EFFETTI TOSSICI DEI METALLI
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- Nicolina Mauri
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1 EFFETTI TOSSICI DEI METALLI
2 CHE COSA E UN METALLO? I metalli sono definiti dalle proprietà fisiche dell elemento allo stato solido Le proprietà generali dei metalli includono: - alta riflettività (lucentezza) - elevata conducibilità elettrica - elevata conducibilità termica - resistenza meccanica Molti metalli hanno mostrato rilevanti effetti tossici nell uomo: - metalli tossici (es. piombo e cadmio) - metalli essenziali (es. zinco e rame) - metalli utilizzati in terapia (es. platino e bismuto) - metalli tossici minori (es. indio e uranio) - alcuni elementi tossici non metallici (es. selenio e fluoruro)
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6 DISTRIBUZIONE DEI METALLI NELL AMBIENTE I metalli sono normalmente ridistribuiti nell ambiente con ciclo geologico e biologico La pioggia dissolve le rocce e i minerali e trasporta fisicamente i materiali, inclusi i metalli, ai fiumi e alle falde acquifere, depositando ed estraendo i materiali dai terreni con cui viene a contatto ed eventualmente trasportando queste sostanze nell oceano ove precipitano come sedimento o vengono ricaptati nella pioggia, per essere ridistribuiti in altre parti della pianeta Il ciclo biologico include la bioconcentrazione ad opera di piante e animali che comporta l incorporazione nella catena alimentare L attività industriale può incrementare notevolmente la distribuzione dei metalli nell ambiente attraverso le emissioni nel suolo, nell acqua e nell aria
7 METALLI COME AGENTI TOSSICI L esposizione umana a certi livelli di metalli è inevitabile I metalli differiscono dalle altre sostanze tossiche per il fatto di non essere né creati né distrutti dall uomo I biomarcatori di esposizione, tossicità e suscettibilità sono importanti per la valutazione della gravità dell intossicazione da metalli I biomarcatori di esposizione, come la concentrazione nel sangue e nelle urine o nei capelli sono stati utilizzati per lungo tempo Le tecniche di tossicologia molecolare hanno aumentato enormemente il numero di possibili biomarcatori Nel caso del cromo, ad esempio, i complessi DNA-proteina possono servire come biomarcatori sia di esposizione sia di potenziale cancerogenicità
8 FONTI NATURALI DI METALLI PESANTI
9 FONTI ANTROPOGENICHE
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11 MECCANISMI CHIMICI NELLA TOSSICITA DEI METALLI Dal punto di vista chimico, i metalli nella loro forma ionica possono essere molto reattivi e possono reagire con i sistemi biologici in diversi modi Le cellule presentano numerosi potenziali siti di legame per i metalli. L inibizione di enzimi critici è un importante meccanismo molecolare responsabile della tossicità dei metalli I metalli tossici possono mimare quelli essenziali legandosi a siti biologici che normalmente sono riservati al metallo essenziale Molti metalli possono agire direttamente come catalizzatori di reazioni ossidoriduttive con l ossigeno molecolare o con altri ossidanti endogeni causando modificazioni ossidative di biomolecole come proteine e DNA (es. cancerogenicità)
12 FATTORI RILEVANTI NELLA TOSSICITA DEI METALLI I fattori concernenti l esposizione ai metalli includono: - dose - via di esposizione - durata - frequenza di esposizione Anche i fattori relativi all ospite possono avere un impatto rilevante sulla tossicità dei metalli: - età alla quale avviene l esposizione - genere - capacità di biotrasformazione - stile di vita (fumo, dieta )
13 PROTEINE CHE LEGANO METALLI E TRASPORTATORI Le proteine con specifiche proprietà di legame ai metalli sono fondamentali nella regolazione dei metalli essenziali e i metalli tossici possono interagire con queste proteine per mimetismo - METALLOTIONINE: i gruppi tiolici forniscono le basi per il legame ad alta affinità di diversi metalli essenziali e tossici (zinco, cadmio, rame e mercurio) - TRANSFERRINA: glicoproteina che lega la maggior parte degli ioni ferrici nel plasma ed è coinvolta nel trasporto del ferro attraverso le membrane cellulari (alluminio e manganese) - FERRITINA: principale proteina che immagazzina il ferro nelle cellule - CERULOPLASTINA: glicoproteina ossidasi plasmatica contenente rame, che converte gli ioni ferrosi a ferrici, i quali poi si legano alla transferrina
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15 TOSSICITA DEI METALLI
16 FARMACOLOGIA DEI METALLI Molti agenti chimici contenenti metalli rappresentano valide strategie farmacologiche nel trattamento di patologie umane Cisplatino: chemioterapia antitumorale Altri medicinali contenenti metalli usati attualmente sono: - alluminio (antiacidi) - bismuto (ulcera peptica e gastriti associate a Helicobacter pylori) - litio (mania e disturbo bipolare)
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18 PRINCIPALI METALLI TOSSICI
19 ARSENICO
20 MERCURIO Il mercurio presente nell atmosfera sotto forma di vapori di mercurio deriva dal degassamento naturale della crosta terrestre, dalle eruzioni vulcaniche e dall evaporazione degli oceani e del suolo. Le fonti antropogeniche danno un contributo rilevante al mercurio presente nell atmosfera. Tra queste sono incluse le emissioni che derivano dalle miniere e dalla fusione dei metalli (mercurio, oro, rame e zinco), dalla cmbustione del carbone, dagli inceneritori e dalle industrie Il mercurio entra nella catena alimentare marina dal plancton e quindi si ritroverà nei pesci erbivori, in quelli carnivori e nei mammiferi marini
21 MERCURIO
22 MERCURIO
23 PIOMBO
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29 EFFETTI EMATOLOGICI
30 TRATTAMENTO
31 CADMIO
32 CADMIO Un'importante fonte di emissioni di cadmio e' la produzione di fertilizzanti artificiali di fosforo. Parte del cadmio finisce nel terreno dopo che il fertilizzante viene applicato sul terreno coltivabile ed il resto del cadmio finisce nell'acqua superficiale. Il cadmio e' fortemente assorbito dalla materia organica nel terreno. I terreni acidificati aumentano l'assorbimento del cadmio da parte delle piante. Cio' costituisce un potenziale pericolo per gli animali che dipendono dalle piante per sopravvivere, come bovini,ovini, suini e pollame. I vermi di terra ed altri organismi essenziali per il terreno sono estremamente suscettibili all'avvelenamento da cadmio. Possono morire a concentrazioni molto basse con conseguenze sulla struttura del terreno stesso, concentrazioni di cadmio piu' elevate possono influenzare i processi dei microrganismi e minacciare l'intero ecosistema del suolo
33 CADMIO
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