Le Radiazioni Ottiche Artificiali: Effetti biologici e sanitari a breve e lungo termine e la sorveglianza sanitaria. Dott. Giuseppe Sergi Dipartimento di Sanità Pubblica Azienda U.S.L. di Piacenza
LE RADIAZIONI OTTICHE
EFFETTI SULLA SALUTE RADIAZIONE OTTICA OCCHIO CUTE ULTRAVIOLETTO fotocheratocongiuntivite (UVB-UVC), cataratta fotochimica (UVA) eritema (UVB-UVC), sensibilizzazione (UVA), fotoinvecchiamento (UVC-UVB-UVA), cancerogenesi (UVC-UVB-UVA) VISIBILE fotoretinite (in particolare da luce blu, 380-550 nm) fotodermatosi INFRAROSSO ustioni corneali (IRC-IRB), cataratta termica (IRB-IRA), danno termico retinico (IRA) vasodilatazione, eritema, ustioni
FATTORI CHE INFLUENZANO IL RISCHIO Ci sono vari fattori che influiscono sul rischio potenziale nell esposizione alla radiazione ottica: fattori fisici: lunghezza d onda (energia quantica dei fotoni), valori dell irradianza, divergenza e coerenza, dimensioni della sorgente etc; fattori biologici: proprietà ottiche delle strutture esposte. L insieme di tutti questi fattori determina: se la radiazione può raggiungere o meno una determinata struttura oculare o cutanea; come viene riflessa, trasmessa e assorbita.
EFFETTI FOTOCHIMICI ED EFFETTI TERMICI Gli effetti fotochimici sono conseguenti a interazioni nelle quali il fotone ottico provoca la rottura di legami chimici e la formazione specie altamente reattive, come i radicali liberi, oppure isomerizza alcune molecole ( retinale, trans-cis ). Questi eventi in qualche caso sono positivi ( visione, sintesi fotoindotta della vitamina D) ma nella maggior parte dei casi possono comportare danni funzionali e/o strutturali nei sistemi irradiati. Gli effetti di natura termica dipendono dall incremento della temperatura prodotto dalla radiazione, dalla sua durata nel tempo, dalle dimensioni fisiche della superficie irradiata e dalla termosensibilità delle strutture bersaglio (pelle, retina).
LE RADIAZIONI OTTICHE: ULTRAVIOLETTO
ATTIVITA LAVORATIVE CHE IMPIEGANO RADIAZIONI ULTRAVIOLETTE Sterilizzazione Essiccazione inchiostri, vernici Fotoincisione Analisi chimiche e biologiche Controlli difetti di fabbricazione Lampade per uso medico (es. fototerapia dermatologica) e/o estetico Luce pulsante ad alta intensità IPL- Saldatura ad arco/ al laser
EFFETTI SULLA SALUTE RADIAZIONE OTTICA OCCHIO CUTE ULTRAVIOLETTO fotocheratocongiuntivite (UVB-UVC), cataratta fotochimica (UVA) eritema (UVB-UVC), sensibilizzazione (UVA), fotoinvecchiamento (UVC-UVB-UVA), cancerogenesi (UVC-UVB-UVA)
ASSORBIMENTO DELLA RADIAZIONE UV NELLE STRUTTURE OCULARI
FOTOCHERATOCONGIUNTIVITE
FOTOCHERATOCONGIUNTIVITE Si produce per esposizioni brevi ed intense di cornea e congiuntiva agli UV-C e UV-B, con massimo di efficacia biologica fra 265-275 nm EFFETTI Cheratite (infiammazione della cornea) e Congiuntivite (infiammazione della congiuntiva) ISTOPATOLOGIA Lesioni superficiali conseguenti a morte e progressiva perdita di cellule epiteliali e messa a nudo delle numerose terminazioni nervose superficiali che vengono a contatto con il velo lacrimale
FOTOCHERATOCONGIUNTIVITE SINTOMI Dolore acuto, fotofobia e una fastidiosa sensazione di sabbia negli occhi. PROGNOSI La rapidità di guarigione della cornea e dell epitelio congiuntivale è inversamente correlata con la dose di esposizione. Lo strato epiteliale corneale si rigenera completamente in circa 1-2 giorni (ad es. in caso di fotocheratite UV, nota anche come flash del saldatore). Di norma lo stato infiammatorio risultante ha un carattere transitorio e reversibile se non sono coinvolti anche i tessuti più profondi della cornea.
CATARATTA FOTOCHIMICA
CATARATTA FOTOCHIMICA Si tratta di una più o meno accentuata opacizzazione del cristallino tale da provocare una ridotta trasmissione della luce verso la retina con un aumento della componente diffusa. PATOGENESI UV-B e UV-A vengono assorbite principalmente dal cristallino che è quindi soggetto ad alterazioni fotochimiche. Le fibre del cristallino mancano del processo di riparo per trattare i fotoprodotti, che si accumulano e formano opacità note come cataratta.
CATARATTA FOTOCHIMICA SINTOMI Difficoltà nella visione con velatura più o meno marcata fino alla perdita del visus. PROGNOSI La cataratta è curabile con la sostituzione chirurgica del cristallino, ma si deve stare attenti perché il nuovo cristallino favorisce l ingresso della luce fino alla retina con possibile danno retinico da UV.
FOTORETINITE DA LUCE BLU
FOTORETINITE DA LUCE BLU Il rischio da luce blu è riferito ad esposizioni elevate alla radiazione di lunghezza d onda compresa tra 300 e 700 nm (parte degli UVB, tutti gli UVA e la maggior parte delle radiazioni visibili). In senso stretto tuttavia la luce blu riguarda le frequenze 400-490 nm. PATOGENESI La fotoretinite è di natura fotochimica e si manifesta tipicamente con uno scotoma all interno dell aria irradiata. Se lo scotoma coinvolge la zona maculare si possono presentare gravi deficit visivi.
PROGNOSI FOTORETINITE DA LUCE BLU Il grado di recupero della funzione visiva dipende dalle dimensioni della lesione iniziale e dal tipo di cellule retiniche coinvolte. Nelle lesioni di lieve entità si osservano due meccanismi di riparazione: 1. La crescita di nuove parti delle cellule danneggiate, quali i segmenti esterni dei fotorecettori. 2. La migrazione di cellule vitali nel sito danneggiato. Le lesioni gravi possono essere irreversibili e la perdita visiva essere permanente.
DERMATOELIOSI
DERMATOELIOSI Il fotoinvecchiamento cutaneo è un fenomeno multifattoriale provocato dalla naturale esposizione alla RUV e dall invecchiamento cronologico che si manifesta in misura più accentuata negli individui di pelle chiara e nelle aree maggiormente fotoesposte:braccia, viso, collo. La cute appare ispessita, secca, corrugata, di colore giallastro, con gli osti follicolari dilatati ed otturati da pseudocomedoni, solcati da piaghe profonde; possono essere presenti teleangectasie, sugli avambracci e sulle mani, lesioni purpuriche o pigmentarie irregolari (acromia e lentiggini)
FOTOCANCEROGENESI CUTANEA
FOTOCANCEROGENESI CUTANEA I carcinomi basocellulari e spinocellulari sono molto frequenti nell uomo e si manifestano soprattutto in età avanzata e nelle aree maggiormente esposte ai raggi solari con nesso causale evidente con l esposizione radiante. Per il melanoma il rischio non è dose-dipendente, ma risultano importanti i fattori genetici ed appaiono rilevanti gli effetti nocivi delle esposizioni intense alla RUV in età < 15 anni, soprattutto se hanno prodotto eritema, scottature e vesciche.
PATOGENESI FOTOCANCEROGENESI CUTANEA E un processo multifattoriale di lungo periodo che coinvolge l organismo attraverso meccanismi non del tutto chiari: Alterazioni fotoindotte del DNA mutazioni dei geni oncosoppressori, in particolare la p-53 Attivazione della ornitina-decarbossilasi (ODC) azione promotrice e inducente la progressione tumorale Perossidazione dei lipidi generazione di aldeidi mutagene alterazione dei recettori di membrana e liberazione di mediatori solubili, che modificano la biologia cellulare La foto-immunosoppressione ostacola l eliminazione delle cellule tumorali
ERITEMA
ERITEMA Si manifesta alcune ore dopo un intensa esposizione a RUV (massima efficacia eritemigena degli UVB). Consiste in un arrossamento cutaneo eventualmente associato a bolle dovuto ad una vasodilatazione periferica conseguente ad un insulto alle cellule epidermiche e ai vasi del derma con liberazione di mediatori flogogeni (soprattutto prostaglandine) provocata dall azione diretta dei raggi UVB ed indiretta degli UVA e UVB, attraverso la formazione di numerose specie reattive dell ossigeno (SRO). Raggiunge il massimo dopo 12-14 ore e si risolve in 3-4 giorni, ma è strettamente legata all intensità dell esposizione e dell efficacia dei mezzi fotoprotettivi (naturali e non) di cui dispone l individuo.
FOTOSENSIBILIZZAZIONE
FOTOSENSIBILIZZAZIONE Processo che rende la cute sensibile alla luce attraverso la presenza di una sostanza assorbente la luce stessa, che può essere di derivazione: Endogena (accumulo dipendente da un difetto genetico) Esogena (farmaci topici e sistemici, cosmetici, profumi, vegetali) Gli UVA penetrano più in profondità e quindi sono in grado di interagire più facilmente con molecole fotoattive presenti nel microcircolo periferico, per cui sono più efficaci nell indurre reazioni fotosensibilizzanti
PATOGENESI FOTOSENSIBILIZZAZIONE Le reazioni cutanee da fotosensibilizzazione sono provocate da: Meccanismi fototossici: basata sull esclusivo intervento delle reazioni fotochimiche; insorge in qualsiasi individuo senza predisposizione e a partire dalla prima esposizione. Meccanismi fotoallergici: richiede l intervento del sistema immunitario del soggetto. E necessaria una fase iniziale di sensibilizzazione e la reazione patologica insorgerà solo al secondo contatto tra la molecola fotosensibilizzante e una irradiazione di lunghezza d onda adeguata.
REAZIONI FOTOTOSSICHE Possono insorgere in qualsiasi soggetto senza predisposizione Sono necessarie una concentrazione sufficiente di sostanza sensibilizzante e una irradiazione efficace Compaiono subito dopo la prima esposizione e senza periodo refrattario Sono strettamente legate alle sedi esposte Si presentano con arrossamento cutaneo, eventualmente associato a bolle, cui seguirà una pigmentazione più o meno durevole L evoluzione è rapidamente favorevole REAZIONI FOTOALLERGICHE Il processo patogenetico è una reazione di ipersensibilità ritardata e cellulo-mediata di tipo IV che necessita l intervento della luce Insorgono dopo un tempo di latenza più o meno lungo Lo scatenamento è indipendente sia dalla quantità di fotoallergizzante che dalla dose di energia luminosa ricevuta L eruzione cutanea si manifesta diverse ore dopo l esposizione alla luce Si presentano con eritema e vescicole che si può estendere al di fuori delle zone fotoesposte Il decorso è prolungato con persistenza delle lesioni per molto tempo dopo l accidente acuto
Rispetto ad altri fattori fisici di rischio presenti nell ambiente di vita e di lavoro, la RUV manifesta una caratteristica unica, un effetto biologico benefico e fondamentale per la salute umana: la produzione endogena di vitamina D3
LE RADIAZIONI OTTICHE: RADIAZIONI DEL VISIBILE
ATTIVITA LAVORATIVE CHE IMPIEGANO RADIAZIONI DEL VISIBILE Sorgenti di illuminazione artificiale (lampade ad alogenuri metallici, al mercurio ) Lampade per uso medico (fototerapia neonatale e dermatologica) / estetico Luce pulsata IPL(Intense Pulsed Light)- Saldatura
EFFETTI SULLA SALUTE RADIAZIONE OTTICA OCCHIO CUTE VISIBILE fotoretinite (in particolare da luce blu, 380-550 nm) fotodermatosi
RADIAZIONI DEL VISIBILE EFFETTI BIOLOGICI QUADRI CLINICI 1. Fotochimico occhio: fotoretinite 2. Termico occhio: ustione alla retina cute: ustioni
USTIONE DELLA RETINA
USTIONE DELLA RETINA La retina è particolarmente vulnerabile alla radiazione VIS, che assorbe fortemente. Per cui la visione di una sorgente intensa di luce, anche per breve durata, può determinare, per effetto termico, una ustione della retina
LE RADIAZIONI OTTICHE: RADIAZIONI INFRAROSSE
ATTIVITA LAVORATIVE CHE IMPIEGANO RADIAZIONI INFRAROSSE Riscaldatori radianti Forni di fusione metalli e vetro Cementerie Lampade per riscaldamento ad incandescenza, a scarica, ad arco Dispositivi militari per la visione notturna
EFFETTI SULLA SALUTE RADIAZIONE OTTICA OCCHIO CUTE INFRAROSSO ustioni corneali (IRC-IRB), cataratta termica (IRB-IRA), danno termico retinico (IRA) vasodilatazione, eritema, ustioni
RADIAZIONI INFRAROSSE Gli infrarossi penetrano poco profondamente nella pelle a causa dell elevato gradi di assorbimento dovuto all acqua e l energia assorbita viene rapidamente dissipata sotto forma di calore, attraverso la circolazione sanguigna o l evaporazione cutanea. L effetto biologico è essenzialmente di natura termica, poiché l energia associata a queste lunghezze d onda non è sufficiente a provocare la formazione di radicali o la rottura di legami covalenti
RADIAZIONI INFRAROSSE Il danno provocato dalle radiazioni IR può essere: Acuto (singola esposizione a dosi elevate): solitamente interessa la cute Cronico (esposizione prolungata a intensità basse): solitamente interessa l occhio
DANNO ACUTO ALLA CUTE DA IR
RADIAZIONI INFRAROSSE DANNO ACUTO ALLA CUTE Il danno si manifesta in qualche minuto e la sensazione dolorosa associata all eccessivo riscaldamento o alla bruciatura permette di accorgersi immediatamente del pericolo e di sottrarsi all esposizione ( a differenza dell eritema da UV che compare alcune ore dopo l esposizione). La gravità del danno, dipende sia dalla temperatura (la temperatura critica per determinare la sensazione di dolore e per provocare lesioni è di 45 ),sia dalla durata dell esposizione al calore, sia dalla dimensione dell area irradiata, sia dall efficacia dei fenomeni locali di termoregolazione, che dal grado di pigmentazione cutanea.
CATARATTA DA RADIAZIONI INFRAROSSE
CATARATTA DA RADIAZIONI INFRAROSSE Il cristallino è privo di vascolarizzazione e la sua posizione comporta una scarsa capacità di dissipare l eccesso di calore assorbito ed ha un ricambio cellulare estremamente lento per cui le conseguenze di una esposizione possono manifestarsi dopo molti anni. Per tempi di esposizione brevi ad IR l opacità nel cristallino è attribuita al riscaldamento dell iride. Per tempi lunghi con una bassa intensità di esposizione ad IR si induce opacizzazione nella parte del cristallino non coperta dall iride.
CATARATTA DA RADIAZIONI INFRAROSSE La cataratta da IR, a differenza di quella senile, è caratterizzata dal fatto che il danno è maggiore nella parte posteriore del cristallino. Esempi professionali di cataratta da IR: 1. La cataratta dei soffiatori di vetro 2. La cataratta dei colatori dell acciaio fuso
USTIONE DELLA CORNEA La cornea può subire la distruzione anche completa dello strato epiteliale, soprattutto ad opera delle lunghezze d onda tra 880 e 1100 nm. Le terminazioni nervose della cornea sono piuttosto sensibili a tutti gli innalzamenti di temperatura, e un aumento di 10 C causa una intensa risposta dolorosa.
LASER
LASER Gli effetti biologici indotti dalla luce laser variano in relazione alla durata dell impulso: ESPOSIZIONI DI BREVE DURATA (nell ordine dei ns): effetto termoacustico fenomeni acustici transitori ESPOSIZIONI DI DURATA INTERMEDIA ( fino ad alcuni secondi): effetto termico che determina una denaturazione delle proteine attraverso l assorbimento di calore. ESPOSIZIONI PROLUNGATE (oltre 100 s): effetto fotochimico che comporta l attivazione molecolare attraverso la cattura di quanti di energia.
La sorveglianza sanitaria
Quando è necessaria la sorveglianza sanitaria Tempestivo controllo da parte del Medico Competente ove si fosse riscontrata una esposizione superiore ai valori limite Per tutti i lavoratori che, sulla base del risultato della valutazione dei rischi, debbano indossare DPI per gli occhi o la pelle in quanto altrimenti potrebbero risultare esposti a livelli superiori ai valori limite di legge Per esposizione ad UV e luce blu se l esposizione, anche se inferiore al valore limite, si può protrarre nel tempo (mesi, anni) Soggetti particolarmente sensibili
Periodicità della sorveglianza sanitaria Di norma annuale Per quanto riguarda i soggetti particolarmente sensibili, che potrebbero essere esposti ad un rischio significativo anche a valori inferiori ai limiti di legge, saranno individuate dal Medico Competente la periodicità dei controlli sanitari e le misure protettive specifiche da mettere in atto
Soggetti particolarmente sensibili Donne in gravidanza Minori Art.182 d.lgs.81/08 Albini ed individui di fototipo 1 per esposizione a UV Portatori di malattie del collagene ( Sclerodermia, Lupus Eritematoso, dermatomiosite, poliartrite nodosa, ecc.) per esposizione a UV Soggetti affetti da alterazioni dell iride (colobomi, aniridie) e della pupilla (midriasi, pupilla tonica) Soggetti portatori di Drusen (corpi colloidi) per esposizioni a luce blu
Soggetti particolarmente sensibili Soggetti in trattamento cronico o ciclico con farmaci fotosensibilizzanti, quali ad esempio: 1. Antibiotici come le tetracicline e fluorochinolonici 2. Antinfiammatori non steroidei quali l ibuprofene e il naprossene 3. Diuretici come la furosemide 4. Ipoglicemizzanti come la sulfonilurea 5. Psoraleni 6. Acido retinoico 7. Acido aminolevulinico 8. Neurolettici come le fenotiazine 9. Antiaritmici come l amiodarone
AGENTI INCIDENZA TIPO DI REAZIONE Agenti fotosensibilizzanti dopo somministrazione locale Solfonammidi e prodotti chimici asssociati (schermi solari, sbiancanti ottici) Disinfettanti (composti di salicilanilide in saponi e deodoranti) Fenotiazine (creme, coloranti, insetticidi) Coloranti Catrame di carbone e derivati (composti fenolici) Oli essenziali (profumi ed acque di colonia) Composti furocumarinici (psoraleni) Fototossica e fotoallergica Fototossica e fotoallergica Fototossica e fotoallergica Fototossica iperpigmentazione Fototossica Fototossica iperpigmentazione Fototossica iperpigmentazione INTERVALLI λ EFFICACI 290-320 nm 290-400 nm 320 nm- visibile visibile 340-430 nm 290-380 nm 290-400 nm Solfuro di cadmio (tatuaggi) Fototossica 380-445 nm
AGENTI INCIDENZA TIPO DI REAZIONE INTERVALLI λ EFFICACI Agenti fotosensibilizzanti dopo somministrazione orale o parenterale Amiodarone Alta Fototossica 300-400 nm Diuretici a base di tiazide Media Fotoallergica 300-400 nm Clorpromazina e fenotiazine associate Media Fototossica e fotoallergica 320-400 nm Acido nalidixico Alta Fototossica 320-360 nm Farmaci antinfiammatori non steroidei Bassa Fototossica e fotoalleergica 310-340 nm Protriptilina Alta Fototossica 290-320 nm Psoraleni Alta Fototossica 320-380 nm Sulfamidici (batteriostatici ed antidiabetici) Bassa Fotoallergica 315-400 nm Tetracicline (antibiotici) Media Fototossica 350-420 nm
Soggetti particolarmente sensibili Lavoratori che abbiano lesioni cutanee maligne o pre maligne, per esposizione a UV Lavoratori affetti da patologie cutanee fotoindotte o foto aggravate, per esposizione a UV e IR Lavoratori affetti xeroderma pigmentosus, per esposizione a UV Soggetti epilettici per esposizione a luce visibile di tipo intermittente, cioè trai 15 e venticinque flash al secondo Soggetti che hanno subito un impianto IOL (Intra Ocular Lens. cristallino artificiale ) per esposizioni tra 300-550 nm