti et al, 2004). Per 12 dei 209 congeneri dei PCB, differenti tra loro per numero e disposizione degli atomi di cloro nella molecola è stata dimostrata un attività simile a quelle delle diossine, di cui il congenere 2,3,7,8 (diossina di Severo) è stato riconosciuto cancerogeno certo per l uomo (IARC, 1997). Il territorio bresciano è stato sede di un intenso sviluppo industriale specie metallurgico con una elevata ecodispersione di xenobiotici, anche ad alta persistenza ambientale come PCB e diossine, come in altre aree in Europa in Germania, Repubblica Ceca, Slovacchia e negli Stati Uniti d America. A questo fenomeno più ampio si sono sovrapposti episodi più circoscritti temporalmente e spazialmente ma di entità maggiore e più specifica per i composti organoclorurati, dovuti alla presenza di discariche di rifiuti o di impianti di macinazione dei rottami. L episodio di maggior rilievo è quello relativo all inquinamento prodotto dalla Caffaro, produttrice di diversi organoclorurati, tra cui i PCB, la cui produzione è iniziata negli anni 30 ed è cessata nel 1984, nel comune di Brescia. Come è noto, ciò ha dato luogo a diverse indagini condotte negli anni su campioni di suoli, acque superficiali, e alimenti di origine animale e vegetale, che hanno mostrato come alcune aree del territorio comunale siano state contaminate da organoclorurati (Comitato Tecnico Scientifico, 2003). Nel è stata condotta un indagine campionaria su 579 residenti nel comune di Brescia di età compresa tra 20 e 79 anni che ha evidenziato in diversi soggetti livelli ematici di tali composti superiori ai valori generalmente riscontrati su popolazioni residenti in aree industriali e non professionalmente esposte (Apostoli et al, 2005; Donato et al, sottoposto per pubblicazione). Nella provincia di Brescia si rileva un incidenza elevata di cancro del fegato nei maschi, per la maggior parte dei casi epatocarcinoma (HCC), rispetto alle aree coperte dagli altri Registri Tumori del Nord Italia (Simonati et al, 2004), la cui origine è stata fino ad oggi messa in relazione a patologie epatiche di origine virale o dovute al consumo di alcool, come appare dai risultati di alcuni studi condotti dalla Cattedra di Igiene dell Università di Brescia negli ultimi anni (Tagger et al, 1999; Donato et al, 2002). In uno studio di coorte storico sui lavoratori della Caffaro, non si è rilevato un eccesso di mortalità per tumore del fegato nei lavoratori addetti alla produzione di PCB (Comitato Tecnico Scientifico, 2003). Lo scopo della presente ricerca è stato di valutare l associazione tra esposizione a PCB e cancro del fegato mediante uno studio caso-controllo condotto su residenti nella provincia di Brescia. Materiali e metodi E stato effettuato uno studio di tipo caso-controllo, confrontando 100 soggetti con epatocarcinoma (HCC), il tipo più comune di cancro del fegato ( casi ), e 100 soggetti di controllo ( controlli ospedalieri ) ricoverati in alcuni ospedali cittadini, appaiati ai casi per età e sesso e con diagnosi di ammissione per qualsiasi malattia escluse le malattie epatiche, tumori maligni e patologie associate al consumo di alcol (età media: casi: 63.1 anni, controlli: 62.3 anni). I controlli ospedalieri erano ricoverati in reparti di Medicina Generale, Chirurgia Generale, Cardiologia, Dermatologia, Oculistica, e Urologia. Sono stati inoltre considerati come controlli di popolazione 316 soggetti di età superiore o uguale a 50 anni (età media: 63.2 anni), quale campione casuale dei residenti nella città, già inclusi in una precedente indagine sull esposizione a PCB nel comune di Brescia, i cui risultati sono già stati resi noti (Comitato Tecnico Scientifico, 2003). I controlli di popolazione erano tutti di età maggiore o uguale a 50 anni, dal momento che nessun caso con HCC aveva un età inferiore a 50 anni (età media: 63.2 anni). Nei casi di HCC sono stati valutati i principali fattori di rischio per epatopatia nei paesi occidentali (Bosch et al, 2004), e cioè le infezioni da virus dell epatite C (HCV) e B (HBV) e un consumo elevato di 1

3 alcol (storia di consumi superiori a 60 grammi di etanolo al giorno per almeno 10 anni). Su di un campione di siero sono stati determinati 24 congeneri di PCB, inclusi i 12 classificati come diossina simili dall OMS (Van den Berg et al, 1998), utilizzando una metodica di gas cromatografia spettrometria di massa. La concentrazione totale di PCB è stata calcolata come somma dei 24 congeneri misurati. Per i 12 congeneri diossino-simili, è stata determinata la tossicità equivalente alla diossina (toxic equivalent factor, TEQ) mediante l impiego dei fattori di tossicità equivalente (TEF) dell OMS (Van den Berg et al, 1998). Le determinazioni dei PCB sono stati eseguite presso il Laboratorio della Cattedra di Igiene Industriale dell Università di Brescia. I PCB sono contenuti nella frazione lipidica del sangue, per cui è stata determinata la loro concentrazione relativa ai lipidi presenti nel sangue. E stato possibile effettuare questi ultimi esami solo su 52 casi e 68 controlli ospedalieri, per mancanza di siero, e su tutti i controlli di popolazione. A causa della distribuzione fortemente asimmetrica dei PCB ematici e della scarsa numerosità del campione, l analisi statistica è stata effettuata impiegando a fini descrittivi misure di posizione quali la mediana, il range e il 90 centile e per i confronti tra gruppi sono stati effettuati test non parametrici. Infine, è stato stimato l odds ratio (OR) per HCC dicotomizzando la concentrazione sierica dei PCB totali sulla base del valore mediano tra i controlli di popolazione, quale misura di associazione, aggiustando le stime per sesso ed età mediante regressione logistica multipla. Tutti i test statistici sono stati effettuati a due code, usando come di consueto la soglia del 5% per rifiutare l ipotesi nulla. Risultati Nella tabella 1 si riporta la distribuzione per sesso e per età dei casi e dei controlli ospedalieri e di popolazione e i valori mediani, range e 90 centile dei livelli sierici dei PCB totali, espressi in volume e rapportati ai lipidi totali. Per tutte le variabili considerate, si sono riportati separatamente i valori riscontrati per i casi e i controlli con e senza dosaggio dei lipidi ematici. Considerando la totalità dei soggetti reclutati, si osserva una proporzione di maschi maggiore tra i casi e i controlli ospedalieri (92% e 93% rispettivamente) rispetto ai controlli di popolazione (53%), mentre l età media non risulta differente tra i diversi gruppi (p>0.1). La mediana e il 90 centile dei PCB sierici totali nei casi risultano inferiori rispetto ai controlli ospedalieri (p=0.002) e simili rispetto ai controlli di popolazione (p>0.1). I soggetti con determinazione di colesterolo e trigliceridi ematici non differiscono da quelli senza tale misura per quanto riguarda le variabili demografiche e la misura volumetrica dei PCB totali, sia tra i casi (52 vs 48 soggetti) che tra i controlli ospedalieri (68 vs 32 soggetti) (p>0.1 per tutti i confronti). I casi presentavano valori mediani di colesterolemia e trigliceridemia (138.5 e 86.5 mg/dl, rispettivamente) significativamente inferiori sia rispetto ai controlli ospedalieri (172 e mg/dl) che a quelli di popolazione (216 e 105 mg/dl) (p<0.01 per ogni confronto). Considerando la concentrazione di PCB totali su lipidi ematici, la mediana e il 90 centile rilevati nei casi sono simili a quelli dei controlli ospedalieri ma superiori ai valori dei controlli di popolazione (p=0.003). L odds ratio (OR) per HCC per un livello di PCB totali > 1127 ng/g lipidi (mediana dei controlli di popolazione) risulta: OR= 1.24 (IC 95%: , p>0.1) confrontando i casi con i controlli ospedalieri e OR = 3.79 (IC 95%: , p = ) confrontando i casi con i controlli di popolazione. Le stime dell OR confrontando i casi con i controlli di popolazione non si modificano restringendo l analisi ai soli maschi. Nei 68 controlli ospedalieri i valori di PCB su lipidi ematici non differivano in relazione al tipo di patologia per la quale erano stati ricoverati (p>0.1). Dei 52 casi di HCC, 15 erano positivi per infezione da HCV, 11 per infezione da HBV, 24 avevano consumato > 60 grammi di etanolo al giorno per almeno 10 anni, e 2 non avevano alcun fattore di rischio. Le concentrazioni mediane di PCB su lipidi ematici non differivano significativamente in relazione all eziologia dell HCC, anche escludendo dal confronto i 2 casi negativi per i fattori in esame. I controlli di popolazione erano tutti residenti nel comune di Brescia, mentre solo una parte dei casi (8 dei 52 con misurazione di colesterolo e trigliceridi ematici) e dei controlli ospedalieri (23 dei 68) erano residenti nel medesimo comune. Non vi erano differenze nella concentrazione dei PCB totali, considerati volumetricamente o in rapporto ai lipidi ematici, per residenza (comune di Brescia vs resto della provincia) tra i casi o tra i controlli: le mediane dei PCB su grassi erano, in ng/g lipidi tra i casi: 1208 in residenti e 1594 in non residenti a Brescia; tra i controlli, esse erano 1444 in residenti e 1649 in 2

4 non residenti a Brescia (p>0.05 per entrambi i confronti). Non si sono riscontrate differenze nella concentrazione dei PCB ematici per titolo dei studio nei casi o nei controlli. Tra i 24 congeneri di PCB indagati, quelli con i valori ematici più elevati erano, usando la classificazione IUPAC, i PCB 118, 138, 153, 170, 180 e 194. Nella Figura 1 si riportano le mediane dei suddetti congeneri nei casi e controlli ospedalieri e di popolazione. Per i congeneri 118, 138, 153 e 180 si osservano nei casi valori simili ai controlli ospedalieri e maggiori rispetto ai controlli di popolazione (p<0.001 per ciascun confronto tranne che per il congenere 180, per il quale p=0.07),. Tra i congeneri diossino-simili, solo il 105, 118 e 156 erano presenti in almeno 1/3 dei casi o dei controlli. Il valore mediano di TEQ era nei casi (30.01 pg/g lipidi) simile rispetto ai controlli ospedalieri (30.71 pg/g lipidi) e superiore rispetto ai controlli di popolazione (16.15 pg/g lipidi, p=0.0001). Discussione e conclusioni La presente ricerca mostra risultati contrastanti in relazione a due aspetti: a) la distribuzione dei valori ematici dei PCB nei controlli ospedalieri e nei controlli di popolazione; b) la concentrazione ematica di PCB totali espressa in volume o rapportata ai lipidi sierici. Per quanto riguarda il primo aspetto, i controlli ospedalieri sono stati selezionati da diversi reparti ed erano affetti da varie patologie acute e croniche, ad esclusione di quelle neoplastiche ed epatiche. Non si è riscontrata un associazione tra livelli ematici di PCB e i gruppi di patologie di cui essi erano affetti. I controlli di popolazione sono stati selezionati mediante un campionamento casuale semplice da liste dei residenti dopo aver suddiviso la città di Brescia in 4 aree, sulla base della concentrazione dei PCB totali nei suoli. Va rilevato che non sono state riscontrate differenze significative nei livelli ematici di PCB totali tra residenti e non residenti nel comune di Brescia sia tra i casi che tra i controlli ospedalieri. I PCB sono contenuti pressoché esclusivamente nella frazione lipidica del sangue e quindi il rapporto su lipidi viene in genere considerato come la misura più accurata perché corregge per le variazioni dei livelli ematici dei lipidi. Nel presente studio, la correzione per i livelli ematici dei lipidi appare necessaria anche per il basso livello ematico medio di colesterolo e trigliceridi nei casi di HCC. Un valore ridotto di colesterolemia totale era atteso nei casi di HCC, poiché i soggetti con malattia epatica in fase avanzata hanno ridotti livelli plasmatici di colesterolo totale; inoltre la ridotta concentrazione ematica di colesterolo e di trigliceridi negli stessi soggetti può essere dovuta a un ridotto apporto alimentare per le cattive condizioni di salute e per la malattia neoplastica. Le alterazioni dell assetto lipidico possono essere correlate con una riduzione del tessuto adiposo, con conseguente mobilizzazione dei tossici depositati in esso depositati. La concentrazione nel siero pertanto potrebbe essere, più che indicatore di esposizione, indicatore di una diversa compartimentazione dei PCB nell organismo. Lo studio presenta alcuni limiti che portano a interpretare con cautela i risultati ed a ritenere necessari ulteriori approfondimenti, quali: - il disegno retrospettivo dello studio, - la misura dei PCB nel siero usata come indicatore di esposizione - i valori dei PCB riscontrati nel siero dei casi e dei controlli - il numero non elevato di soggetti inclusi nella ricerca. Il disegno retrospettivo dello studio non consente di stabilire la relazione temporale tra la possibile esposizione e la malattia, poiché la condizione in studio, in questo caso l HCC, e la cirrosi epatica che è in genere compresente, potrebbe di per sé comportare un aumento della concentrazione ematica di questi composti, per le alterazioni metaboliche conseguenti allo stato di malattia (rapporto causale inverso tra esposizione e malattia). Lo stesso fenomeno potrebbe spiegare il riscontro di una concentrazione di PCB totali più elevata nei controlli ospedalieri rispetto ai controlli di popolazione. Per quanto riguarda la misura dell esposizione impiegata, e cioè la concentrazione ematica dei PCB, va ricordato che questi composti si accumulano nel tessuto adiposo corporeo. La loro concentrazione ematica è variabile, in relazione sia alla concentrazione dei lipidi ematici, sia ad eventuali alterazioni dei grassi di deposito. Un rapido dimagrimento, ad esempio, potrebbe accompagnarsi ad un aumentata liberazione in circolo di questi composti. Pertanto, la determinazione dei livelli ematici può non riflettere l effettivo carico corporeo di PCB, anche se alcuni studi indicano che i livelli sierici dei PCB aggiustati per i lipidi sono fortemente correlati con le concentrazioni degli stessi nel tessuto adiposo, anche in soggetti affetti da neoplasia (Rusiecki et al, 2005). Va però ricordato che negli studi caso-controllo la 3

5 misura più valida dell esposizione è la concentrazione dei composti indagati nell organo bersaglio, in questo caso il fegato, anche se ciò appare non realizzabile per la necessità di disporre di un adeguato campione di fegato in soggetti con HCC e in soggetti sani, cioè non affetti da patologia epatica. I valori mediani di PCB nel sangue della popolazione generale bresciana sono superiori a quelli riscontrati in altre popolazioni europee e occidentali, ma sovrapponibili a quelli di popolazioni residenti in altre aree a elevata industrializzazione. I valori riscontrati nei soggetti con HCC, anche corretti per i grassi, sono peraltro assai inferiori a quelli rilevati in alcuni operai che hanno lavorato nel reparto di produzione PCB dell azienda chimica in oggetto, nei quali non sono state riscontrate alterazioni anche precoci della funzionalità epatica (Comitato Tecnico Scientifico 2003). Le indagini sull eziologia dell HCC condotte a Brescia negli ultimi anni mostrano come le infezioni da virus dell epatite C e B e un consumo di alcol superiore 60 grammi al giorno per oltre 10 anni siano le cause principali di questa patologia nella popolazione bresciana e che a questi fattori è attribuibile circa il 90 % dei casi, in accordo con altri studi sulle cause del cancro del fegato condotte nei paesi occidentali (Bosch et al, 2004). Anche nel presente studio, la quasi totalità dei casi inclusi nella ricerca (50 su 52) aveva uno dei citati fattori di rischio, per cui eventuali altri agenti epatolesivi o cancerogeni agirebbero presumibilmente come fattori favorenti lo sviluppo della malattia. In conclusione, i risultati del presente studio, pur con i limiti evidenziati, mostrano che soggetti con HCC presentano valori mediani di PCB nel siero più elevati rispetto alla popolazione generale dell area. Sono pertanto opportuni ulteriori approfondimenti per chiarire se composti organoclorurati presenti nell ambiente e nelle matrici biologiche dei residenti nella provincia di Brescia in quantità superiori a quelle che si misurano abitualmente nei paesi industrializzati rivestano un ruolo anche solo concausale o favorente in una patologia particolarmente frequente nel territorio bresciano come l HCC. Riferimenti bibliografici 1. Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR). Toxicological Profile for selected Polychlorinated biphenyls- Update. U. S. Department of Health and Social Services, Public Health Service, Agency for Toxic Substances and Disease Registry, CDC, Atlanta, GA, Apostoli P, Magoni M, Bergonzi R, et al. Assessment of reference values for polychlorinated biphenyl concentration in human blood. Chemosphere, in pubblicazione (disponibile nel sito della rivista). 3. Bosch FX, Ribes J, Diaz M, Cleries R. Primary liver cancer: worldwide incidence and trends. Gastroenterology 2004; 127: S5-S Bosetti C, Negri E, Fattore E, La Vecchia C. Occupational exposure to polychlorinated biphenyls and cancer risk. Eur J Cancer Prev. 2003;12: Comitato Tecnico Scientifico dell ASL di Brescia. Relazione finale per la valutazione del rischio per la salute umana, correlato alla presenza nel terreno di sostanze tossiche, PCB e mercurio, nell area Caffaro del comune di Brescia Corrao G, Busellu G, Valenti M, et al. Reproducibility of measuring lifetime alcohol consumption by a simple interview-administered questionnaire. Alcologia 1994; 6: Donato F, Magoni M, Bergonzi R, et al. Exposure to polychlorinated biphenyls in residents near a producing factory in Italy: the food chain as main source of contamination. Sottoposto per pubblicazione. 8. Donato F, Tagger A, Gelatti U, et al. Alcohol and hepatocellular carcinoma: the effect of lifetime intake and hepatitis virus infections in men and women. Am J Epidemiol. 2002;155(4): Donato F, Magoni M. Indagine sull esposizione a PCB nella popolazione generale di Brescia IARC Working Group on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans: Polychlorinated Dibenzo- Para-Dioxins and Polychlorinated Dibenzofurans. Lyon, France, 4-11 February 1997.IARC Monogr Eval Carcinog Risks Hum. 1997;69: Karmaus W, Riebow JF. Storage of serum in plastic and glass containers may alter the serum concentration of polychlorinated biphenyls. Environ Health Perspect. 2004;112(6): McIntyre N, Behamou JP, Bircher J, Rizzetto M, Rodes J. Oxford textbook of clinical hepatology. Oxford, UK: Oxford University Press,

6 13. Negri E, Bosetti C, Fattore E, La Vecchia C. Environmental exposure to polychlorinated biphenyls (PCBs) and breast cancer: a systematic review of the epidemiological evidence. Eur J Cancer Prev 2003; 12: Phillips DL, Pirkle JL, Burse VW, Bernert JT jr, Henderson LO, Needaham LL. Chlorinated hydrocarbon levels in human serum: effects of fasting and feeding. Arch Environ Contam Toxicol 1989; 18: Ross G. The public health implications of polychlorinated biphenyls (PCBs) in the environment. Ecotoxicol Environ Saf. 2004; 59: Rusiecki JA, Matthews A, Sturgeon S, Sinha R, Pellizzari E, Zheng T, Baris D. A correlation study of organochlorine levels in serum, breast adipose tissue, and gluteal adipose tissue among breast cancer cases in India. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 2005;14(5): Simonati C, Limina RM, Gelatti U, et al. Incidenza e mortalità per tumour maligno in alcuni distretti socio-sanitari dell ASL di Brescia nel triennio Ann Ig. 2004;16(6): Italian. 18. Tagger A, Donato F, Ribero ML, et al. Case-control study on hepatitis C virus (HCV) as a risk factor for hepatocellular carcinoma: the role of HCV genotypes and the synergism with hepatitis B virus and alcohol. Brescia HCC Study. Int J Cancer 1999;81(5): Van den Berg M, Birnbaum L, Bosveld AT, et al. Toxic equivalency factors (TEFs) for PCBs, PCDDs, PCDFs for humans and wildlife. Environ Health Perspect. 1998;106(12): Prof. Francesco Donato Sezione d Igiene, Epidemiologia e Sanità Pubblica dell Università degli Studi di Brescia Hanno collaborato alla ricerca: Prof. Umberto Gelatti, Dr.sse Loredana Covolo e Claudia Zani della Sezione d Igiene, Epidemiologia e Sanità Pubblica dell Università degli Studi di Brescia; Prof. Pietro Apostoli e Dr. Roberto Bergonzi della Sezione di Medicina del Lavoro ed Igiene Industriale, Laboratorio di Tossicologia Occupazionale dell Università degli Studi di Brescia. 5

7 Tabella 1. Concentrazione dei PCB totali sierici, espressi in volume (ng/ml) e riferiti ai lipidi ematici (ng/g lipidi) nei casi con HCC, e nei controlli ospedalieri e di popolazione. CASI HCC CONTROLLI OSPEDALIERI Dosaggio lipidi Dosaggio lipidi CONTROLLI DI POPOLAZIONE SI NO TOT SI NO TOT (N=316) (N=52) (N=48) (N=100) (N=68) (N=32) (N=100) Maschi Femmine Età media (SD) (6.3) (7.2) 63.2 (8.0) PCB totali (ng/ml) Mediana * * 6.76 Range centile PCB/lipidi (ng/g) Mediana 1465 $ 1575 $ 1127 Range centile * p = 0.002; p = 0.2; $ p> 0.1; p =

8 Figura 1. Mediana delle concentrazioni di alcuni congeneri dei PCB nei casi, nei controlli ospedalieri e nei controlli di popolazione (in ng/g lipidi) ng/g lipidi PCB 118 PCB128 PCB 138 PCB153 PCB 156 PCB 170 PCB 180 PCB194 Casi Controlli ospedalieri Controlli di popolazione 7