Effetti tossici delle diossine in campo umano ed animale. Dr. Loredana Baldi Istituto Zooprofilattico Sperimentale del Mezzogiorno Portici (NA)

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1 Effetti tossici delle diossine in campo umano ed animale Dr. Loredana Baldi Istituto Zooprofilattico Sperimentale del Mezzogiorno Portici (NA) 1

2 Campania Infelix Aziende bufaline positive per diossine in provincia di Caserta 2

3 Introduzione I policlorobifenili (PCB), i policlorodibenzofurani (PCDF) e le policlorodibenzo-p-diossine 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( 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

4 Introduzione Esprimono la loro tossicità max non in relazione ad eventi accidentali di intossicazione acuta o subacuta,, ma per l azione l lenta ed inesorabile sui delicatissimi equilibri ormonali degli animali e dell uomo. 4

5 XENOBIOTICI SUPERTOSSICI PCB Policlorobifenili PCDD Policlorodibenzo-diossine 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

6 EMERGENZA DIOSSINE : Belgio Il Belgio incenerisce il 54 % dei propri rifiuti, che costituiscono la principale fonte di diossine: attraverso l inquinamento l 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 6

7 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 dibenzo-p-diossinadiossina 7

8 17 molecole estremamente tossiche per l uomo l e gli animali. Altre sostanze, quali i PCB (bifenilipoliclorurati( 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

9 Gli aspetti più importanti della tossicologia delle diossine 1. Altamente lipofile 2. Insolubili in H 2 O 3. Elevatissimo potenziale tossico 4. Assunzione in quantità significative dagli animali e dall uomo 5. Stabili chimicamente e fisicamente 6. 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 9

10 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) 10

11 Il contenuto in diossine nelle carni dipende dall et 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. 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

12 Fonti di contaminazione Non sono prodotte volontariamente Inceneritori obsoleti o malfunzionanti Complessi industriali che non trattano i reflui (inceneritori, cartiere, fonderie, raffinerie, produttori di materie plastiche) Incenerimento di rifiuti solidi urbani e rifiuti ospedalieri (tra cui molti prodotti in PVC polivinilecloruro), in impianti inadeguati Incendi forestali, caminetti domestici Fermentazione anaerobica di alcuni microrganismi 12

13 INVENTARIO DELLE EMISSIONI DI DIOSSINA IN EUROPA 1995 Il 6% delle diossine emesse in atmosfera proviene da: Inceneritori per rifiuti urbani (26%) Fonderie (18%) Inceneritori per rifiuti ospedalieri(14% Attività metallurgiche (4%) Il restante 38% è attribuito a: Incendi Traffico Riscaldamento a legna 13

14 FONTI DI DIOSSINA Cl + idrocarburi derivati dal petrolio Molti composti usati dal , tra cui SOLVENTI PESTICIDI DISINFETTANTI (per esempio l esaclorofenel 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 diossine che dibenzo-furani furani) Sottoprodotti indesiderati anche nella preparazione industriale di ERBICIDI CLOROFENOSSILICI (ad esempio l agente Orange,, usato ai fini bellici in Vietnam). 14

15 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 15

16 L esposizione umana alle diossine può avvenire con modalità differenti: 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 l 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 16

17 ESPOSIZIONE DEGLI ANIMALI 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 17

18 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 Ciò non significa che si debbano sottovalutare gli episodi di produzione o dispersione localizzata di diossine Attualmente il pericolo più immediato consiste nella contaminazione di pascoli e mangimi destinati all alimentazione 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. 18

19 Diossine nel latte Se l erba l 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 l per passare nel latte 19

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21 ANALISI DEL RISCHIO Vi sono settori della popolazione sensibili all esposizione agli xenobiotici: Lattanti Prima infanzia Donne gravide 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

22 MECCANISMO D AZIONED 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. Questi GENI sono implicati nei meccanismi di differenziazione e divisione cellulare, nel metabolismo di alcuni ormoni e di alcuni fattori di crescita 22

23 MECCANISMO D AZIONED Il recettore cellulare AHR (simile ai recettori per i glico-corticoidi 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). 23

24 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) 24

25 Ma soprattutto è più importante il ruolo di perturbatori ormonali. Oggi si parla di interferenti endocrini : essi interagiscono con l espressione l del patrimonio genetico delle cellule attivando o reprimendo geni; così si spiega l enorme l varietà di effetti indotti dalle diossine. Hanno proprietà similormonali,, agiscono come modulatori della crescita e della differenziazione cellulare, specialmente nei tessuti epiteliali 25

26 Assorbimento: La maggior parte, circa l 80% l 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. 26

27 EFFETTI TOSSICI: Immunotossici Teratogeni Cancerogeni Sregolatori endocrini Cloracne Disturbi dell apprendimento, etc 27

28 CLORACNE: Eruzioni cutanee e pustole simili all acne acne giovanile (Premier ucraino) con localizzazione estesa all intera superficie corporea e manifestazioni che possono protrarsi per anni (23 anni dopo Seveso) 28

29 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 l 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 29

30 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 30

31 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 ormonale AHR (Aryl( Aryl- Hydrocarbon-Receptor Receptor). Attività perturbante nei confronti della tiroide, soprattutto nei giovani l induzione l enzimatica a livello epatico sembra portare ad una prematura degradazione dell ormone tiroideo T 4 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 simil- estrogenica della diossina che determina una diminuzione del numero di spermatozoi nei maschi ed endometriosi nelle femmine 31

32 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 immunit immunità umorale (riduzione delle immunoglobuline) che cellulo- mediata ed al sistema del Complemento. Si verificano lesioni al timo, organo molto sensibile perché è abbondante la presenza del recettore AHR. 32

33 ASPETTI ANATOMOPATOLOGICI 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, necrosi, ulcere 33

34 Prevenzione in 4 mosse Individuale: al consumatore è consigliata dieta varia e con pochi grassi animali A livello di produzione primaria: Buone Pratiche Agricole e di Allevamento Autorità locali: gestione del territorio Autorità centrali: impegno per la riduzione delle emissioni di diossina 34