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Inquinamento ambientale: rischio biologico, fisico e chimico

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Inquinamento ambientale: rischio biologico, fisico e chimico. Ernesto Burgio ISDE Scientific Committee. PREMESSA 1. I rischi legati all’inquinamento sono tanto maggiori quanto più precoce è l’esposizione del soggetto. I bambini sono molto più sensibili degli adulti.

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Presentation Transcript
inquinamento ambientale rischio biologico fisico e chimico

Inquinamento ambientale: rischio biologico, fisico e chimico

Ernesto Burgio

ISDE Scientific Committee

premessa 1
PREMESSA 1
  • I rischi legati all’inquinamento sono tanto maggiori quanto più precoce è l’esposizione del soggetto.
  • I bambini sono molto più sensibili degli adulti.
  • L’embrione, il feto, il neonato e il lattante lo sono ancora di più.

La gran parte dei dati inerenti alla maggior suscettibilità del bambino sono tratti dai seguenti articoli: Armstrong TW, Zaleski RT, Konkel WJ, Parkerton TJ. A tiered approach to assessing children's exposure: a review of methods and data Toxicol Lett. (2002)28;127(1-3):111-9; Cohen Hubal EA, Sheldon LS, Burke JM, McCurdy TR, Berry MR, Rigas ML, Zartarian VG, Freeman NC. Children's exposure assessment: a review of factors influencing Children's exposure, and the data available to characterize and assess that exposure Environ Health Perspect. (2000);108(6): 475-86

slide3

Le comuni valutazioni epidemiologiche e tossicologiche e, di conseguenza, le principali politiche sanitarie sono basate su modelli umani e animali adulti.

  • Per la maggior parte delle sostanze chimiche non è stata testata la tossicità specifica per il bambino, e non vengono individuate le sottopopolazioni più vulnerabili
maggior sensibilit del bambino all inquinamento i fattori biologici
Maggior sensibilità del bambino all’inquinamento (i fattori biologici)

Le cosiddette “finestre di suscettibilità”

Le immaturità anatomo-funzionali

L’immaturità metabolica

I fattori di una maggiore esposizione

La lunga durata dell’esposizione

I possibili effetti trans-generazionali

Le esposizioni multiple (e la sinergia tra inquinanti)

le finestre di suscettibilit
Le “finestre di suscettibilità”

Durante la crescita e lo sviluppo di organi e sistemi si susseguono

periodi caratterizzati da un alta vulnerabilità agli stimoli nocivi.

In questi periodi l’esposizione a xenobiotici può produrre lesioni

che non si verificano in altre età.

Alterazioni del fetal programming

(e/o mutazioni e anomalie congenite)

Nell’embrione e nel feto

Lesioni del SNC,

con danni neurologici permanenti

Dall’embrione ai primi due anni

Lesioni polmone e app.respiratorio

Dalla nascita fino ai 5-6 aa

Durante lo sviluppo puberale

Lesioni al sistema riproduttivo

Da Selevan SG Environ Health Perspect. 2000 (modificata)

slide6

Il periodo critico, per quanto concerne il sistema nervoso centrale, dura particolarmente a lungo

(praticamente per tutta l’infanzia)

Formazione di nuove sinapsi in conseguenza di stimoli esperienziali

plasticit del cervello e modulazione precoce della sua struttura e delle sue funzioni
Plasticità del cervello e modulazione precoce della sua struttura e delle sue funzioni

la motilità neuronale e soprattutto la formazione di nuove connessioni (sinapsi) possono essere infatti condizionate o alterate da esposizioni e sollecitazioni ambientali precoci

Wingate, 2006. Imagining the brain cell: the neuron in visual culture. Nature Reviews Neuroscience 7: 745-752.

caratteristiche anatomiche e funzionali
Caratteristiche anatomiche e funzionali

I sistemi psico-neuro-immuno-endocrino, gastroenterico e riproduttivo sono immaturi alla nascita.

La mielinizzazione continua fino all’adolescenza. La sinaptogenesi è particolarmente attiva nelle prime fasi della vita

La barriera emato-encefalica è immatura alla nascita

Anche lo sviluppo polmonare si compie solo dopo la nascita

La funzionalità renale del neonato è ridotta

la cute
La cute

Il bambino pretermine haunabarriera epidermica scarsamente sviluppata maggiore assorbimentodi sostanze chimiche

Il neonato a termine ha una barriera cutanea adeguata, ma ha una maggiore idratazione  maggiore assorbimento di sostanze idrofile

Neonati e bambini hanno una maggiore superficie corporearispetto all’adulto

immaturit metabolica
Immaturità metabolica

Le reazioni di trasformazione/eliminazione di specifiche sostanze

chimiche sono catalizzate da sistemi enzimatici detossificanti:

particolare rilievo assume in quest’ambito il sistema dei

citocromi P450 (CYP). All’età di 1 anno Il P450 epatico presenta

circa 1/3 di attività rispetto all’adulto

caratteristiche metaboliche
Caratteristiche metaboliche

La glicurono-coniugazione è significativamente più bassa nel neonato

Le attività enzimatiche di ossidazione-idrossilazione-riduzione raggiungono i valori adulti a circa 6 mesi

tossicocinetica
Tossicocinetica

La distribuzione delle sostanze chimiche è molto diversa tra bambino e adulto, per la differente composizione in acqua e tessuto adiposo

I neonati hanno una bassa concentrazione di albumina (e quindi una ridotta capacità di ligare sostanze tossiche)

L’eliminazione epatica e renale sono generalmente ridotte

maggiore esposizione
Maggiore esposizione

I bambini sono maggiormente esposti

per unità di peso corporeo perché:

Mangiano

Bevono

Inalano di più

slide14
US Environmental Protection Agency (1997), National Research Council (1993) e Gephart et al. (1994).

Sostanza

Bambino

(< 1 anno)

Adulto

Ratio (bambino/

adulto)

Aria

Liquidi

Cibo

0.44 m3/kg/die

161 g/kg/die

140 g/kg/die

0.19m3/kg/die

33.5 g/kg/die

23 g/kg/die

2.3

4.8

6.1

fattori di maggiore esposizione
Fattori di maggiore esposizione

Assorbimento intestinale maggiore

( es. I bambini assorbono fino al 50% del piombo presente nel cibo, mentre gli adulti ne assorbono solo il 10%)

Comportamento dei bambini: sono piccoli e bassi, mettono in bocca tutto (giocattoli, plastiche.. quindi plastificanti, vernici e coloranti..)

Hanno una dieta più ripetitiva

Passano la maggior parte del tempo in casa e sono quindi maggior esposti all’inquinamento indoor (ivi compresi: radon, insetticidi..)

Ryu JE, Ziegler EE, Fomon SJ. Maternal lead exposure and blood lead concentration in infancy. J Pediatr.(1978);93(3):476–478

durata dell esposizione
Durata dell’esposizione

I bambini hanno una aspettativa di vita maggiore degli adulti e quindi più tempo per essere esposti ad agenti e sostanze inquinanti e per sviluppare malattie croniche che necessitano di anni e persino di decenni per manifestarsi(ad es. patologie neoplastiche, immuno-mediate, neurodegenerative).

Kuh DJ. Paediatr Perinat Epidemiol. 1997

premessa 2
PREMESSA 2
  • Quando si parla di inquinamento si tende a pensare a luoghi e situazioni nelle quali la concentrazione di sostanze inquinanti è particolarmente alta.
  • Da alcuni decenni la situazione è cambiata: l’inquinamento è ormai un problema che concerne tutti e in particolare, appunto, i bambini nelle prime fasi della vita. L’esposizione avviene attraverso le catene alimentari e tramite il passaggio di molecole chimiche di sintesi e di altri inquinanti dalla madre al feto attraverso la placenta(praticamente in tutti gli studi eseguiti finora nel mondo sono state trovate nel sangue cordonale centinaia di molecole cancerogene e in grado di danneggiare il DNA o di interferire con la sua espressione … )
slide19
Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health

April 20, 2007, online edition

ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY

PFOA perfluorooctanoate and PFOS perfluorooctane sulfonate nei NEONATIPFOS PRESENTE NEL 99 % DEI CAMPIONIPFOA PRESENTE NEL 100 % DEI CAMPIONI

ANALISI SU 300 CAMPIONI DI SANGUE DI CORDONE OMBELICALE

PFOS and PFOA SOSTANZE UBIQUITARIE(PELLICOLE PER CIBI, TESSILI, MOQUETTE ….).

L’ IMPATTO SULLA SALUTE NON E’ PERFETTAMENTE CONOSCIUTO: IN TEST SU ANIMALI (A DOSI ELEVATE) SVILUPPO DI TUMORI E TOSSICITA’ VARIE

http://www.innovations-report.com/html/reports/medicine_health/report-83364.html

premessa 3
PREMESSA 3
  • Molte “nuove” sostanze inquinanti (XENOBIOTICI) possono essere dannose anche alle (comuni) dosi (minime) quotidiane.
  • L’esposizione cronica a dosi minime altera progressivamente il funzionamento di cellule, tessuti, organi, interferendo, in particolare, con l’espressione del DNA.. senza produrre segni e sintomi immediatamente evidenti.
slide21

DDT: 1,1'-(2,2,2-Trichloroethylidene)

bis(4-chlorobenzene)

  • A xenobioticis a chemicalwhichisfoundin anorganismbutwhichisnotnormallyproduced or expected to bepresentin it..
  • However, the termxenobioticsisveryoftenused in the contextofpollutantssuch as dioxins and polychlorinatedbiphenylsand theireffect on the biota, becausexenobiotics are understoodas substancesforeign to anentirebiological system, i.e. artificialsubstances, whichdidnotexist in nature beforetheirsynthesisbyhumans

POLYCHLORINATED DIBENZO- p – DIOXINS AND Congener

everyday levels matter
Everyday levels matter

At truly low levels …

it interferes with gene activation

At high levels… arsenic kills people

At moderately low levels… it causes a range of diseases

Ci si è resi conto che talune sostanze, che a certe dosi sono immediatamente tossiche,a dosi veramente minime possono risultare altrettanto pericolose nel medio-lungo termine, interferendo con l’espressione del DNA e causando la sua instabilità

Kaltreideret al. 2002

slide23

Di molte sostanze non si conoscono i limiti reali di tossicità e tollerabilità. Spesso si è stati costretti a ridurre progressivamente tali limiti: come nel caso del piombo, delle diossine o dei cosiddetti interferenti endocrini in genere, che si sono dimostrati pericolosi a dosi “molecolari”

Dioxines

PCBs

Hg

ZERO

slide24

Biomagnificazione

Metalli pesanti, diossine e altri agenti cancerogeni immessi in ecosfera e così veicolati all’interno degli organismi viventi, si bio-accumulano nei tessuti (osseo e adiposo) e si bio-magnificano nelle catene alimentari.

Dai tessuti in cui si sono accumulati (a volte per decenni) il loro rilascio è generalmente lento e continuo

slide25

Con il termine Carico Chimico Globale (Global Chemical Burden..) ci si riferisce appunto al bioaccumulo progressivo in tessuti e organi umani (in particolare materni)di sostanze inquinanti e potenzialmente tossiche e della loro trasmissione alla prole

Praticamente nel sangue e nei tessuti di tutti gli uomini e le donne che vivono in ambienti urbani

e/o industriali e persino nel sangue cordonale e placentare e nei tessuti fetali sono presenti

gli stessi inquinanti in quantità di anno in anno, di decennio in decennio maggiori

slide26

Si è potuto dimostrare che metalli, diossine e altri inquinati lipofili

accumulatisi nei tessuti materni possono passare, anche a distanza di

anni dal loro assorbimento, nel sangue e raggiungere il feto, o nel latte …

premessa 4
PREMESSA 4
  • Incredibilmente la gran parte dei medici, soprattutto in Italia, ha una conoscenza assai limitata di questi problemi:
  • la formazione del medico nel nostro paese non prevede infatti uno studio approfondito di tali problematiche.
il dono che nessuna mamma vorrebbe fare al proprio bambino
Il dono che nessuna mamma vorrebbe fare al proprio bambino

XENOBIOTICI

METALLI PESANTI

PARTICOLATO ULTRAFINE (UP)

INTERFERENTI ENDOCRINI

http://www.ewg.org/reports/generations/

IL CaricoChimicoGlobale e la Teoriadelleoriginifetali (epigenetiche) dellemalattiedell’adulto

slide29
Cosa si intende per epigenoma

Nel cuore delle cellule, il DNA è

circondato da una vera e

propria nube di molecole

(enzimi e altre proteine, piccoli

RNA..) che devono leggere e

trascrivere il suo messaggio,

e che lo difendono e riparano.

Questo è l’epigenoma, che

alcuni ricercatori hanno

definito il software del DNA

slide30

Mentre il DNA (l’hardware), che

contiene il programma-base

(tipico della specie) è una

molecola stabile che si conserva

tale e quale nei secoli, con minime

“mutazioni” della sua sequenza;

l’epigenoma (il software) cambia

continuamente in risposta alle

sollecitazioni provenienti

dall’ambiente. E’ in questo modo

che le cellule si differenziano e che

il fenotipo si (trans)forma.

Meno una cellula è differenziata,

maggiore è la plasticità

dell’epigenoma

slide31

IL PROCESSO DI SVILUPPO EMBRIO FETALE (ONTOGENESI)

È UN PROCESSO EPIGENETICO (DI DIFFERENZIAZIONE CELLULARE)

  • E’ in questo modo che si attua, tra l’altro, l’intero processo di sviluppo che da una singola cellula (lo zigote) porta a un organismo, composto da migliaia di miliardi di cellule,
  • tutte identiche sul piano genetico ma ognuna dotata di un diverso epi-genoma e differenti sul piano morfo-funzionale (cellule del sangue, nervose, epiteliali etc)
slide32

Il processo ontogenetico di differenziazione cellulare è un processo epigenetico

Nature 447, 425-432 (24 May 2007)

Differentiation

FetalProgramming

PLASTICITE’

E’ durantequestoprocessodelicato e complessochequalsiasiinterferenzada parte diagentiesogeni “epigenotossici”

(metallipesanti, interferentiendocrinietc.) puòalterare la programmazionediorgani e tessuti (fetal programming)

2

epi-mutations

Gamétogenèse. La maturation des cellules germinales se caractérise par un degré impressionnant de restructurations cellulaires, régulation des gènes et réorganisations génomiques.. Ces événements sont finement réglé, mais sont également sensibles à l'introduction de divers types d'erreur

una pandemia silenziosa
Una “Pandemia” Silenziosa
  • Nel 2006 due famosi ricercatori (un pediatra e un epidemiologo) hanno pubblicato, sulla prestigiosa rivista The Lancet un articolo che ha fatto il giro del mondo, nel quale si sottolineava come la scienza conosca a fondo solo poche centinaia di molecole pericolose per la salute dei bambini.. Poca cosa rispetto alle decine di migliaia di sostanze soprattutto neuro-tossiche che minacciano la salute dei nostri bambini e che potrebbero essere la causa della “pandemia” di autismo, ADHD, dislessia che si diffonde nel mondo nel silenzio generale …
slide35

Solo dipochiagentineurotossici (piombo, metilmercurio, PCBs, toluene e arsenico) sappiamocheinterferisconosulneurosviluppodurante la vita embrio-fetale..

dialtre 200 conosciamo la neurotossicitàsull’adulto.

Di altremigliaiaabbiamo solo sospetti e non cisonoregole precise cheprotegganoinostri bambini

a silent pandemic
A Silent Pandemic

Industrial Chemicals Are Impairing

The Brain Development of Children Worldwide

Grandjean P.

Landrigan Ph

For immediate release: Tuesday, November 7, 2006

Secondo i due studiosi l’esposizione precoce (embrio-fetale ) a metalli pesanti e ad altri inquinanti industriali rischia di danneggiare in modo irreversibile lo sviluppo cerebraledel bambino

slide37

L’allarme lanciato da Grandjean e Landrigan dalle pagine di una delle più importanti riviste al mondo

  • e le ricerche che hanno documentato la presenza di un gran numero di molecole in grado di danneggiare le cellule e il DNA in tutte le catene alimentari e nel sangue placentare ed embrio-fetale
  • assume particolare rilievo di fronte all’aumento sempre più evidente e preoccupante di malattie del neuro-sviluppo: autismo, ADHD, dislessia…
slide38

I dati sono impressionanti: il disturbo, secondo le ultime cifre dei CDC (Centri per il controllo e la prevenzione delle malattie), è oggi diagnosticato a un piccolo americano su 88: come a dire che la patologia e' praticamente raddoppiata nell’ultimo decennio

Blaxill MF. What's going on? The question of time trends in autism. Public Health Rep. 2004 119(6):536-51

slide39

Un trenddicrescitaaltrettantopreoccupantesiregistra, in tuttoilmondo (in proporzione al gradodi “sviluppo”) per le malattie neurodegenerative (e in particolare per la Malattiadi Alzheimer ,chesimanifesta in genere in etàtarda, ma la cui epocadiinsorgenzapotrebbeessereassipiùprecoce ..)

Secondo l’OMS i casi nel 2050 potrebbero essere circa 115 milioni

In 1997, the prevalence in the US was 2.32 million

Alzheimer_and_other_dementias_world_map_-_DALY_-_WHO2004_svg

slide40

Effetti epigenetici dell’inquinamento atmosferico

Ernesto Burgio

ISDE Scientific Committee

inquinamento atmosferico e danni per la salute
Inquinamento atmosferico e danni per la salute
  • In genere si pensa ai danni diretti su soggetti adulti e si ammette in linea teorica che i bambini sono più fragili e sensibili.
  • Su un piano scientifico il discorso è assai diverso: gli effetti dell’inquinamento atmosferico sugli organismi in via di sviluppo sono assai più profondi e spesso irreversibili. E’ dimostrato infatti che nei bambini che risiedono in aree altamente inquinate (centri urbani delle grandi città) lo sviluppo anatomo-funzionale dell’apparato respiratorio risulta compromesso
slide42

I danni maggiori concernono infatti, anche in questo caso, embrione e feto: è stato dimostrato che particolato ultrafine, metalli pesanti, interferenti endocrini passano il filtro placentare e raggiungono i tessuti in via di sviluppo e le cellule in via di differenziazione, caratterizzate da un genoma particolarmente plastico.

  • Le conseguenze, anche gravi, possono manifestarsi dopo anni o decenni e persino nelle generazioni successive a quelle esposte (il che è causa di ulteriore sottovalutazione del problema).
slide43

Bambini italiani protestano contro l’inquinamento da traffico indossando mascherine antismog

slide44

Alcuni anni fa sul New England Journal of Medicine (NEJM), lapiù antica e prestigiosa rivista medica al mondo, fu pubblicato uno studio che mostrava come il particolato atmosferico delle grandi città raggiunga facilmente gli alveoli polmonari dei bambini

  • e penetri nei globuli bianchi: l’immagine al microscopio elettronico, tratta da quell’articolo, mostra appunto i globuli bianchi di “bambini sani” pieni di PM10 (diametro: 10m)

New England Journal of Medicine 2006 ; 355:21-30

slide46

Le due slides successive concernono studi più specifici, ai quali possiamo, in questa sede, solo accennare.. che mostrano come il particolato fine (2,5 m) e quello ultrafine (0,1 m), come diremo ancor più invasivi e pericolosi del PM 10,

  • non si limitino a infiltrare i globuli bianchi, ma interferiscano addirittura con la loro formazione nel midolloematopoietico
slide47

… e con l’ espressione stessa del DNA: quindi con la determinazione delle diverse popolazioni di globuli bianchi.. cioè con il funzionamento e l’orientamento dell’intero sistema immunocompetente (il che potrebbe contribuire all’incremento continuo delle condizioni di iper-reattività: allergie/asma e malattie autoimmuni)

slide49

L’articolo del NEJM spiegava come ogni incremento di 1.0 mg/m3 di PM10 nell’aria delle nostre città determini un incremento di 0.10 mm2 di particelle carboniose all’interno dei globuli bianchi

  • già questi dati ci aiutano a capire come mai
  • non solo la OMS, ma la stessa Comunità Europea impongano livelli di PM sempre più bassi e sanzioni severe a chi non le rispetti..
slide50

Deaths from urban air pollution in 2000, as estimated by the WHO

World Health Report, 2002

The WHO estimates that air pollution is responsable for 3 million premature deaths each year.

slide51

Come si evince dalla slide precedente l’OMS parla di circa 3 milioni di morti premature in più ogni anno per inquinamento atmosferico:

  • come a dire che 7 o 8 persone muoiono ogni minuto prematuramente per una causa almeno in parte evitabile, una cifra già di per sé drammatica, che per di più rappresenta, come vedremo, soltanto la punta di un’iceberg..
slide52

Visto che come ci ricorda la prossima slide (anche questa ricavata da un famoso articolo comparso sul NEJM) il computo dei morti si basa essenzialmente sull’aumento notevole di patologie acutea carico dei sistemi respiratorio e cardiovascolare (e quindi per la gran parte in soggetti adulti e in particolare anziani..)

  • mentre gli effetti a medio-lungo termine, in particolare quelli concernenti gli organismi in via di sviluppo, sono i più gravi e non entrano nel computo generale …
slide53

There is consistent evidence that the levels of fine particulate matter in the air are associated with the risk of death from all causes and from cardiovascularand respiratory illnesses. These findings strengthen the rationale for controlling the levels of respirable particles in outdoor air. (N Engl J Med 2000;343:1742-9.)

slide54

Tali problemi dovrebbero essere presi in più seria considerazione, soprattutto dai pediatri,

  • tanto più che negli ultimi anni le conoscenze e le evidenze circa i rischi per la salute infantile di questo tipo di inquinamento e, in particolare, circa gli effetti gravi e spesso irreversibiliche alcune sostanze presenti sul particolato (metalli pesanti e IPA: idrocarburi poliaromatici) possono produrre sulla salute infantile sono andate via, via crescendo..
slide55

E’ infatti noto ormai da anni, come attestano i due studi seguenti - uno pubblicato ancora su The Lancet, l’altro su Environmental Health Perspectives, rivista ufficiale dell’EPA, l’ Agenzia Americana per la Protezione Ambientale – che l’esposizione residenziale (dunque cronica) a inquinamento (essenzialmente da traffico veicolare) interferisce negativamente con lo stesso sviluppo dell’apparato respiratorio del bambino

il vero problema il particolato ultrafine up
Il vero problema: il particolato ultrafine (UP)
  • Oggi sappiamo inoltre che le particelle ancora più piccole rispetto al PM10 e in particolare il particolato ultrafine e le cosiddette nanoparticelle (che hanno un diametro 100 volte inferiore: 0,1m) sono infinitamente più pericolose.
  • Essenzialmente perché attraversano tutte le barriere biologiche (placenta, barriera ematocerebrale, membrane cellulare e nucleare..) che la Natura ha messo in campo in milioni di anni per difendere le cellule e il DNA da possibili interferenze esterne …
slide60
Da questa immagine

possiamo indurre

quali siano le

dimensioni relative

delle diverse

componenti del

particolato. E’

evidente come già le

particelle PM 2,5

abbiano dimensioni ridottissime.

Le nanoparticelle non sono neppure

rappresentabili

a questa scala

PM2,5

PM10

Capello

Assenza totale di standard di monitoraggio per le nanoparticelle

Ma ildatopiùcriticoconcerne le modalitàcorrentidimonitoraggiodiquestipericolosiinquinanti: ancoraoggi e a dispettodituttiidatiscientificicheabbiamoespostosi continua a “monitorare” le particellepiùgrandi e menopericolose e la “massa” totaledelleparticelle e le nanoparticellecherappresentanounamassainsignificante ma copronounasuperficie 1000 voltepiùampianon sonoprese in considerazione

slide61

Eppure è ormai noto che il PM 2,5 -10 é in larga parte trattenuto dal muco , degradato dagli enzimi, eliminato dal movimento delle microscopiche ciglia che tappezzano i bronchi e non arriva agli alveoli dove avvengono gli scambi gassosi

Mentre le nanoparticelle

oltrepassano facilmente le suddette barriere, vanno a tappezzare le pareti degli alveoli, penetrano all’interno delle cellule, passano in circolo, attraversano la barriera ematocerbrale e la placenta..

In breve: “sfiorano” i polmoni e determinano danni sistemici , d’organo e persino transgenerazionali

slide62

In questaimmagine

le dimensioni relative

delle diverse componenti del

particolatosonomesse a confronto con le stessecellule bronchiali, e appaionoancorapiùevidenti le dimensionisubmicroscopichedelle nanoparticelle.

Nelleprossime slides sichiarirà come questetendano a occuparel’interasuperficedellapartealveolare, determininounostress ossidativo locale,

assorbanocentinaiadimolecoletossichee le veicolinoattraversoiltorrentecircolatorioneivariorgani e tessuti e dentro le cellule trasformandosi in vere e proprie “navettetossiche”

slide63

Una certa massa di nanoparticelle occupa sulla parte alveolare una superficie enormemente superiore a quella occupata dalle particelle generalmente misurate e questo è causa di stress ossidativo locale e potrebbe aprire la strada a patologie destinate a manifestarsi anche molti anni dopo l’esposizione: broncopneumopatie croniche ostruttive, fibrosipolmonare, tumori.

slide64

Gli affetti avversi delle nanoparticelle sono dovuti (1) allo stress ossidativo (anche sistemico) indotto, (2) alle alterazioni dei globuli bianchi (linfociti e macrofagi), (3) alla loro capacità di penetrare in tutti i tessuti e nelle cellule interferendo con l’espressione del DNA, (4) al loro ruolo di navette di sostanze tossiche …

PM < 1

PM10

b

d

slide65

In queste immagini al microscopio elettronico si vede come le nanoparticelle penetrino anchenei mitocondri (le centraline energetiche delle cellule) causando ulteriore stress ossidativo

slide66

Ma ancor più che sull’apparato respiratorio le nanoparticelle agiscono sul sistema cardiovascolare con vari meccanismi, tra cui l'attivazione di processi trombotici, aritmie, vasocostrizione arteriosa e una risposta infiammatoria sistemica (endotelite...) e apre la strada all’aterosclerosi (che è processo infiammatorio sistemico, prima ancora che patologia da accumulo distrettuale di grassi..)

slide67

Le nanoparticelle attraversano la barriera ematocerebrale e penetrano nel sistema nervoso centrale; attraversano il nervo olfattivo e raggiungono con facilità il lobo frontale e l’ippocampo. Essendo queste le aree cerebrali maggiormente interessate dalla malattia di Alzheimer, vari gruppi di ricerca hanno studiato e dimostrato tramite studi sperimentali (su primati) ed epidemiologici (su autopsie di soggetti, anche giovani (!), particolarmente esposti) che le nanoparticelle e i metallipesanti in esse contenute possono favorire la formazione delle placche di b-amiloide

slide68

Ma è ovviamente l’esposizione in utero a destare le maggiori preoccupazioni. E anche in questo caso sono molti gli studi , sia sperimentali (su primati e altri mammiferi), che epidemiologici che dimostrano come le nanoparticelle con il loro carico di sostanze tossiche attraversino la placenta e interferiscano con la programmazione epi-genetica di organi e tessuti (fetal programming) aprendo la strada a numerose patologie, destinate a manifestarsi tanto nel bambino che a distanza di anni o decenni(Teoria delle origini embrio-fetali delle malattie dell’adulto)

slide69

Come spieganogliautoridiquesta revue,

l’esposizionenelleprime fasidella vita

a piccoledosiquotidianedipesticidi, farmaci,

agentiinquinanti, metallipesanti, interferentiendocrini ..

inalati o assuntidallamadre con glialimenti e trasmessial fetointerferisce con varimeccanismi *con la programmazione(epi)geneticain utero

dituttiitessuti e organi,

e deiprincipalisistemi

diprogrammazionee regolazionepsico-neuro-endocrino-immuno-metabolicaaprendo la stradaallepatologie cronico-degenerative e tumorali (tutte in grandeincremento)**

*

**

..alle origini della rivoluzione epidemica del XX secolo

le sostanze obesogene e la pandemia di obesit e diabesit
Le sostanze obesogene ela Pandemia di obesità e diabesità

Fra tutte la patologie croniche in grande aumento in tutto il mondo, quelle endocrino-metaboliche destano particolare apprensione: da una diecina di anni l’OMS parla apertamente di una pandemia di obesità e diabesità. Negli USA un cittadino su 3 (34%) è infatti affetto da obesità patologica e addirittura il 68% è sovrappeso e la maggior parte dei paesi sta sperimentando incrementi notevoli (anche se in genere minori di quelli americani) messi generalmente in relazione con il tasso di sviluppo e/o da alcuni autori con la produzione di sostanze chimiche “obesogene”

slide71

Diabetes. 2011 Jul;60(7):1838-48.

Questa recente review elenca le molte sostanze in grado di indurreobesità e diabete 2 (insulino resistenza) in animali esposti in utero…

… ne analizza la diffusione sempre più massiccia in tutta la biosfera , le catene alimentari, il tessuto adiposo di uomini e donne, il sangue cordonale.. e illustra i possibili meccanismi patogenetici (e in particolare epigenetici) che potrebbero spiegare la rapida diffusione pandemica di obesità e diabete 2..

slide72

Particolarmenteconvincenteappare il grafico, chemostra il quasi-perfettoparallelismotra l’aumentodellaproduzione di molecole di sintesie l’incremento dei casi di diabete 2…

slide74

A questopuntoalmeno un accenno di definizione più specifica la meritano i cosiddettiinterferentiendocrini (DDT pesticidi, disossine, plastificanti,

Esattamente 50 anni orsono (1962)

apparve Silent Spring uno dei libri

più profetici (e denigrati ) dei nostri

giorni: vi si affrontava per la prima

volta in modo sistematico il tema

degli interferenti endocrini:

molecole artificiali in grado

di interferire con ormoni, citochine

neurotrasmettitori e loro recettori,

in migliaia di organismi diversi..

Oggi sappiamo che si trattava di

un allarme fondato e cominciamo a

conoscere i meccanismi molecolari

innescati da queste «molecole

mimetiche» che si bio-accumulano

nei nostri tessuti e nelle catene alimentari

e rischiano di sovvertire equilibri

delicati e complessi che sono

il portato di milioni di anni di

co-evoluzione molecolare..

i problemi della sfera genitale e riproduttiva
I problemidella sfera genitale e riproduttiva

Tra quelli profeticamente già descritti in Silent Spring

Un grande rilievo hanno assunto i problemi della sfera

genitale e riproduttivaquali ipospadia,

criptorchidismo, alterazioni quali-quantitiative dello

sperma, pubertà precoce – tutte patologie in grande

aumento, non solo nell’ambito della nostra specie –

quasi certamente da imputare alla diffusione in

ambiente e catene alimentari e al passaggio

transplacentare di interferenti endocrini

slide77

CherylLynWalkerUT MD Anderson Cancer Center

L’aumento dei tumori infantili

Studi sempre più convincenti dimostrano come anche per ciò che concerne i tumori valga la Teoria dell’origine fetale delle malattie croniche. Non solo i tumori dell’infanzia, ma molte neoplasie destinate a manifestarsi in età adulta avrebbero origine da alterazioni dell’assetto (epi)genetico verificatesi nelle prime fasi dello sviluppo embrio-fetaleo a carico dei gameti ( trasmissione transgenerazionale del cancro) …

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In genere si afferma che i tumori infantili sono una patologia rara. Bisogna però

intendersi. E’ opportuno ricordare come, in termini

assoluti, di cancro si ammali un bambino su 5-600 e che oltre 13 mila bambini si

ammalano ogni anno di

cancro nei soli USA; come nonostante i significativi

miglioramenti prognostici degli ultimi decenni il cancro

rappresenti la prima

causa di morte per malattia In età pediatrica ; come

anche in questa fascia

d’età, da 40 anni a questa parte, si assista in tutto il mondo a un incremento continuo e significativo della patologia tumorale

Incidenza di tumori (anno/100.000)

Alberto Tommasini, Laboratorio Immunologia Pediatrica, IRCCS Burlo Garofolo

Poumon

80

Sein

60

Colon

40

Estomac

20

Lymphôme

Rein

10

Cerveau

Leucémie lymphatique

5

4

Leucémie lymphatique

2

Encéphale

1,5

Lymphômes

1

Neuroblastoma-Retinoblastoma

<1

Tessuti molli, rene (Wilms), gonadi

slide79

Come risulta dal recente progetto ACCIS (Automated Childhood Cancer Information System) - un ampio monitoraggio condotto da epidemiologi della IARC su 63 registri oncologici di 19 paesi europei, per un totale di oltre 130 mila tumori di tutti i tipi (113 mila pediatrici e 18 mila di età adolescenziale)

Cancer incidence in childhood and adolescence IN EUROPE( 1970-1999)

Steliarova-Foucher E, Stiller C, Kaatsch P, Berrino F, Coebergh JW, Lacour B, Parkin M. Lancet. 2004 Dec 11-17;364(9451):2097-105

Salta subito all’occhio come l’aumento massimo concerna i bambini del primo anno di età

mother

Un primo report del progetto, pubblicato su Lancet nel 2004, evidenziò un incremento annuo dell’1-1,5 % per tutte le neoplasie (con aumenti più marcati per linfomi, sarcomi dei tessuti molli, tumori delle cellule germinali e del sistema nervoso). Tali risultati furono successivamente confermati in numerose revisioni

slide80

Trasmissione

transgenerazionale

…. il che significa che l’esposizione transplacentare e al limite quella transgenerazioale (gametica) devono svolgere un ruolo molto importante

2

3

1

Alterazione memoria epigenetica-gameti

slide81

Come per altro chiarito anche da studi epidemiologici che mostrano come vi sia un nesso tra l’esposizione materna ad agenti inquinanti e l’insorgenza di tumori nei prodotti del concepimento

campi elettromagnetici cem e rischi per la salute
Campi elettromagnetici (CEM) e rischi per la salute
  • Nel giugno del 2011 L’Agenzia Europea di Ricerca sul Cancro (IARC), sulla base di studi che hanno documentato un incremento di tumori cerebrali in soggetti esposti da oltre dieci anni a dosi consistenti (ma non inconsuete), ha inserito i cellulari e i campi elettromagnetici a radiofrequenza (wireless) nel "Gruppo 2B" che indica un possibile rischio cancerogeno sugli esseri umani
extremely low frequency elf to radio frequency rf

Anche in questo caso si pone il problema dell’esposizione collettiva /crescente

EHS

miscarriages

brain

tumors

cancers

radio wave

sickness

cancers

screen dermatitis

electrocution

Technological Advances

RFID

Extremely Low Frequency (ELF) to Radio Frequency (RF)

smart meter

WiFi, WiMax

exposure

?

Long-term

Health Effects?

2000’s

CFL

1980’s

cell phone

1970’s

computers

1950’s

1940’s

television

1920’s

radar

~1900

radio “wireless”

Elizabeth Kelley, M.A.

electricity

1900

2000

time

slide84

1 Il problema dell’esposizione collettiva /crescente limiti epidemiologia

Fino al 1930 circa, la parte dello spettro delle onde radio sopra i 30 MHz era praticamente vuota: non esistevano segnali prodotti dall'uomo

Ai giorni nostri, lo spettro delle frequenze radio è estremamente sfruttato e viene per comodità diviso in varie bande di frequenza dai 3 kHz delle frequenze molto basse (VLF) fino ai 300 GHz delle frequenze estremamente alte (EHF).

Le bande di frequenza sono divise in base alle caratteristiche che ne determinano l'impiego in certi settori piuttosto che in altri.

http://www.torinoscienza.it/dossier/le_bande_di_frequenza_2336

Lezioni ed esercizi di elettronica 2

Editrice La Scuola

wi fi prodotto dal pc il segnale irradiato supera i 13 v m
WI-FI PRODOTTO DAL PC Il segnale irradiato supera i 13 V/m

Dr. Fiorenzo Marinelli

Istituto di Genetica Molecolare

IGM-CNR Bologna

slide87

2) Il problema della plausibilità biologica(limiti delle attuali rappresentazioni: radiazioni ionizzanti e non…)

La luce è la radiazione elettromagnetica con lunghezza d'onda dai circa 380 nm del violetto

ai 760 nm del rosso.

Tanto più è alto il valore della frequenza dell'onda tanto minore è la lunghezza

d'onda della stessa.. Se l'energia della radiazione incidente sulla materia è sufficiente a ionizzarne gli atomi, la radiazione si chiama ionizzante.

Se la radiazione ionizzante investe un tessuto biologico può creare dei danni biologici, agendo sul DNA o su altre biomolecole complesse …

slide88

Dr. Fiorenzo Marinelli

Istituto di Genetica Molecolare

IGM-CNR Bologna

In generale è vero che le alte frequenze delle radiazioni ionizzanti danneggiano più facilmente le cellule e il DNA. Ma è ormai dimostrato che anche l'esposizione prolungata a campi magnetici di bassa intensità e bassa frequenza può aumentare il rischio di leucemie, linfomi e tumori al cervello, in specie in bambini residenti a distanza insufficiente da elettrodotti (100mt?)

effetti biologici segnalati
EFFETTI BIOLOGICI SEGNALATI

Dr. Fiorenzo Marinelli

Istituto di Genetica Molecolare

IGM-CNR Bologna

DANNI AL DNA ( Lai 1997) e alla REGOLAZIONE GENICA (Marinelli 2004)

DANNI AI CROMOSOMI ( Phillips)

PRODUZIONE DI RADICALI LIBERI

INVECCHIAMENTO PRECOCE

ALTERAZIONE FUNZIONI CEREBRALI

PERDITA DI MEMORIA

NEURODEGERAZIONE

RIDUZIONE DI MELATONINA

CANCRO

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Specific DNA sequences on the promoter of the HSP70 stress gene are responsive to EMF…

Hsf-1

HSP70 stress gene

Synthesis of this stress protein is initiated in a region of the promoter where a transcription factor known as heat shock factor 1 (HSF-1) binds to a heat shock element (HSE). The EMF sensitive region on HSP70 promoter is upstream from the thermal domain of the promoter and is not sensitive to increased temperature.

The binding of HSF-1 to HSE occurs at −192 in the HSP70 promoter relative to the transcription initiation site.

The EMF domain contains three nCTCTn myc-binding sites −230, −166 and −160 relative to the transcription initiation site and upstream of the binding sites for the heat shock (nGAAn) and serum responsive elements….

The electromagnetic response elements (EMREs) have also been identified on the c-myc promoter and are also responsive to EMF

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The four mitogen-activated protein kinase (MAPK) signaling cascades

that regulate transcriptional activity in response to extracellular stimuli (ELF and/or RF)

EMF interaction with signaling pathways (2)

P

P

P

P

P

P

The four MAPK cascades are: (1) ERK, (2) c-Jun-terminal kinase (JNK), (3) stress activated protein kinase (SAPK) and (4) p38SAPK. Each of the cascades is composed of three to six tiers of protein-kinases, and their signals are transmitted by sequential phosphorylation and ... The result is activation of a large number of regulatory proteins, which include a set of transcription factors, e.g., c-Jun, c-Fos, hsp27 and hsp70.. involved in regulating cell proliferation, differentiation and metabolism

slide94

Anche in questo caso è importante sottolineare la particolare fragilità dei bambini:

  • sia per il fatto che la parte di tessuto cerebrale esposta è molto maggiore
  • sia per la maggior permeabilità della barriera emato-cerebrale
  • sia per la scarsa capacità di auto-limitare l’esposizione
  • sia per la possibile lunga-lunghissima esposizione (decenni) …
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Nel bambino la parte di tessuto cerebrale esposta è molto maggiore.

Il minimo che dovremmo fare è consigliare ai genitori di limitare al massimo l’uso dei cellulari da parte dei figli. Ecco di seguito 10 consigli per ridurre l’esposizione:

consigli fondamentali
Consigli fondamentali
  • Già a questo punto dovrebbe essere evidente come un minimo di informazione corretta, di responsabilizzazione di medici e genitori e di attenzione quotidiana potrebbe ridurre enormemente l’esposizione e quindi i rischi per la salute umana e, soprattutto, per la salute infantile e delle generazioni future …
cem ecco 10 modi semplici per ridurre l esposizione
CEM: ecco 10 modi semplici per ridurre l'esposizione
  • 1. Utilizzare il vivavoce o un auricolare.
  • 2. Tenere il telefonino lontano dal corpo.
  • 3. Scrivere SMS è meglio che parlare.
  • 4. Non chiamare quando il segnale è una barra o meno(un minor numero di tacche significa che lavora di più ed emette più radiazioni per ottenere il segnale dal ponte radio)
  • 5. Attendere il collegamento al ponte radio prima di metterlo all'orecchio (i cellulari emettono più radiazioni quando provano a connettersi )
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6. Tenere i bambini lontani dai cellulari

  • 7. Parlare meno a lungo possibile (i rischi aumentano con la durata e frequenza dell’esposizione)
  • 8. Riagganciare mentre guidate (anche perché il segnale è più labile)
  • 9. Acquistare un telefonino con un SAR basso
  • 10. Utilizzare un telefono fisso
se gi le mamme fossero sollecitate a tener conto del fatto che
Se già le mamme fossero sollecitate a tener conto del fatto che …
  • l’allattamento al seno oltre agli enormi vantaggi già noti da decenni potrebbe avere effetti positivi quale “antidoto”
  • la riduzione dell’esposizione a traffico veicolare durante la gravidanza e nei primi anni di vita del bambino sia di importanza fondamentale per il suo sviluppo respiratorio
  •  la riduzione nella dieta di cibi più ricchi di sostanze pericolose (esempio emblematico il pesce di grande taglia, che può contenere mercurio e altre sostanze di accumulo)
  •  la riduzione dell’esposizione a fumo passivo di sigaretta e al cellulare..
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Da alcuni mesi ISDE, IBFAN, MAMI e altre associazioni hanno organizzato in tutt’Italia una Campagna di difesa del latte materno dall’inquinamento: non possiamo lasciare che pesticidi, diossine e altre sostanze tossiche danneggino quello che è il più prezioso, praticamente insostituibile fattore di sviluppo neuropsichico e immunitario del bambino..

lezione 1
Lezione 1

Il termine inquinamento nel XXI secolo non andrebbe riferito tanto/soltanto a singole aree del pianeta caratterizzate da un’alta concentrazione di sostanze o agenti inquinanti,

ma alla rapidamente progressiva trasformazione della composizione molecolare dell’ecosfera (atmosfera, idrosfera, litosfera e soprattutto biosfera)

e alla altrettanto rapida produzione e diffusione di particolato ultrafine, metalli pesanti e radiazioni ionizzanti e non ionizzanti (campi elettromagnetici)

lezione 2
Lezione 2

Tale inquinamento non concerne (sol)tanto taluni “esposti” per motivi essenzialmente occupazionali,

ma tutti noi e soprattutto gli organismi in via di sviluppo (embrioni, feti, bambini, “generazioni future”).

Gli effetti principali non sono le malattie professionali *, ma patologie complesse e sistemiche che sono il prodotto di un’esposizione collettiva e precoce a un cocktail complesso di agenti chimici, fisici, biologici

che interferiscono (spesso in modo sinergico) sulla programmazione epi-genetica di organi e tessuti …

* Il “classico” oggetto di studio di discipline tradizionali quali la tossicologia e l’epidemiologia ambientale

un unica vera soluzione esiste la prevenzione primaria
Un’unica vera soluzione esiste: la prevenzione primaria

Solo una drastica riduzione: tantodella produzione e immissione in ambiente (e soprattutto in biosfera e catene alimentari) di sostanze e agenti inquinanti, quantodell’esposizione materno-fetale e, più in generale, dei soggetti in età fertile permetterebbe una progressiva riduzione degli effetti di un inquinamento sempre più pervasivo.

Un dato almeno potenzialmente positivo concerne la teorica reversibilità delle marcature epigenetiche.

Ma bisogna fare in fretta.

e per finire due riflessioni illuminanti
..e per finire due riflessioni “illuminanti”

Vorrei concludere questa introduzione alle possibili connessioni tra inquinamento e salute/malattie con due “illuminanti” riflessioni di Albert Einstein:

  • Un uomo intelligente riesce a risolvere problemi anche complessi. L’uomo veramente saggio evita di crearli. 
  • In genere non è possibile risolvere i problemi con le stessemodalità di pensiero che li hanno prodotti
slide106

God is subtle but not malicious

God does not play dice È la celebre affermazione che suggella l'acceso dibattito tra Einstein e i sostenitori di una certa interpretazione della fisica quantistica…

I believe in Spinoza's God who reveals himself in the orderly harmony of what exists

‘‘We can’t solve problems by using the same kind of thinking we used when we created them’’

“A clever man solves a problem...a wise man avoids it”