Sindromi correlate all'inquinamento indoor negli uffici Building related illnesses- Silk Building Syndrom Idiopathic Environmental IntoleranceSindromi correlate all'inquinamento indoor negli uffici Building related illnesses- Silk Building Syndrom Idiopathic Environmental Intolerance - multiple chemical syndrome : modello di Sindrome da esposizione combinate tra xenobiotici a basse dosi ruolo dei polimorfismi genetici degli enzimi metabolici come biomarkers di suscettibilit
Sindromi correlate all'inquinamento indoor negli uffici Building related illnesses- Silk Building Syndrom Idiopathic Environmental Intolerance
Sindromi correlate all'inquinamento indoor negli uffici Building related illnesses- Silk Building Syndrom Idiopathic Environmental Intolerance - multiple chemical syndrome : modello di Sindrome da esposizione combinate tra xenobiotici a basse dosi ruolo dei polimorfismi genetici degli enzimi metabolici come biomarkers di suscettibilità Dott Giacomo Rao* Dott Luigi Iannicelli** Dott Giovanni Cortese*** Dott Salvatore Gibilisco**** VII Convegno Nazionale di Medicina Legale Previdenziale Giardini Naxos 22-24 ottobre 2008 * Dirigente Medico legale di 1 liv INAIL Caltanissetta Email g.rao@inail.it 0934 530215 339 8790609 **Dirigente Medico legale di 1 liv INAIL Caltanissetta EMail l.iannicelli@inail.it 0934 530240 *** Dirigente Medico legale di 2 liv INAIL Caltanissetta EMail g.cortese@inail.it ***
#2
RIASSUNTO. Viene presentata una rassegna dei dati di letteratura sperimentali e di epidemiologia molecolare sugli effetti dell’esposizione combinata a ozono solventi organici ambientali e PM 2,5 a basse dosi in ambiente indoor negli uffici La maggioranza delle ricerche portano alla conclusione che la SBS e MCS abbia una base biochimica molecolare in una alterazione della omeostasi dei sistemi integrativi di comunicazione intercellulare (neuro immuno endocrino): la esposizione continuata e combinata a noxe vocs (solventi organici liposolubili) metalli pesanti (particolati) e ossidanti (ozono) nella maggior parte della popolazioni determina una reazione immuno-infiammatoria induzione dell’espressione genica degli enzimi e dei sistemi detossicanti e ABC proteine di trasporto rimuovendo gli xenobiotici si hanno sintomi sub clinici reversibili . In altri soggetti suscettibili per particolari polimorfismi del DNA degli enzimi detossicanti (fase 1 fase II ABC proteina enzimi
INTRODUZIONE
Mentre è chiara la consapevolezza del rischio per la salute determinato dall’inquinamento atmosferico , è difficile accettare che l’aria contenuta nelle abitazioni o nei luoghi di lavoro non industriali possa costituire un reale rischio per l’integrità fisica delle persone. La qualità dell’aria interna, e i sui riflessi sulla salute dei lavoratori di ufficio sono spesso trascurati, nonostante si trascorra dall’80 al 90% del tempo all’interno degli edifici. Il problema dell’inquinamento indoor è un fenomeno antico. Si pensi ad esempio alla morte improvvisa che incontravano alcuni profanatori di tombe, non era da attribuire ad una maledizione, bensì a sostanze che si sono accumulate nel corso dei millenni in ambienti chiusi ed ermetici come le tombe. Trattasi di una problematica molto vasta da tempo all’attenzione della scienza bio- medica; già nel 1987 l’Organizzazione Mondiale della Sanità ha riconosciuto e definito la Silk Building Syndrom (Sindrome dell’edificio malato – SBS)
Dimensione del problema
In un recente studio l’Accademia Nazionale delle Scienze Americana ha stimato in 37 milioni di statunitensi i malati di Sindrome MCS La SBS definibile come complesso di sintomi di malessere generale, non specifici ma ripetitivi, lamentati dagli occupanti di particolari fabbricati (con ambienti sigillati e dotati di impianti per il condizionamento dell’aria) che spariscono allontanandosi dagli edifici. rappresenterebbe lo stadio 1 della MCS (STADIO della SENSIBILIZZAZIONE) o fase irritante, che si verifica quando una persona è sottoposta ad una esposizione chimica una esposizione cronica insidiosa. I sintomi dei pazienti in seguito all’esposizione chimica, non sono rilevabili clinicamente :i disturbi possono includere dolore alle articolazioni e ai muscoli, cefalea, affaticamento (stanchezza cronica), rossore, prurito, nausea, tachicardia, asma. Un recente studio epidemiologico su 1016 lavoratori di ufficio ha evidenziato una correlazione positiva tra esposizione a c
#5
CORRELAZIONE TRA SBS E MCS Partendo dall’osservazione e dalla analisi di dati di epidemilogia molecolare , dati sperimentali in vivo e in vitro vi è una chiara evidenza (ipotesi da verificare con ulteriori studi sperimentali) che negli uffici si creerebbe una interazione tra ozono vocs (stirene , toluene, formaldeide) e PM 1- 2,5 che in maniera sinergica con formazioni sostanze reattive secondarie determinano un alto potenziale ossidativo Tale potenziale ossidativo reagisce con materiale presente nell’ambiente( pareti mobili ,materiale cartaceo , plastica, ) accelerandone la degradazione (ingiallimento del materale cartaceo degli archivi e ulteriore emissione di vocs secondari piu’ reattivi)
CORRELAZIONE TRA SBS E MCS
Tali sostanze determinano uno stress ossidativo a livello neuronale e immunitario innescando una reazione immuno- infiammatoria sub clinica che si traduce in termini clinici in una serie di sintomi aspecifici: irritazione degli occhi, delle vie aeree e della cute, tosse, senso di costrizione toracica, sensazioni olfattive sgradevoli, nausea, torpore, sonnolenza, cefalea, astenia. I sintomi si manifestano in una elevata percentuale di soggetti che lavorano in ufficio (in genere superiore al 20%), scompaiono o si attenuano dopo diverse ore dopo (da poche ore a 2 -3 giorni) dall’abbandono dell’edificio
CORRELAZIONE TRA SBS E MCS
In pochi casi particolarmente suscettibili con particolari polimorfismi genetici del sistema antiossidante ,detossicante , e degli enzimi di riparazione del dna (anche con il contributo dell’inquinamento outdoor) persistendo la reazione immuno-infiammatoria si puo’ avere l’evoluzione verso una patologia multisistemica caratterizzata da reazioni di intolleranza dell'organismo ad agenti chimici ed ambientali presenti singolarmente o in combinazione, a concentrazioni generalmente tollerate dalla maggioranza dei soggetti Idiopathic Environmental Intolerance – multiple chemical syndrome ( stadio 2 e 3 ) STADIO 2 – INFIAMMAZIONE: l’esposizione chimica determina una reazione infiammatoria cronica nei vari tessuti con varie espressioni cliniche : artrite, vasculiti, dermatiti, asma non allergico, coliti, miositi, tale fase potrebbe essere reversibile con l’ evitamento chimico e specifiche cure che favoriscono il sistema di detossificazione STADIO 3 – DETERIORAMENTO: l’infia
FONTI DI OZONO VOCS PM 2,5
OZONO Negli ambienti interni l’ozono può essere prodotto in apparecchiature che generano forti campi elettrici o che utilizzano le lampade con luce ultravioletta (per es. fotocopiatrici stampanti laser ).
VOCs
Con il termine generico di Composti Organici Volatili (VOC) viene indicato un insieme di SOLVENTI ORGANICI "volatili" proprio la capacità di evaporare facilmente a temperatura ambiente. Nell’aria interna ne sono stati identificati oltre 300 con concentrazioni totali () da 2 a 10 volte più elevate di quelle dell’aria esterna In base alla composizione chimica distinguiamo gli idrocarburi alifatici : saturi alcani o paraffine ,alcheni o olefine ( n-esano, n-esadecano e i metilesani), i terpeni,alogenati (trielina);li idrocarburi aromatici, (benzene e derivati, toluene, o-xilene, stirene), gli idrocarburi aromatici alogenati (PCB , clorobenzeni, diossina ecc.), gli alcoli (etanolo, propanolo, butanolo e derivati), gli esteri, i chetoni, e le aldeidi (tra cui la formaldeide). Ci occuperemo solo di alcuni composti che comunemente si riscontrano negli ambienti chiusi e/o che sono particolarmente importanti per la tossicità intrinseca: Toluene (o toluolo) fa parte del gruppo degli idro
PM (Particulate Matter)
Particolato Aerodisperso (PM, Particulate Matter) è costituito da un insieme di particelle molto piccole (aerosol) presenti nell’atmosfera. che a causa della loro forma e bassa densità restano sospese in aria" Il particolato viene generalmente classificato a seconda del diametro aerodinamico degli inquinanti in: Ultrafine (PM 0,1), con diametro <0,1 μm;(100nm) Fine particelle (PM 2,5), con diametro fino a 2,5 μm; Polveri più grandi (PM 10), con diametro fino a 10 μm. Nanoparticelle ( 50 nm) In generale le polveri grossolane derivano dall’aggregazione di polveri fini depositate sulle superfici e risospese dalle correnti d’aria La composizione chimica delle particelle è estremamente variabile :a) Metalli (piombo, nichel, zinco, rame, cadmio);b) Fibre;c) Solfati, nitrati, idrocarburi policiclici, polvere di carbone e cemento, n-alcani, acidi grassi (palmitico e stearico), esteri di ftalati. Particolato diesel
Particolato Aerodisperso
Le principali sorgenti di particolato negli ambienti confinati sono derivati da apparati di combustione , il fumo di tabacco, interazioni chimiche tra ozono e vocs ,toner. Le macchine fotocopiatrici, costituiscono una fonte di particelle inalabili a causa dell’emissione di polvere di toner contenente il nero carbone (carbon black o nerofumo) come pigmento e una resina che consente al nero carbone di aderire sul foglio , sono presenti ossidi metallici come , ossido di ferro, ossido di rame, ossido di nickel, e diossido di titanio. la dimensione delle particelle di toner è al di sotto dei dieci micron ( da 2 a 10 Micron) Composizione del toner (OSHA) :Ossido di ferro 45% ,Silice 3% Styrene-Acrylate Copolymer 48% ,Polipropilene 4% Cobalto-Nickel-Nitropyren-benzolo-fenolo ,nerofumo La IARC lo considera nel gruppo 2B. un materiale composto di carbone polverizzato prodotto da una pirolisi controllata di idrocarburi (Micron. 2006 Chemical component mapping of pulverized toner by sca
INTERAZIONI CHIMICHE TRA OZONO VOC E PM 2,5
La dinamica dei VOC in un ambiente è molto complessa, in quanto possono essere adsorbiti dalle molte superfici presenti in un locale pareti mobili prodotti per la pulizia ,carta da parati comprese gli archivi cartacei contribuendo alla ossidazione degrado e ulteriore riemissioine di vocs ; inoltre danno luogo a reazioni chimiche generando nuovi composti piu reattivi Il limonene è un voc insaturo presente nei prodotti per la pulizia , saponi è ossidato dall’ozono a prodotti secondari :aldeidi ,acidi , e PM ultrafini in ratti esposti a questi prodotti si è avuto un incremento di TNF-alpha, cyclooxygenase-2 e superoxide dismutase nei macrofagi alveolari (AM) e Type II cells. (Sunil VR, Laumbach RJ Toxicol Appl Pharmacol. 2007 Jul Pulmonary effects of inhaled limonene ozone reaction products in elderly rats.)
INTERAZIONI CHIMICHE TRA OZONO VOC E PM 2,5
L’ Ozono O3 è una forma allotropica dell’ossigeno si forma per azione delle cariche elettriche o dei raggi ultravioletti sull’ossigeno biatomico O2 A causa del suo elevato potere ossidante reagisce con diverse sostanza chimiche organiche provoca ingiallimento degrado del materiale cartaceo alcuni esperimenti dimostrano che l’ozono determina emissione secondaria di aldeidi dai tappeti e carta da parati : dopo tre ore di esposizione a ozono si ha una emissione di formaldeide e altri aldeidi come prodotto di reazione ozono- superficie tappeti mouquet carta stampata lo studio delle interazioni chimiche delle sostanze inquinanti indoor ha dimostrato che la reazione ozono/terpene dell’ozono con materiali presenti in ambiente indoor tappeti pitture truciolati materale cartaceo porta a prodotti piu reattivi : perossido di idrogeno, radicale idrossilico,articolato fine e ultrafine ,acido nitroso , aldeidi (Weschler CJ ScientificWorldJournal. Reactions among indoor pollutants Scientific
INTERAZIONI CHIMICHE TRA OZONO VOC E PM 2,5
L’emivita dell’ozono di norma e di 7 10 minuti la reazione con i voc indoor è termodinamicamente favorevole ma lenta , diventa molto veloce grazie alle alte temperature che si raggiungono nel processo di stampa e nei casi di reazione con composti con legami insaturi carbonio-carbonio determinando radicali liberi e composti con gruppi funzionali (-C=O, -COOH, -OH) responsabili dell’odore caratteristico degli archivi cartacei L’ O3 reagendo con idrocarburi insaturi (terpene) genera OH che a sua volta e causa della formazione di formaldeide e tolualdeide questi composti che si presentano come vocs o si condensano insieme con altre sostanze in particolato submicrometrico (Weschler CJ Indoor Air. 2000Fan Z, Lioy P Environ Sci Technol. 2003 May Ozone-initiated reactions with mixtures of volatile organic compounds under simulated indoor conditions. Docherty KS, Wu W, Lim YB, Ziemann PJ Environ Sci Technol. 2005 Jul Contributions of organic peroxides to secondary aerosol formed from reaction
INTERAZIONI CHIMICHE TRA OZONO VOC E PM 2,5
in sintesi si realizzerebbero nell’indoor condizioni per l’innesco di un processo di smog fotochimico (simile a quello dell’outdoor) , un ruolo centrale ha la formazione di radicale idrossilico (OH) essendo presenti ossigeno molecolare , ossidi di azoto e composti organici volatili (toner) luce UV , temperatura elevata (stampanti fotocopiatrici) ( Weschler CJ Indoor Air. 2004; Li TH Turpin BJ Shields HC Weschler CJ indoor hydrogen peroxide derived from ozone/d-limonene reactions Environ Sci Technol. 2002 ; Wang HMorrison GC Ozone-initiated secondary emission rates of aldehydes from indoor surfaces in four homes. Environ Sci Technol. 2006 )
TOSSICOCINETICA ASSORBIMENTO
Ricordiamo che molte delle sostanze fondamentali per la cellula non passano facilmente attraverso la membrana cellulare e possono entrare nella cellula solo in virtù di proteine trasportatrici. ioni e soluti polari sono virtualmente impermeabili ed il loro trasporto avviene grazie alla presenza di proteine transmembraniche che fungono da trasportatori Le molecole idrofobiche (O2, N2, CO2), piccole molecole organiche e l’acqua esibiscono un’elevata permeabilità i vocs attraversano attraverso la membrana cellulare per diffusione passiva per gradiente di concentrazione. Queste sostanze hanno uno spiccato tropismo per i tessuti e organi ricchi in lipidi. Quindi le principali azioni dannose le avremo a livello del SNC e del SNP.
ASSORBIMENTO
L’ ASSORBIMENTO dell’ozono stirene e aldeidi si ha per vie respiratoria. Questo primo passaggio avviene come trasporto passivo attraverso la barriera alveolo capillare per l’esistenza di un gradiente di concentrazione positivo fra ambiente e organismo. I solventi organici sono molecole liposolubili
assorbimento per via nasale
Studi hanno mostrato che, nei roditori, diversi xenobiotici ,metalli ,nanoparticelle possono spostarsi attraverso il naso direttamente nel cervello, passando solo una o due sinapsi. Comparative Nasal Structure, Function And Toxicology: Implications For The Risk Of Direct Transport Of Inhaled Xenobiotics To The Brain. Harkema JR Toxicol Sci 2006 ) Dal punto di vista evolutivo, l’olfatto è considerato il più antico dei cinque sensi l’elaborazione degli stimoli olfattivi avviene nelle stesse aree cerebrali che presiedono alle emozioni ed alla memoria
assorbimento per via nasale
I neuroni potrebbero costituire una via con il quale xenobiotici possono raggiungere il cervello : nei roditori dopo inalazione di polveri o fumi metallici contenente cobalto si è visto un accumulo di metallo nel bulbo olfattivo e una piccola parte nella corteccia olfattoria (A. Peters B Veronesi translocation and potential neurological effect of fine e ultrafibne particles ; Ghantous H Dencker L Gabrielsson J Danielsson BRG Bergman K Accumulation and Turnover of Metabolites of Toluene and Xylene in Nasal Mucosa and Olfactory Bulb in the Mouse Pharmacology and Toxicology, 1990 ; Henriksson J Tialve H uptake of cobalt from the nasal mucosa into the brain via olfactory pathways in rats Toxicol Lett. 2003 )
DISTRIBUZIONE METABOLISMO ELIMINAZIONE
Il metabolismo ha una ‘logica’: trasformare la molecola in modo che possa essere facilmente escreta per via renale o biliare. Dato che le molecole idrofile sono eliminate più rapidamente di quelle lipofile, il metabolismo consiste principalmente nella trasformazione di molecole lipofile in molecole idrofile. Le trasformazioni subite da uno xenobiotico da parte degli enzimi metabolizzanti sono suddivise in reazioni di fase I e reazioni di fase II. Le reazioni di fase I portano in genere all’introduzione nella molecola di gruppi funzionali come -OH, -NH2, -COOH (reazioni di funzionalizzazione). Nelle reazioni fase II, molecole endogene fortemente polari (es. acido glucuronico) vengono legate ai gruppi funzionali inseriti durante la fase I (reazioni di coniugazione). Le sostanze lipofile sono escrete più lentamente di quelle idrofile perché: sono più facilmente riassorbite nel tubulo renale (o nell’intestino in caso di eliminazione biliare); si accumulano nel tessuto adiposo
Comments