Espozione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi

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Espozione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi
SCUOLA DI SPECIALIZZAZIONE IN MEDICINA DEL LAVORO II
Direttore: Prof. Nicola Sannolo
TESI DI SPECIALIZZAZIONE SPERIMENTALE
STUDIO DELL’INTERAZIONE GENETICO-AMBIENTALE NEI PAZIENTI CAMPANI
AFFETTI DA SCLEROSI LATERALE AMIOTROFICA: IL RUOLO DELL’ATTIVITA’
LAVORATIVA E DELL’ESPOSIZIONE A METALLI PESANTI
Relatore:
Ch.mo Prof.
Nicola Sannolo
Candidato:
Dr.Elpidio Maria Garzillo
Matr. 508/010
Correlatore:
Ch.mo Prof.
Maria Rosaria Monsurrò
ANNO ACCADEMICO
2009-2010
Tesi Sperimentale di Specializzazione 2
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
Indice
1.
Abstract…………………………………………………………....... pag. 2
2.
Introduzione
3.
2.1. La Sclerosi Laterale Amiotrofica……………………...
pag. 4
2.2. I Metalli Pesanti ed i loro effetti neurotossici……...
pag. 14
Materiale e metodi
3.1. Descrizione della popolazione esaminata………….
pag. 36
3.2. Anamnesi lavorativa…......…………………………….
pag. 37
3.3 Metodica analitica……………………………….……….
pag. 37
3.3.1 Spettroscopia di assorbimento atomico……..……
pag. 37
3.3.2 Reattivi e strumentazione………………………..….. pag. 39
3.3.3 Analisi quantitativa……………….........................
pag. 39
3.3.4 Prelievo e trattamento dei campioni ematici…….. pag. 41
4.
Risultati………………………………………………………………
4.1 Attività lavorativa…………………………….…………..
Pag. 42
pag. 42
4.2 Sede di residenza……………………………………….… pag. 45
4.3 Abitudini voluttuarie ……………………………..…..... pag. 45
4.4 Dosaggio ematico dei metalli pesanti….…….…..…..
pag. 48
5.
Discussione………………………………………………………….
pag. 50
6.
Bibliografia…………….…………………………………….………
pag. 61
7.
Allegato 1…………………………….………………………….…… pag. 68
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Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
1. Abstract
La Sclerosi Laterale Amiotrofica (SLA) è una patologia determinata
dalla degenerazione dei neuroni di moto a livello corticale, troncoencefalico e spinale, con la susseguente comparsa di una serie di
segni e sintomi caratterizzati da deficit progressivo della capacità
motoria; solo il 5-10% dei casi riconosce una trasmissione ereditaria
mendeliana, mentre il 90% è costituito dal tipo sporadico, ad esordio
tardivo con etiologia poligenica e multifattoriale.
Dati di letteratura recenti evidenziano, nel determinismo della SLA,
uno stretto legame tra fattori ambientali, quali esposizione a sostanze
chimiche (idrocarburi, pesticidi, solventi, n-esano e suoi metaboliti,
metalli pesanti, fumo di sigaretta, farmaci), risposte cellulari (stress
ossidativi e nitrosilanti, glicosilazioni, meccanismi infiammatori che
determinano
un
perdurare
nel
tempo
di
alti
livelli
di
neurotrasmettitori eccitatori, etc.) e suscettibilità geneticamente
determinata.
Per quanto attiene ai metalli pesanti nell'etiopatogenesi della SLA, in
letteratura si ritrova interesse soprattutto per il Manganese, il Ferro,
l'Alluminio, il Piombo ed altri metalli di transizione con attività redox,
che sono presenti in numerosi processi biologici come cofattori di
diversi enzimi, quali ad esempio le superossido-dismutasi.
In questo contesto si inserisce il presente lavoro, finalizzato
all’identificazione dei possibili fattori di rischio ambientali ed
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occupazionali nella SLA, realizzato su un ampio campione di pazienti
campani.
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2. Introduzione
2.1. La Sclerosi Laterale Amiotrofica
La sclerosi laterale amiotrofica (SLA), anche chiamata malattia del
motoneurone, malattia di Charcot o malattia di Lou Gehrig, è una
patologia neuromuscolare progressiva, che colpisce e inesorabilmente
distrugge i neuroni di moto (primo motoneurone - UpperMN: neuroni
cortico-nucleari e cortico-spinali; secondo motoneurone – LowerMN:
motoneuroni delle corna anteriori del midollo spinale e dei nuclei dei
nervi
cranici,
prevalentemente
bulbari),
con
compromissione,
progressiva e crescente, della forza muscolare ed esito letale dopo un
decorso medio di 3-5 anni (la malattia ancora non ha una terapia
risolutiva); tuttavia un numero sempre più significativo di pazienti ha
una sopravvivenza media di 10 anni e più, anche per i progressi
intervenuti nella medicina palliativa1.
La prevalenza, a livello mondiale, è di circa 4-7 casi per 100.000
abitanti; l’incidenza di circa 7 casi/100.000/anno, presentando una
lieve variabilità da Paese a Paese ed un graduale incremento per
ragioni non ancora del tutto note. Circa 30.000 pazienti negli Stati
Uniti sono attualmente malati di SLA; in Italia l’incidenza della SLA
risulta compresa tra 1,6 e 2,2 casi per 100.000 abitanti, anche se
non esiste ancora un dato epidemiologico aggiornato, in quanto non è
stato
ancora
realizzato
un
registro
nazionale
della
patologia.
L’incidenza e la prevalenza della SLA in Campania, in base a dati
grossolani, non sembrano differire dalla media italiana: pertanto, si
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conterebbero 2-2,5 nuovi casi/anno ogni 100.000 abitanti, e la
prevalenza sarebbe stimata intorno a 6-8 malati ogni 100.000
abitanti. Assumendo quindi come dato di prevalenza il dato medio
(ovvero 7 casi ogni 100.000 abitanti) attualmente sono presenti circa
400 casi di SLA nella regione Campania.
La forma “sporadica” rappresenta la variante più frequente di
malattia (90-95% dei casi), non ha prevalenze razziali, socioeconomiche o etniche, ed è più frequentemente diagnosticata nell'età
media (circa 60 anni), interessando gli uomini più spesso delle donne
(rapporto M:F è pari a 1,5:1). I tassi di incidenza più elevati negli
ultimi anni possono ascriversi ad una migliore sensibilità e maggiore
disponibilità di mezzi diagnostici.
Le
ipotesi
fisiopatologiche
neurodegenerazione
che
causa
elaborate
la
SLA
per
spiegare
non
sono
la
ancora
completamente definite; la causa della malattia è ancora sconosciuta,
ma molti studi sono stati fatti in tal senso e si sono delineate alcune
ipotesi:
1. Ipotesi del danno ossidativo: i radicali liberi causerebbero la morte
per apoptosi dei motoneuroni2. Essi deriverebbero dalla dissociazione
del perossido d’idrogeno prodotto in eccesso dall’enzima SOD1, la
Cu/Zn superossido-dismutasi, un metallo-enzima a localizzazione
citoplasmatica che catalizza la conversione degli anioni superossido
in ossigeno libero e perossido d’idrogeno appunto, a seguito di un suo
guadagno di funzione per una mutazione a carico del gene, mappato
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sul cromosoma 21, che lo codifica. Al gene della SOD1 mutato
sarebbero imputabili circa il 21% delle FALS (Familiar Amyotrophic
Lateral Sclerosis) dominanti3.
2. Ipotesi degli aggregati intracellulari: la letteratura recente dà
importanza, nel processo di degenerazione dei motoneuroni, al
realizzarsi di inclusioni citoplasmatiche ubiquitinate, la cui origine è
da ascriversi al misfolding di proteine quali la SOD mutata, la TDP43 (mutazione TARDPB), e materiale nucleotidico (mutazione FUS)4,5.
3. Ipotesi eccitotossica: il termine “eccitotossicità” si riferisce ad un
fenomeno nel quale l’eccessiva o prolungata attivazione dei recettori
di neurotrasmettitori aminoacidici determinerebbe la morte cellulare
attraverso l’incremento dei livelli di calcio intracellulare, che penetra
attraverso i canali del calcio voltaggio-dipendenti, con conseguente
apoptosi o morte cellulare programmata. Il neurotrasmettitore
eccitatorio chiamato in causa è il glutammato, il più abbondante nel
SNC.
4. Ipotesi infettiva: secondo alcuni Autori, retrovirus umani
come
HTLV partecipano alla patogenesi della SLA6, mentre nel 2000
Berger, con l’uso della PCR (polymerase chain reaction), riscontrò in
15 su 17 autopsie di pazienti deceduti per SLA la presenza di acido
nucleico di enterovirus (EV) nei neuroni della sostanza grigia
midollare, mentre solo 1 su 29 controlli sani era positivo all’esame7.
Tali risultati non sono stati però riconfermati da un lavoro più
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recente dello stesso Berger, in cui nessuno dei 24 pazienti con SLA è
risultato positivo alla PCR per EV-RNA8.
5. Ipotesi autoimmune: a favore di tale ipotesi depongono alcune
osservazioni, come l’associazione della malattia con il linfoma
Hodgkin e non-Hodgkin9; il riscontro, isolato o nell’associazione SLAlinfoma, di paraproteinemia (9% dei casi), proteinorrachia e bande
oligoclonali nel liquor10, o ancora di anticorpi anti-ganglioside GM1 e
GM1a, con una frequenza che varia dallo 0% al 65% in varie
casistiche11.
In dettaglio, la letteratura recente ha evidenziato dati che possano far
sospettare una patogenesi multifattoriale con possibile implicazione
simultanea di virus, neurotossine (soprattutto nelle “Guamanian
ALS”), esposizione a metalli pesanti, difetti a livello del DNA
(soprattutto nelle SLA familiari), anormalità del sistema immunitario,
anomalie enzimatiche, infezioni virali o da prioni. Nella figura 1 sono
illustrati i principali meccanismi di degenerazione moto neuronale.
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Figura 1 - Illustration by Lydia Kibiuk, Copyright © 1996 Lydia Kibiuk.
Recenti ricerche hanno focalizzato l’attenzione sul ruolo di alterazioni
genetiche eventualmente associate a fattori ambientali esterni.
Grazie al lavoro di alcuni autori si è giunti all’osservazione di una
piccola percentuale di pazienti affetti dalla forma familiare di SLA (610%),
trasmissibile
come
carattere
autosomico
recessivo
o
dominante12. In questi casi, è evidenziabile nel 25% di pazienti, una
mutazione puntiforme del gene che codifica per la superossidodismutasi 1 (SOD1), localizzato sul cromosoma 2113,14, responsabile
di forme in genere dominanti con un fenotipo più frequentemente
tipico. Nonostante l’apparente rarità delle forme familiari, lo studio
delle alterazioni genetiche nella SLA ha avuto in tempi recentissimi
un particolare sviluppo, permettendo di identificare nuove e diverse
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alterazioni genetiche responsabili della malattia, aprendo scenari del
tutto innovativi sulla possibile patogenesi della malattia e sulle
possibili strategie terapeutiche. E’ ormai appurato che la SLA da
alterazioni del gene SOD1 non è dovuta ad un deficit della funzione
antiossidante dell’enzima, ma ad un effetto tossico della proteina
mutata sul neurone; le modalità con cui si esercita questo effetto
tossico non sono ancora chiare, ma probabilmente potrebbe essere
dovuto ad abnorme deposito intracitoplasmatico di proteine anomale,
tossiche per il neurone. Inoltre, le alterazioni a carico del gene della
SOD1 sono responsabili anche dell’1% dei casi sporadici15. Altri geni
sono stati identificati negli ultimi anni, in genere responsabili di
forme a decorso particolare ed atipico, quali l’alsina, localizzata sul
cromosoma 2, una mutazione a trasmissione autosomico recessiva,
che interferirebbe nell’attività molecolare della GTPasi coinvolta in
numerose funzioni cellulari16, la senatassina, situata sul cromosoma
9, la VAMP, sul cromosoma 20 e l’angiogenina, sul cromosoma 14, le
cui mutazioni causano una SLA tipica in genere dominante.
Di particolare rilevanza è stata la scoperta che mutazioni del gene
TARDPB, che codifica per la proteina TDP-43, sono responsabili
dell’1-3% dei casi familiari e dell’1% dei casi sporadici e che
mutazioni del gene fus sono responsabili di casi di SLA familiare. Nel
caso di mutazioni del gene TARDPB, la proteina TDP-43 prodotta,
abnormemente fosforilata ed ubiquitinata, si accumula nei neuroni
spinali, così come nei casi con mutazioni del gene fus si evidenziano
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nel citoplasma neuronale inclusioni immunoreattive agli anticorpi
anti-FUS. Sia la proteina TDP-43, sia la proteina FUS sono nucleari,
hanno importanti funzioni nella riparazione del DNA e nello splicing
dell’RNA e, quindi, nella sintesi proteica. Un abnorme accumulo di
aggregati proteici mutati nel citoplasma neuronale potrebbe essere
tossico per la funzione e la sopravvivenza cellulare4,5.
Tra le scoperte più recenti, di particolare interesse è stata la
riproduzione sperimentale in laboratorio di lesioni degenerative
motoneuronali tipiche della SLA, inducendo una mutazione a carico
di un gene che codifica per il VEGF (vascular endotelial growth
factor)17. Tale fattore di crescita viene di solito espresso in risposta a
stimoli ipossici ed è determinante nel garantire il mantenimento o il
ripristino della perfusione del tessuto nervoso centrale.
La peculiarità della patologia motoneuronale sta nella presenza
contemporanea di segni e sintomi appartenenti sia alla sofferenza
della corteccia motoria e delle vie piramidali ad esse connesse (quali
spasticità, iperreflessia, clono, segno di Babinski e di Hoffmann), sia
segni e sintomi di sofferenza del secondo neurone di moto (flaccidità,
iporeflessia,
motoneuroni
fascicolazioni,
bulbari
con
ecc.)
che
possono
conseguente
colpire
disartria,
anche
disfagia
fibrillazione linguale.
Sulla scorta di tali sintomi è possibile classificare la malattia in:
i
e
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-
forma classica (malattia di Charcot) in cui si verifica la
coesistenza dei segni e sintomi di interessamento del I e II
motoneurone
-
forma bulbare (paralisi bulbare progressiva)
-
forma pseudopolinevritica (sindrome di Pierre-Marie e Patrikios)
caratterizzata da un prevalente coinvolgimento del II motoneurone.
Ad esse vanno aggiunte altre due forme sporadiche di malattia
primaria del motoneurone, riconosciute da oltre un secolo, la cui
appartenenza nel gruppo delle SLA è ancora discussa, in quanto si
ritiene da alcuni che possano essere considerate come gruppo clinico
autonomo, e sono:
- Atrofia muscolare progressiva
- Sclerosi laterale primaria
Vanno inoltre ricordate alcune forme peculiari:
o
SLA familiare
o
SLA associata a Parkinson e demenza
I pazienti nei quali la diagnosi di SLA è sospetta, dovrebbero
sottoporsi a studi di risonanza magnetica (MRI) del midollo spinale
per escludere una mielopatia di altra natura. L’elettromiografia (EMG)
conferma
la
presenza
della
denervazione
muscolare
per
degenerazione del II motoneurone. Gli studi sulla conduzione nervosa
sono frequentemente mirati ad escludere la presenza
di una
neuropatia motoria trattabile. I criteri per la definizione della SLA,
stabiliti ad El Escorial nel 1998 e rivisti ad Airly House nel 2000 dalla
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World
Federation
of
Neurology18,
individuano
quattro
classi
diagnostiche:
SLA clinicamente definita: è diagnosticata sulla base dell’evidenza,
supportata clinicamente, di segni di interessamento del I che del II
motoneurone in almeno tre regioni.
SLA clinicamente probabile: si presenta con segni clinici di
interessamento del I e II motoneurone (rispettivamente upper e lower
motorneuron: UMN & LMN) in almeno due regioni, di cui la più
rostrale con interessamento del I motoneurone rispetto al II.
SLA probabile, supportata laboratoristicamente: si definisce quando i
segni di II e I motoneurone (LMN ed UMN) sono presenti in un'unica
regione, o quando i segni di UMN siano presenti, da soli, in un'unica
regione, mentre i segni di LMN siano definiti all’EMG in almeno due
arti, coadiuvate da neuroimmagini o protocolli clinico-laboratoristici
tali da escludere altre cause.
SLA possibile: escluse altre cause, si basa sulla associazione di segni
di patologia del I e II motoneurone in un’unica regione, o segni di I
motoneurone in 2/+ regioni; oppure, segni di II motoneurone
rostralmente al I, con diagnosi di SLA probabile supportata
laboratoristicamente non dimostrabile (fig.2).
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Figura 2 - Schema riassuntivo dei criteri di classificazione El Escorial.
Negli ultimi anni, tuttavia, la SLA viene sempre più valutata come
malattia multisistemica e non più secondo una visione classica di
malattia limitata al sistema motorio; già Smith nel 196019 aveva
trovato segni anatomopatologici di degenerazione neuronale che
interessavano la corteccia sensitiva, i lobi parietali e temporali e il
giro del cingolo in aggiunta alle aree motorie primarie. Nel corso degli
ultimi anni vi è stata la dimostrazione di un'alterazione cognitiva
infraclinica in un'ampia casistica di SLA attribuibile ad un deficit
disesecutivo di tipo frontale; d'altro canto non sono rari i casi di
chiara
associazione
SLA-demenza
frontotemporale
(SLA-FTD).
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Sebbene il substrato patologico del deterioramento cognitivo debba
ancora essere definito, la presenza di inclusioni intraneuronali di
ubiquitina-immunoreattiva nelle regioni corticali è stata proposta
come principale marker patologico di tale processo. La presenza dell’
“impairment”
cognitivo
è
stato
associato
dunque
alla grande
distribuzione di inclusioni ubiquitina-positivi (Ub+) intraneuronali e
distrofia dei neuriti. Il medesimo declino cognitivo è uniformemente
associato a spongiosi lineare superficiale, marker patologico comune
a numerose forme di demenza fronto-temporale (DFT)20. Attualmente
l'associazione SLA-FTD è stimata intorno al 5% dei casi, con marcata
perdita neuronale nella corteccia fronto-temporale, responsabile in
una prima fase delle modificazioni della personalità e della condotta
sociale e solo in un secondo momento dei disturbi di memoria.
2.2. Effetti Neurotossici dei metalli pesanti
I metalli differiscono da altre sostanze tossiche per il fatto di non
essere né creati, né distrutti dall’uomo. L’utilizzo da parte dell’uomo,
tuttavia, influenza i potenziali effetti sulla salute almeno in due modi:
per il trasporto in varie matrici (aria, acqua, suolo, cibo) ad opera del
contributo antropogenico e per le alterazioni della formula chimica21.
Manganese, Ferro, Rame ed altri metalli di transizione con attività
redox sono presenti in molti processi biologici e sono cofattori di
diversi enzimi, ad esempio le SOD, per cui la loro alterata presenza o
assenza può delineare un'alterazione funzionale a carico di diversi
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organi target; un accumulo degli stessi a livello tissutale a causa di
modificazioni nei sistemi cellulari di catalisi, trasporto e deposito,
può dar luogo a citotossicità per partecipazione a processi di stress
ossidativo ed incremento della produzione di radicali liberi22. I metalli
di transizione stessi, come anche gli ioni metallo senza attività redox,
possono
addizionalmente
contribuire
nel
loro
effetto
neurodegenerativo intervenendo sulle proteine e sulla loro struttura.
Tuttavia, non si rileva l'esistenza di una correlazione lineare doserisposta tra incremento totale dei metalli pesanti e l'incremento dello
stress ossidativo. In passato, la tossicologia dei metalli prendeva in
considerazione principalmente gli effetti acuti o conclamati, quali ad
esempio la colica saturnina o la diarrea emorragica susseguente
all’assunzione di sublimato corrosivo (mercurio); tuttavia, sebbene
siano ancora da conoscere e comprendere nel dettaglio i più fini
meccanismi tossico-cinetici e tossico-dinamici dei metalli pesanti,
con gli attuali limiti di esposizione professionale ed ambientale, tali
effetti acuti sono poco visibili. E’ crescente, invece, la richiesta di
studi riguardanti gli effetti cronici, in cui le relazioni causa/effetto
non sono evidenti o possono anche essere subcliniche.
Assegnare con certezza degli effetti tossici ad una causa specifica è
estremamente difficile e non sempre possibile, in particolare se
l’evento critico
potrebbe essere causato da numerosi agenti o
associazioni di sostanze. I principali quesiti in tossicologia consistono
quindi nella necessità di informazioni sulla dose, sui livelli tissutali e
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sul metabolismo dei metalli, in particolare a livello cellulare e
molecolare ove possono verificarsi gli effetti specifici. La maggior
parte dei metalli altera i diversi organi ma ogni metallo ha un effetto
critico che può essere individuato a livello di un organo o tessuto
specifico.
Un concetto fondamentale è la dose, o la stima della dose; può essere
un concetto multidimensionale ed è in funzione del tempo di
esposizione e della concentrazione del metallo. Nella definizione più
precisa, per dose si intende la quantità di metallo presente nelle
cellule o negli organi in cui si manifestano gli effetti tossici. I valori di
concentrazione possono riflettere un’esposizione recente, a lungo
termine, o passata, a seconda del tempo di ritenzione in un
particolare tessuto; un fattore critico, indice del comportamento
metabolico e tossicologico del metallo, è l’emivita biologica, che varia
da metallo a metallo e da organo ad organo (ad esempio l’emivita
biologica del Cadmio nel rene e del Piombo nelle ossa è di circa 25aa,
mentre quella del Litio è di poche ore; nel sangue invece, l’emivita del
Piombo è di alcune settimane). Le matrici più utilizzate nella
valutazione analitica dei metalli sono sangue, urine, capelli, su cui è
possibile misurare un’esposizione ed in genere sono utilizzati come
indicatori biologici. I bersagli molecolari di tossicità sono specifici
processi biochimici (enzimi) e/o recettori presenti sulle membrane e
sugli organi cellulari. L’effetto tossico è generalmente conseguente ad
un’interazione tra la forma ionica libera del metallo ed il bersaglio di
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tossicità – ad esempio nel caso di alcali o di metalli alcalini terrestri
come il Litio ed il Bario; altri metalli che si legano con alta affinità a
ligandi cellulari possono trasferirsi dalla proteina trasportatrice al
bersaglio di tossicità. La tossicità è in funzione sia della dose
presente a livello cellulare che di altri fattori, come la valenza della
specie e l’affinità di legame: la capacità di legame è probabilmente
uno dei processi chimici fondamentali nella tossicità dei metalli e
come meccanismo di difesa dai metalli. Alcuni metalli, inoltre,
possono formare composti organometallici con la formazione di un
legame
covalente
metallo-carbonio.
Queste
forme
“organiche”
differiscono per proprietà tossiche rispetto alle forme inorganiche. I
composti alchilici, come ad esempio il piombo tetraetile ed il dimetilmercurio,
sono
liposolubili,
passano
facilmente
attraverso
le
membrane biologiche senza subire modificazioni ad opera del mezzo,
vengono de alchilati molto lentamente o trasformati in sali inorganici,
e sono escreti più lentamente rispetto alle forme inorganiche.
Esistono numerosi fattori che influenzano la tossicità dei metalli
quali, ad esempio, l’interazione con i metalli essenziali, formazione di
complessi metallo-proteina, età e stadio di sviluppo, fattori derivanti
dallo stile di vita come le abitudini voluttuarie, forma e specie
chimica, stato immunitario dell’ospite. I metalli tossici possono
influenzare il ruolo dei metalli essenziali come cofattori di enzimi o
altri processi metabolici (p.es. il piombo interferisce con il rilascio
Calcio-dipendente dei neurotrasmettitori). E’ importante considerare,
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inoltre, il ruolo svolto dalle proteine che legano i metalli, per via dei
diversi tipi di interazioni metallo-proteiche: una proteina (come ad
esempio gli enzimi) può rappresentare un bersaglio di tossicità, o
giocare un ruolo protettivo riducendone l’attività, ovvero la tossicità
del metallo. Numerose classi di proteine possono giocare un ruolo
nella disponibilità dei metalli nell’organismo. Il legame non specifico
ad alcune proteine, quali l’albumina plasmatica o l’emoglobina, gioca
un ruolo chiave nel trasporto dei metalli nel sangue e nella
distribuzione tra globuli rossi e plasma. I metalli legati all’albumina
possono essere trasportati all’interno delle cellule per endocitosi. Le
proteine con specificità di legame per i metalli, invece, rivestono un
ruolo sia nel trasporto dei metalli dal plasma ai tessuti che nel
trasporto attraverso le membrane cellulari ed all’interno della stessa
cellula.
Le metalloproteine specifiche più conosciute sono le metallotioneine,
la transferrina, la ferritina e la ceruloplasmina. Le metallotioneine
hanno diverse funzioni ed intervengono, fra l’altro, nell’omeostasi e
nella protezione dalla tossicità dei metalli. Hanno bassi pesi
molecolari (6000 Da) e sono ricche di gruppi tiolici. Questi forniscono
le basi per il legame ad alta affinità di diversi metalli essenziali e di
metalli tossici non essenziali come Cd, Cu, Hg, Ag e Zn. La
transferrina è una glicoproteina che lega la maggior parte degli ioni
ferrici nel plasma. Il trasporto del ferro attraverso le membrane
cellulari
avviene
mediante
endocitosi
recettore-mediata
della
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transferrina a cui è legato il ferro. Il recettore è una glicoproteina
legata alla membrana da un ponte disolfuro la cui affinità per l’apotransferrina è di due ordini di grandezza inferiore di quella della
transferrina a cui è legato il ferro. Una volta all’interno della cellula, il
ferro
si
separa
dalla
transferrina
mediante
un
processo
di
acidificazione che avviene all’interno degli endosomi. Questa proteina
trasporta anche Al3+ e Mn2+. La ferritina è principalmente una
proteina che immagazzina il ferro nelle cellule reticoloendoteliali del
fegato, della milza e delle ossa: gioca il suo ruolo principale nel
turnover epatico di ferro. Le cellule del Kupffer rilasciano il ferro
acquisito durante la fagocitosi dei globuli rossi come ferritina che
viene internalizzata dagli epatociti mediante recettori specifici. E’
stato inoltre suggerito che la ferritina potrebbe rientrare nella
detossificazione dei metalli dal momento che lega numerosi metalli
tossici quali Cd, Zn, Be e Al. La ceruloplasmina è una glicoproteina
ossidasi plasmatica contenente rame, che converte gli ioni ferrosi a
ferrici che si vanno poi a legare alla transferrina. Questa proteina
stimola anche l’uptake del ferro mediante un meccanismo non
dipendente dalla transferrina stessa.
Inoltre, un numero crescente di proteine trasportatrici di metalli
attraverso le membrane cellulari e gli organuli interni della cellula
sono state recentemente identificate. Sebbene alcuni metalli possano
essere trasportati come ioni liberi, ad esempio attraverso i canali del
Calcio, molti metalli sono trasportati come complessi con ligandi
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endogeni su sistemi di trasporto specifici. Il Pb sembra essere captato
nei globuli rossi come complesso anionico con il bicarbonato. Altri
esempi sono i trasportatori dei cationi bivalenti di membrana attivata
dall’ATP. Ad esempio, la malattia di Wilson e quella di Menke sono
dovute ad errori genetici nel metabolismo del rame in relazione ai
trasportatori del rame ATP-attivati. E’ stato stimato23 che il genoma
umano contiene più di 9000 geni che codificano per proteine
trasportatrici di cui 2000 riguardano il trasporto di farmaci ed altri
xenobiotici. Questo campo è in rapida espansione ma ancora non
sufficientemente sviluppato per identificare il polimorfismo di queste
proteine
trasportatrici:
l’identificazione
e
la
misurazione
dell’espressione di questi trasportatori in cellule e tessuti potrà
fornire, in futuro, importanti biomarkers di effetto per i metalli e di
suscettibilità individuale alla tossicità dei metalli.
Il Piombo (peso atomico 207.2; tavola periodica gruppo IV A; valenza
+2 o +4; scoperta incerta, conosciuto fin dall’antichità) è il metallo
tossico più diffuso ed è praticamente rilevabile in tutte le fasi
dell’ambiente ed in tutti i sistemi biologici. Dal momento che ad alte
dosi di esposizione è tossico per la maggior parte degli organismi
viventi, e che non ha un accertato ruolo fisiologico, la questione
principale è che non è noto il livello tossico. I problemi specifici
variano con le caratteristiche dell’individuo ed il rischio più
significativo è a carico del sistema nervoso. La principale via di
Tesi Sperimentale di Specializzazione 22
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
esposizione nella popolazione generale è il cibo ma, di solito,
l’assunzione eccesiva con conseguenze tossiche deriva da fonti
occupazionali
ed
ambientali
(vecchie
abitazioni,
prodotti
di
combustione, gas di scarico degli autoveicoli, emissioni industriali,
vernici al piombo), presumibilmente controllabili. L’assunzione con la
dieta è diminuita dal 1940 ad oggi;
l’introduzione della benzina
senza Pb e la consapevolezza del pericolo delle vernici per interni
contenenti piombo ne ha ridotto conseguentemente l’uso e di
conseguenza i livelli ematici nella popolazione24. Altre potenziali fonti
di piombo sono ricreazionali o indoor. Avvelenamenti da Pb nei
lavoratori delle industrie che lavoravano il metallo erano comuni negli
anni ’30,’40 ed agli inizi degli anni ’50, ma a tutt’oggi sono poco
frequenti25. Tuttavia, il piombo continua ad essere uno dei metalli
che presentano un rischio professionale. I bambini di lavoratori con
esposizione professionale al piombo possono avere livelli ematici più
alti rispetto alla popolazione generale26. Esistono anche diversi fattori
nutrizionali e dietetici che possono influenzare la tossicità: in uno
studio sugli effetti dei fattori legati allo stile di vita sui livelli ematici
di piombo, si è osservato che il consumo di alcool è quello che incide
di più sulla variabilità dei livelli ematici, seguito dall’età e dal fumo27.
Altri fattori di rischio sono il genere, l’assunzione di calcio ed il
consumo di latticini; problemi nutrizionali – quali diete carenti di
ferro e calcio – aumentano l’assorbimento del piombo.
Tesi Sperimentale di Specializzazione 23
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
L’assorbimento da parte dei polmoni, oltre che dalla concentrazione,
dipende da numerosi altri fattori, come il volume di aria inspirata ed
espirata pro die, lo stato del metallo (polvere o gas), la dimensione
delle particelle che lo contengono: solo una frazione, molto piccola,
con diametro medio superiore ai 0.5µm è trattenuta dai polmoni. Se il
diametro è inferiore a
0.5µm, la percentuale che giunge alle vie
respiratorie e che supera le stesse aumenta proporzionalmente alla
riduzione delle dimensioni. Circa il 90% del piombo ematico si trova
nei globuli rossi probabilmente in almeno due comparti fondamentali,
il primo dei quali associato alla membrana e l’altro all’emoglobina ed
altri componenti della cellula. Il piombo presente nel sangue è in
equilibrio tra plasma ed eritrociti con l’1% o meno presente nel
plasma a livelli di 100 µg/dl di sangue. La relazione tra sangue e
plasma è stabile e quasi lineare per valori di piombemia pari a 50
µg/dl; al di sopra di tali valori, la relazione diviene curvilinea con
rapido incremento dei livelli plasmatici28. Il pool più ampio, ma dal
punto di vista cinetico più lento, è il sistema osseo, caratterizzato da
un’emivita superiore ai 20 anni, mentre un comparto più instabile è
rappresentato dai tessuti molli: il maggior accumulo tra quest’ultimi
è a carico del fegato e dei reni, anche se il piombo è ubiquitariamente
presente nella maggior parte dei tessuti dell’organismo.
La principale via di eliminazione è rappresentata dai reni; l’escrezione
avviene attraverso il filtrato glomerulare, mentre a livello tubulare si
assiste un certo grado di riassorbimento del metallo. Se le
Tesi Sperimentale di Specializzazione 24
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
concentrazioni ematiche sono alte, l’escrezione può essere aumentata
per trasporto transtubulare. La nefropatia è uno dei primi effetti
tossici riconosciuti come indotti dal Pb29, ma oggi essa dovrebbe
essere una patologia rara. La nefrotossicità acuta è limitata ad
alterazioni funzionali e morfologiche dei tubuli prossimali30. Il Pb
viene anche escreto in minor quantità con altri fluidi corporei,
compreso il latte materno durante l’allattamento; inoltre attraversa
facilmente la placenta ed in genere i livelli presenti nel sangue del
cordone ombelicale, anche se leggermente inferiori, sono correlabili a
quelli del sangue materno.
Gli effetti del Pb sul sistema nervoso sono vari: esistono effetti sulla
sfera cognitiva, neuro-comportamentale e sullo sviluppo psicomotorio
dell’individuo.
E’
stato
osservato
che
gli
adulti
con
esposizione occupazionale al metallo possono presentare anomalie in
numerosi test neuro-comportamentali, con concentrazioni ematiche
anche inferiori a 40 μg/dl31. E’ riportato in letteratura, inoltre, che gli
uomini con più alti livelli ematici di Pb mostravano delle risposte più
lente nei test di valutazione mnesica.
Tesi Sperimentale di Specializzazione 25
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
Meccanismi Neurodegenerativi
del Pb
Meccanismi Neuroprotettivi
del Pb
□ Degenerazione assonale con
demielinizzazione
□ Competizione con i fisiologici □ Attivazione
astrocitaria
neurotrasmettitori a livello
relativa
produzione
sinaptico
antiossidanti
e
di
□ Alterazione del metabolismo
del Calcio
□ Attivazione
della
PKC
e
relativa
alterazione
della
barriera emato-encefalica
□ Compromissione
della
conduzione Ca-dipendente
Tabella I - Meccanismi responsabili degli effetti neurodegenerativi e neuroprotettivi
del Piombo sul sistema nervoso.
Un effetto tossico altamente significativo durante lo sviluppo psicomotorio in età intra ed extra-uterina risulta dall’alterazione delle
interazioni programmate cellula-cellula indotta dal Pb che porta poi
alla modificazione dei circuiti neuronali. Il Pb induce anche una
precoce
differenziazione
della
glia,
causa
un’alterazione
delle
concentrazioni di noradrenalina e dopamina e variazioni dell’attività
della tirosina-idrossilasi e fnil-etanolamina-N-metil transferasi e della
colin-acetiltransferasi32.
Da oltre un secolo descritta, la neuropatia saturnina, legata ad
esposizione professionale cronica, spesso a basse dosi, di piombo
(tipografi, verniciatori), è caratterizzata da una polineuropatia di tipo
sensitivo-motorio,
spesso
a
prevalenza
motoria,
che
colpisce
Tesi Sperimentale di Specializzazione 26
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
frequentemente
il
nervo
radiale,
e
che
si
accompagna
sindromicamente a sintomi extraneurologici; spesso richiede terapia
preventiva o l’eliminazione del metallo può essere ottenuta con
farmaci
chelanti,
quale
l’EDTA
(etilendiaminotetracetato).
La
neuropatia è principalmente associata all’intossicazione da piombo
inorganico, mentre il piombo organico sembra essere maggiormente
coinvolto nella patogenesi dell’encefalopatia piombo-correlata.
Allo stato, non v'è alcuna evidenza di correlazione tra metalli,
indipendentemente o di concerto con un polimorfismo genetico, e
sviluppo o promozione di malattie neurodegenerative nell’uomo,
inclusa la SLA. Tuttavia è noto che nell'intossicazione cronica da Pb,
la maggior concentrazione di metallo viene riscontrata nel comparto
osseo ma la tossicità è espletata a livello del sistema nervoso, ciò
determinato dal fatto che composti chimici di natura lipofila vengono
depositati in aree dell'organismo dove è presente, in percentuale, una
maggiore quantità di grassi: il cervello umano rappresenta l'organo
maggiormente vulnerabile, dal momento che circa il 50% del suo peso
secco è a contenuto lipidico rispetto al 6-20% degli atri organi
umani33. Gli effetti tossici sul sistema nervoso comprendono
principalmente l'alterazione del bilanciamento ionico, l'interferenza
con i neurotrasmettitori chimici o con i loro recettori e l'anossia a
livello cellulare. Il Pb è una classica neurotossina, da molto tempo
conosciuta per i suoi effetti deleteri. L'estrema pericolosità del Pb si
può attribuire in parte ai suoi diversi meccanismi d'azione: può
Tesi Sperimentale di Specializzazione 27
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
infatti colpire il sistema neuronale attraverso la degenerazione degli
assoni, distruggendo la guaina mielinica ed interferendo con i
neurotrasmettitori chimici a livello sinaptico. Paradossalmente, è
stato riportato che il Pb è associato con una maggior sopravvivenza in
pazienti SLA e in cavie transgeniche possedenti la mutazione per la
SOD-1 G93A umana34,35. Alcuni autori hanno mostrato che differenti
tipi
cellulari
contribuiscono
ai
diversi
stadi
di
comparsa
e
progressione della SLA: ciò è stato supportato anche dall’osservazione
che i livelli di piombemia e di piombo presente a livello tibiale
incrementavano la sopravvivenza nei pazienti SLA36. Questo dato è
risultato nettamente controverso rispetto alla pletora di evidenze
indicanti il Pb come neurotossico e non in senso neuroprotettivo;
d’altronde, le basi per un presumibile ruolo neuroprotettivo del
piombo nei pazienti SLA o nei topi transgenici sono ancora del tutto
sconosciuto. Barbeito (2005) suggerisce che l’esposizione al piombo
causa attivazione degli astrociti: una delle possibili spiegazioni è che
il Pb, attivando gli astrociti, può indurre un crescente accumulo con
relativa produzione di antiossidanti che provvederebbero a proteggere
le cellule neuronali. Questa ipotesi è tuttavia ancora in fase di
verifica.
Numerosi studi hanno riscontrato che un'esposizione persistente al
Pb
causa
un
rallentamento
nella
conduzione
nervosa
ed
un'alterazione del metabolismo del Ca37: il Pb può agire come
“surrogato” del Calcio che è un componente critico in numerose
Tesi Sperimentale di Specializzazione 28
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
funzioni
metaboliche
e
biochimiche,
determinando
così
sottili
variazioni di funzioni essenziali. Il Pb altera la normale omeostasi del
Calcio interferendo con i canali di membrana e sostituendosi allo
stesso nella pompa Ca-Na ATPasi; inoltre, questo metallo blocca
anche l’ingresso di calcio nei terminali nervosi e ne inibisce l’uptake
nei mitocondri con un decremento di produzione di energia e
riduzione
dell’esecuzione
di
funzioni
cerebrali.
Probabilmente,
l’interazione più critica avviene in cellule in cui il Pb interferisce con
le funzioni di secondo messaggero del Calcio. Segnali intracellulari di
Calcio vengono ricevuti da numerose proteine recettrici e quelle che
hanno destato una maggiore attenzione sono la Calmodulina e la
Protein Chinasi C (PKC). La Calmodulina serve come sensore per le
concentrazioni di Calcio all’interno della cellula ed il Piombo spiazza
il calcio legato alla Calmodulina. Tra le risposte mediate dalla protein
Chinasi C sono incluse la divisione e la proliferazione cellulare, la
comunicazione
cellulare
e
l’organizzazione
del
citoscheletro.
Markovac e Goldstein38 hanno riportato che il Pb attiva la PKC nei
capillari e questo può essere un fattore in grado di alterare la barriera
emato-encefalica;
attraverso
la
citotossicità
mediata
dalla
perossidazione lipidica delle membrane delle cellule astrocitarie con
conseguente alterazione funzionale delle stesse, morte cellulare e
perdita della peculiare funzione di barriera. Inoltre è stato rilevato
che il Pb riduce l'attività dopaminergica (neurotrasmettitore Cadipendente) interagendo con il sistema della Dopamina39 e visto che il
Tesi Sperimentale di Specializzazione 29
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
rilascio di questo neurotrasmettitore è Ca-dipendente in modo
indiretto, il Pb altera il trasporto del Ca con compromissione della
conduzione e della trasmissione neuronale del SNC e SNP.
Gli effetti tossici del Pb ed i livelli ematici minimi a cui può essere
osservato un probabile effetto sono riportati in tabella:
Concentrazione ematica di Piombo (µg/dl)
EFFETTI
Neurologici
Encefalopatia (manifesta)
Deficit uditivo neurosensoriale
Deficit Q.I.
Riduzione della velocità di conduzione
ADULTI
BAMBINI
80-100
20
01/10/15
40
100 - 120
40
Tabella II - Dosi minime di Pb che provocano effetti osservati sul SNC (modificato
da NIOSH 1997 e ATSDR 1999).
Il Manganese (peso atomico 55; gruppo tavola periodica VIIB;
valenza +1,+4,+6,+7; isolato nel 1774) è un metallo di transizione e
può esistere in 11 stati di ossidazione. Nei sistemi biologici è
facilmente ritrovabile come MnO2 ma anche Mn3+. In questo stato di
ossidazione, il Mn si ritrova nella superossido-dismutasi (SOD) e
probabilmente è la forma che interagisce con Fe3+. Il passaggio ciclico
dallo stato di ossidazione Mn2+ allo stato Mn3+ può essere
potenzialmente dannoso per i sistemi biologici può determinare la
formazione di radicali liberi. Il Mn è un elemento essenziale,
necessario come cofattore per numerose reazioni enzimatiche,
particolarmente per quelle coinvolte nelle reazioni di fosforilazione e
Tesi Sperimentale di Specializzazione 30
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
nella sintesi del colesterolo e degli acidi grassi. Il Mn è presente in
tutti gli organismi viventi. Sebbene sia presente nelle aree urbane e
nelle
riserve
idriche,
la
principale
quota
di
Mn
introdotta
nell’organismo proviene dagli alimenti; esiste un interesse per la
tossicologia del Mn a causa dell’uso di additivi della benzina
contenenti Mn sottoforma di Metil-ciclopentadienil Mn-tricarbonmile
(MTT), in sostituzione degli additivi contenenti Pb. L’uso industriale
del Mn ha subito una notevole espansione negli ultimi anni, specie
nella produzione di leghe d’acciaio ed elettrodi per saldature40.
L’assorbimento gastrointestinale è inferiore al 5%; nel plasma il Mn è
legato ad una beta1globulina, probabilmente la transferrina, ed è
ampiamente distribuito nell’organismo. Il Mn si concentra nei
mitocondri e, perciò, i tessuti ricchi di questi organelli (pancreas,
fegato, reni ed intestino) ne contengono concentrazioni elevate. Il Mn
attraversa rapidamente la barriera emato-encefalica e la sua emivita
nel cervello è più lunga che nel resto dell’organismo. Il Mn viene
eliminato attraverso l’escrezione biliare e riassorbito a livello
intestinale: la principale via di escrezione è costituito dalle feci.
Esistono pochi casi riportati in letteratura di effetti tossici relativi ad
ingestione orale del metallo. I meccanismi omeostatici coinvolgono il
fegato e l’escrezione biliare, alcuni meccanismi gastro-intestinali
ausiliari di escrezione del Mn in eccesso, e forse la corteccia
surrenale. Il complesso meccanismo di regolazione dell’escrezione,
unito al fatto che solo dosi estremamente elevate di Sali di Mn
Tesi Sperimentale di Specializzazione 31
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
tendono a causare irritazioni gastrointestinali può spiegare la
mancanza di tossicità sistemica osservata dopo somministrazione
orale o applicazione topica. La forma più comune di tossicità da Mn
risulta dall’inalazione cronica del metallo nell’aria nelle miniere ed in
alcune industrie chimiche (ATSDR, 1997). L’assorbimento orale del
Mn è aumentato dalla carenza di Ferro e può contribuire alle
variazioni di suscettibilità individuale. I fenomeni tossici riscontrati
nei lavoratori dell’industria estrattiva e di trasformazione esposti in
genere all’inalazione di biossido di Mn sono di due tipi: il primo si
manifesta con polmonite conseguente ad esposizione acuta al
metallo. Il secondo e più grave tipo di patologia è provocata
dall’inalazione cronica di biossido di Mn per un periodo superiore ai 2
anni e coinvolge il SNC: gli individui affetti mostrano un disturbo
neuropsichiatrico
(manganismo),
caratterizzato
da
irritabilità,
difficoltà alla deambulazione, disturbi del linguaggio e turbe del
comportamento. Se la condizione persiste si può verificare una
bradicinesia e rigidità muscolare riconducibile ad un parkinsonismo.
In aggiunta, si osserva frequentemente cirrosi epatica.
L’Alluminio (peso atomico 26,98; gruppo tavola periodica III; valenza
3+; isolato nel 1825) è il metallo più abbondante ed il terzo elemento
più presente sulla crosta terrestre: a causa della sua reattività, l’Al
non si trova in natura allo stato libero. In tutti i composti ha valenza
+3 (Al3+). Come ione trivalente rigido, si lega fortemente ai ligandi
Tesi Sperimentale di Specializzazione 32
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
donatori di ossigeno come il citrato ed il fosfato: non si bioaccumula
in maniera significativa, eccetto nelle piante di tea. L’Al ha numerosi
usi, come fogli per uso domestico, nelle costruzioni, nei trasporti ed
in applicazioni elettriche, principalmente sottoforma di leghe; oltre il
95% di bibite è contenuto in lattine di alluminio; la cottura con
utensili di alluminio determina il trasferimento al cibo. L’esposizione
dell’uomo deriva dagli alimenti, dall’acqua potabile e dei farmaci;
l’assunzione media giornaliera per gli adulti è di 1-10mg41.
Questo metallo, insieme ad altri (Hg, Au, Bi, Li), fa parte di una
classe di elementi utilizzati in passato (e parzialmente ancora oggi)
per terapia medica, i cui effetti tossici sono in relazione alla terapia
stessa; gli effetti tossici dell’Al non sono legati tanto al suo utilizzo
come antiacido, quanto al suo accumulo nelle ossa ed ai problemi
neurologici nei pazienti con insufficienza renale cronica sottoposti ad
emodialisi. Una più recente rivalutazione della potenzialità tossica
dell’Al è legata alla dimostrazione della sua correlazione con
l’insorgenza di malattia di Alzheimer ed all’aumento della sua
biodisponibilità provocato dal cambiamento del pH delle acque e del
suolo, in seguito al fenomeno ubiquitario delle piogge acide.
L’Al è poco assorbito dopo esposizione orale ed inalazione ed è
essenzialmente non assorbito per via cutanea. L’inalazione di
particolato di Al può determinare un diretto trasferimento al tessuto
cerebrale, attraverso il sistema olfattorio42. Circa lo 0.1% di Al
presente nella dieta viene assorbito, ma questa quantità può
Tesi Sperimentale di Specializzazione 33
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
aumentare
fino
all’1%
in
funzione
della
specie
chimica,
l’assorbimento dall’intestino dipende in gran arte dal pH e dalla
presenza di ligandi complessati, particolarmente gli acidi carbossilici.
L’assorbimento intestinale, ad esempio, aumenta in presenza di
citrato; il complesso con il citrato, tuttavia, non è assorbito come tale,
ma fa in modo che l’Al sia disponibile per altre vie di trasporto
presenti nel tratto gastrointestinale43. Il Silicio è un potente inibitore
dell’assorbimento gastro-intestinale dell’Al e può anche accelerarne
l’escrezione urinaria44; esso probabilmente interagisce con l’Al
formando l’idrossiallumino-silicati che sono di norma poco assorbiti.
Nel plasma, l’80-90% del metallo si lega alla transferrina di cui
esistono numerosi recettori nei tessuti. I composti dell’Al possono
influenzare l’assorbimento di altri elementi ed alterare le funzioni
intestinali; il metallo inibisce l’assorbimento dei fluoruri e può
diminuire l’assorbimento dei composti del Calcio, del Ferro e
dell’acido salicilico che può, a sua volta, alterare l’assorbimento
dell’Al45. L’assorbimento del colesterolo può essere inibito per
formazione di un complesso alluminio-pectina che lega i grassi alle
fibre vegetali non digeribili46. L’Al può alterare la motilità del tratto
gastrointestinale inibendo le contrazioni indotte dall’Acetilcolina, e
questo può spiegare perché gli antiacidi contenenti alluminio spesso
provocano costipazione.
Gli organi bersaglio sono i polmoni, l’apparato osteo-articolare ed il
SNC; il cervello è particolarmente suscettibile al danno provocato
Tesi Sperimentale di Specializzazione 34
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
dall'Al, essendo causa di alcune forme di neurodegenerazione e di
demielinizzazione ed è stato associato ad alcune forme di demenze
come quella associata alla SLA, l'Alzheimer, e la demenza associata al
Parkinson. La normale concentrazione di Al nel cervello dei
mammiferi è compresa approssimativamente tra 1 e 2 µg/g. La prima
e più importante alterazione anatomo-patologica riscontrabile è
caratterizzata da un accumulo a carico dei plessi neurofibrillari nel
corpo cellulare, negli assoni prossimali e nei dendriti dei neuroni di
numerose aree cerebrali, associato alla perdita di sinapsi ed atrofia
dell’albero dendritico; tuttavia, non tutte le specie mostrano questa
reazione verso l’Al. I plessi neurofibrillari sono stati ritrovati
principalmente nei grossi neuroni, quali le cellule del Purkinje del
cervelletto ed i grossi neuroni della corteccia cerebrale; inoltre, è stata
riscontrata una marcata riduzione del numero di neurotubuli e della
velocità di trasporto citoplasmatico, con peggioramento del trasporto
intracellulare. E' stato osservato che le cellule della glia sono il
principale target dell'azione tossica dell'Al47. Queste rappresentano il
90% delle cellule del sistema nervoso, sono costituite dalla microglia
e macroglia (astrociti, cellule di Schwann, oligodendrociti) e svolgono
diversi ruoli di supporti di supporto all'attività neuronale. L’Al
compete con il Calcio e ne altera il metabolismo in parecchi organi,
compreso il cervello. Il contenuto di Calcio nel tessuto cerebrale
aumenta dopo esposizione all’Al e, inoltre, l’alluminio stesso si lega
alla calmodulina, modificandone la struttura: questo ha portato
Tesi Sperimentale di Specializzazione 35
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
all’ipotesi che l’Al alteri la funzione regolatrice della calmodulina sul
Ca, provocando come conseguenza tangibili effetti sulle funzioni del
SNC, con alterazioni dell’attività neurotubulare e di trasporto. In
pazienti sottoposti a trattamento di emodialisi ciclica, a lungo
termine, per la terapia dell’insufficienza renale cronica, è stata
riscontrata una sindrome neurologica progressiva che può inficiare
sulla
prognosi
quoad
vitam
del
paziente:
primo
sintomo
è
caratterizzato da disturbo del linguaggio, con compromissione delle
capacità cognitive, comparsa di mioclono, convulsioni fino ad uno
stato di franca demenza. Questo tipo di patologia sorge tipicamente
dopo un periodo di trattamento dialitico effettuato per un periodo
variabile dai 3 ai 7 anni e può essere legato ad intossicazione cronica
di Al: l’eccesso di Al può provenire dall’idrossido di Al che viene
comunemente
somministrato
a
questi
pazienti,
oppure
dall’Al
presente nell’acqua impiegata per preparare il liquido di dialisi.
Un’altra patologia neurodegenerativa che è stata messa in relazione
con
l’esposizione
cronica
ad
Alluminio
è
il
complesso
SLA-
Parkinsonismo (complesso ALS-PD) dell’isola Guam: la popolazione
Chammarro delle isole Marianne, nell’Oceano Pacifico occidentale, ed
in
particolar
modo
Guam
e
Rota,
presentano
un’incidenza
insolitamente alta di malattie neurodegenerative caratterizzate da
perdita di cellule neuronali e degenerazione neuro fibrillare. Garuto et
al. (1948) osservarono che il suolo vulcanico delle regioni di Guam
con un’alta incidenza di SLA-PD presentava elevate concentrazioni di
Tesi Sperimentale di Specializzazione 36
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
Al e Mn, mentre era povero di Ca e Mg. Essi ipotizzarono così che una
scarsa assunzione di Ca e Mg provocasse iperparatiroidismo
secondario
con
conseguente
aumento
delle
concentrazioni
di
alluminato di calcio e di altri metalli tossici, con danni neuronali e
morte cellulare diffusa. Le ragioni ed i meccanismi con cui l’Al
penetra nel cervello non sono stati ancora chiariti. D’altra parte, il
consumo abituale da parte di queste popolazioni di semi contenenti
sostanze neurotossiche della cycas revoluta può giocare un ruolo
fondamentale nell’incidenza di SLA in queste aree.
Tesi Sperimentale di Specializzazione 37
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
3. Materiali e metodi
3.1. Descrizione della popolazione esaminata
Il campione esaminato è costituito da 34 pazienti sporadici, SOD
negativi, affetti da SLA definita o probabile, afferenti al Centro di
Riferimento Regionale per la SLA attivo presso la II Clinica
Neurologica della Seconda Università degli Studi di Napoli, diretto
dalla Prof.ssa M.R.Monsurrò; essi fanno parte di un'ampia casistica
raccolta dal 2002 al 2009, e sono stati sottoposti in maniera random
ad
un'anamnesi
lavorativa
approfondita,
anche
mediante
la
somministrazione di un dettagliato questionario epidemiologico
(allegato 1) rivolto all'acquisizione storica di tutti gli aspetti
ambientali, occupazionali e voluttuari relativi ad ogni singolo
paziente. Di essi, 23 sono pazienti di sesso maschile (età media 54,9
anni) e 11 di sesso femminile (età media 57,4 anni).
Età media all’esordio
Numero pazienti
%
Totale
34
100
55,9 anni
M
23
67
54,9 anni
F
11
33
57,4 anni
< 60 anni
12
35,3
45,5 anni
60-75 anni
20
56
60,9 anni
>75 anni
2
6
77,5 anni
Tabella III - Età d’esordio di malattia del campione analizzato.
Tesi Sperimentale di Specializzazione 38
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
3.2. Anamnesi Lavorativa
Il questionario inerente all'attività lavorativa è riportato in dettaglio
all'allegato 1: grazie ad esso abbiamo potuto indagare circa le
caratteristiche di residenza dei pazienti, le attività lavorative svolte,
con particolare attenzione riguardo mansioni e durata e abitudini
voluttuarie, indagando circa le abitudini al fumo, all'alcool e a
particolari
hobbies
imputati
per
essere
fonte
di
esposizione
extraprofessionale ai metalli pesanti indagati.
3.3. Metodica analitica
3.3.1 Spettroscopia di Assorbimento Atomico
La quantificazione dei metalli in esame (Pb, Al e Mn) in matrice
ematica e/o sierica è stata eseguita mediante Spettroscopia di
Assorbimento Atomico con atomizzazione in fornetto di grafite.
La spettroscopia di assorbimento atomico si basa sulla misura
dell’assorbimento di energia radiante da parte di una popolazione
atomica. Un campione in fase liquida viene immesso in un sistema
atomizzatore e trasformato per dissociazione termica in vapore
atomico. Tale popolazione atomica, trovandosi allo stato elementare o
ineccitato, è in grado di assorbire radiazioni elettromagnetiche di
lunghezza d’onda caratteristica, corrispondente alla transizione
elettronica dallo stato fondamentale al primo stato eccitato (riga di
risonanza).
Tesi Sperimentale di Specializzazione 39
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
La sorgente spettrale è costituita da una lampada a catodo cavo,
specifica per ciascun elemento. La radiazione di risonanza, passando
attraverso
l’atomizzatore,
nel
quale
sono
presenti
gli
atomi
dell’elemento in esame, verrà assorbita in maniera selettiva e
proporzionale
al
numero
di
atomi
presenti
e
attraverso
un
monocromatore viene, poi, isolata dalle altre righe dello spettro e,
infine, inviata, attraverso la fenditura di uscita, al sistema di
amplificazione e lettura del segnale di assorbimento.
L’atomizzazione si ottiene per dissociazione termica del campione
mediante fiamma o mediante trattamento termico senza fiamma
(atomizzazione elettrotermica), ad esempio in fornetto di grafite.
Il forno di grafite è costituito da un tubicino di grafite pirolitica,
supportato da due elettrodi e collegato ad un programmatore di
temperatura per il trattamento termico del campione. Il tubicino è
posizionato in modo che il raggio della lampada a catodo cavo sia
concentrico ad esso.
Qualora si mantengano costanti le condizioni di atomizzazione,
l’assorbimento di energia da parte degli atomi ineccitati dell’elemento,
espresso comunemente come assorbanza (A), è proporzionale alla
concentrazione dell’elemento secondo la legge di Lambert-Beer.
Sebbene l’atomizzazione in fornetto di grafite sia meno precisa e
richieda tempi di analisi maggiori rispetto all’atomizzazione in
fiamma, consente di determinare metalli in tracce in quantità molto
piccole di campione; l’atomizzazione elettrotermica, quindi,
è
Tesi Sperimentale di Specializzazione 40
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
preferibile nel caso di analisi di fluidi biologici, quali sangue ed urina,
per la possibilità di effettuare microcampionamenti.
3.3.2 Reattivi e strumentazione
Le soluzioni standard di piombo, manganese e alluminio sono state
acquistate dalla BDH Chemicals Ltd (Poole, England). I solventi
adoperati nelle varie fasi analitiche sono stati forniti dalla Carlo Erba
(Milano, Italia).
Per l’analisi delle soluzioni standard di Pb e Mn e la determinazione
di Pb ematico e Mn sierico sono stati adoperati uno spettrofotometro
di assorbimento atomico 1100B con autocampionatore HGA700, e
lampade a catodo cavo specifiche per i metalli indagati, distribuiti
dalla Perkin Elmer (Milano, Italia). Per l’analisi delle soluzioni
standard di Al e la quantificazione dell’Al sierico, invece, è stato
adoperato uno spettrofotometro di assorbimento atomico M Series,
dotato di correttore di fondo Zeeman GF95Z ed autocampionatore
FS95, e una lampada a catodo cavo specifica per l’Al, forniti dalla
Thermo Electron Corporation (Palo Alto, California).
3.3.3 Analisi quantitativa
L’analisi
quantitativa,
monitoraggio
biologico,
condotta
consiste
allo
scopo
nella
di
effettuare
determinazione
concentrazione di un agente chimico in un fluido biologico.
un
della
Tesi Sperimentale di Specializzazione 41
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
La determinazione quantitativa si esegue mediante una retta di
taratura, costruita analizzando campioni contenenti concentrazioni
note e decrescenti di analita.
Le rette di calibrazione vengono costruite riportando sull’asse delle
ascisse la concentrazione nominale dell’analita e sull’asse delle
ordinate le relative assorbanze.
Dai coefficienti di correlazione (R2) si verifica la linearità della
risposta strumentale negli intervalli di concentrazione presi in esame
e mediante l’equazione della retta di taratura (y=ax+b, dove x
rappresenta la concentrazione dell’analita e y l’assorbanza) si calcola
la concentrazione degli analiti nei campioni reali, inserendo i valori
misurati delle assorbanze dell’analita.
Per la costruzione delle rette di taratura dei singoli analiti sono state
preparate delle soluzioni a concentrazione nota e decrescente di
piombo, manganese e alluminio, eseguendo diluizioni successive con
HNO3
0.2%
dalle
soluzioni
standard
1mg/ml.
I
range
di
concentrazione presi in esame sono stati scelti in base a lavori
riportati in letteratura e ai range ritrovati nella popolazione non
esposta professionalmente ai metalli in questione (Società Italiana
Valori di Riferimento - SIVR 2005). In particolare, i range considerati
sono:
Range di concentrazione
Pb ematico
1-100 g/l
Al sierico
1-6 g/l
Mn sierico
0,1-1,2 g/l
Tesi Sperimentale di Specializzazione 42
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
3.3.4 Prelievo e trattamento dei campioni ematici
Per l’analisi quantitativa del Pb, Al e del Mn sono stati raccolti
campioni di sangue venoso (3mL in provetta da siero per Al e Mn e in
provetta con EDTA per Pb) dei pazienti afferenti all’ambulatorio SLA
della II Clinica Neurologica della Seconda Università degli Studi di
Napoli (S.U.N.) e trattati ed analizzati presso i laboratori del Servizio
di Medicina del Lavoro, Igiene e Tossicologia industriale della stessa
S.U.N.
I campioni di sangue intero per la determinazione del Pb sono stati
diluiti 1:20 con TritonX100 0,1%, allo scopo di emolizzare i globuli
rossi, mentre quelli per la determinazione di Al e Mn sono stati
centrifugati a 3000 rpm per 5 min allo scopo di separare il siero dalla
parte corpuscolare. I campioni così trattati sono stati analizzati e
quantificati
mediante
precedentemente costruite.
l’utilizzo
delle
rette
di
taratura
Tesi Sperimentale di Specializzazione 43
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
4. Risultati
Abbiamo analizzato il database contenente le informazioni riguardo
l'anamnesi di vita ed ambientale dei pazienti, raccolte presso
l'ambulatorio SLA della II Clinica Neurologica della S.U.N.: nel
condurre la nostra analisi abbiamo posto l'accento, oltre che sui
settori lavorativi prevalenti dei pazienti afferenti al database, anche
sull'abitudine al fumo di sigaretta, le caratteristiche della propria
sede di residenza (aree urbane o industriali) ed altre abitudini
voluttuarie, comprensive di abitudini alimentari, quali, ad esempio, il
ricco introito di latte con la dieta o l'utilizzo di scatolame; in ultima
analisi abbiamo analizzato i dosaggi ematici di metalli quali Piombo,
Manganese e Alluminio.
4.1.
Attività Lavorativa
Analizzando il database ottenuto con le informazioni raccolte, è
subito emerso che alcuni pazienti hanno avuto diversi impieghi in
settori lavorativi completamente differenti tra loro. E’ risultato che il
41%
dei
pazienti,
ovvero
14
è
stato
impiegato
nel
settore
dell’agricoltura, svolgendo diverse mansioni: quasi la totalità dei
pazienti era impiegato nella coltivazione diretta di tabacco, ortaggi, e
frutta stagionale; due pazienti erano impiegati con mansione di
trattorista ed infine uno di essi è stato impiegato presso la
“Bromotirrena”,
industria
che
si
occupa
delle
fumigazioni
e
disinfezioni in ambiente agricolo, dichiarando di essere esposto a
Tesi Sperimentale di Specializzazione 44
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
bromuro di metile. Ognuno dei pazienti ha dichiarato di essere stato
esposto a pesticidi, diserbanti e fertilizzanti durante tutto il periodo
lavorativo; l’esposizione lavorativa dei suddetti pazienti è risultata
essere in media di circa 26 anni. Di tali pazienti impiegati
nell’agricoltura, il 71,5% risultava essere di sesso maschile, la
restante parte era rappresentata da pazienti di sesso femminile.
L'età media di insorgenza di patologia per questo sottogruppo è di
56,7 anni, con una maggior presentazione clinica di prevalenza di I
motoneurone (57,15%).
Il 20% (7 pazienti) è stato, o lo è tuttora, impiegato nell’edilizia
soprattutto civile, con una durata d’impiego medio di circa 28 anni;
l'età media di insorgenza di SLA in questo cluster è di 58 anni, con
una prevalenza di I motoneurone (71,4%).
Il terzo settore che è risultato essere più rappresentato è stato quello
dei trasporti: la quasi totalità dei pazienti dichiarava di essere stato
autista di veicoli o camion, con età media di insorgenza pari a 57,3
anni e una forma di presentazione clinica caratterizzata dalla
prevalenza di II motoneurone (66,6%); un solo paziente, oltre ad
essere stato autista, era anche occasionalmente meccanico.
Altri settori industriali di impiego sono risultati essere l’industria
metal-meccanica, tessile e siderurgica, con esposizione occupazionale
a svariate sostanze tra cui: fumi di saldatura per le mansioni di
saldatura ad elettrodo e saldatura ossiacetilenica, produzione di fibre
Tesi Sperimentale di Specializzazione 45
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
sintetiche con utilizzo di materiale non meglio specificato, impiego
presso l’industria della ghisa, dell’acciaio e del ferro.
Un paziente è risultato essere impiegato presso l’industria chimica,
nel settore produttivo di fertilizzati per un periodo di tempo di circa 5
anni.
Nessun paziente è risultato essere o essere stato impiegato presso
industrie estrattive, nel settore industriale di produzione di gomme e
materie plastiche, presso concerie o industrie del cuoio e industria
galvanica.
Figura 3 - Distribuzione dei pazienti impiegati nei vari settori.
Tesi Sperimentale di Specializzazione 46
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
4.2.
Sede di residenza
Le sedi di residenza sono risultate essere diverse, non potendo così
costituire piccoli cluster geografici; i comuni di residenza più
rappresentati sono comunque risultati essere quelli appartenenti
all’area vesuviana
(Torre Annunziata, Boscotrecase, Ottaviano,
Pompei, sant’Anastasia, Pollena, Torre del Greco) l’area appartenente
alla periferia Nord di Napoli (Marano, Casoria, Secondigliano,
Casandrino) ed i comuni aversani. Tale dato conferma i dati dei
precedenti lavori epidemiologici sulla SLA svolti in Campania, dati
ottenuti analizzando una più ampia casistica raccolta dal gruppo
della Prof. Monsurrò e non ancora pubblicati.
Durante il colloquio anamnestico, il 41% dei pazienti ha dichiarato di
risiedere presso aree industrializzate, o nelle immediate vicinanze
(meno di 2Km): i settori industriali in questione erano rappresentati
da industrie conserviere, metal-meccaniche, metallurgiche, alcune
raffinerie, industrie farmaceutiche e concerie; la media degli anni di
esposizione ambientale a xenobiotici derivanti da queste aree
industrializzate è risultata essere di circa 26 anni.
4.3.
Abitudini voluttuarie (abitudini alimentari, fumo di sigaretta,
consumo di alcool)
Abbiamo
analizzato
alcune
abitudini
alimentari
che
potevano
produrre problematiche analitiche nell’ambito del dosaggio dei metalli
pesanti all’interno del comparto ematico: dall’analisi è risultato che il
Tesi Sperimentale di Specializzazione 47
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
consumo di pesce per la maggior parte dei pazienti (82%) era di tipo
moderato,
con
due
pasti
in
media
a
settimana;
4
pazienti
dichiaravano di non consumare pesce, nemmeno occasionalmente,
mentre solo 2 avevano un consumo abbondante, con un introito di
più di due porzioni a settimana. L’uso di integratori minerali, di
prodotti dietetici o prodotti di erboristeria è risultato essere
soprattutto recente, con una media di impiego da circa 3-4 anni,
probabilmente
legato
alla
malattia.
Sedici
pazienti,
inoltre,
dichiaravano di utilizzare abitualmente stoviglie in alluminio da circa
28 anni in media; abbiamo inoltre analizzato l’uso di acqua dei pozzi
che è risultato essere abituale da circa 14 anni in media, per dieci
affetti da SLA.
Dall’analisi del database, è risultato inoltre che il 42% (14 pazienti)
risultava non fumatore, avendo un'età media di esordio di malattia di
51,5 anni, l’11% (4 pazienti) fumatori medi, ovvero persone che
hanno fumato o fumano ancora da più di 20 anni un numero di
sigarette compreso tra 6 e 15, con un'età media di esordio di malattia
pari a 56,7 anni; il 47% (16 pazienti) risultava essere forte fumatore
con una storia di abitudine al fumo attuale o pregressa di più di 20
sigarette/die per circa 30 anni in media ed un’età media di esordio di
patologia pari a 54,7 anni.
Tesi Sperimentale di Specializzazione 48
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
Analisi dell'abitudine al fumo
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Non
Fumatori
Bassi
Fumatori
Medi
Fumatori
Forti
Fumatori
Abitudine al fumo
Figura 4 – Analisi dell’abitudine al fumo.
Fumatori
esordio malattia
(età media)
Non Fumatori
51,5 anni
Medi Fumatori (6-15 sigarette/die per almeno 15 anni)
56,7 anni
Forti Fumatori (> 15 sigarette/die per almeno 15 anni)
54,7 anni
Tabella IV - Correlazione tra età media di esordio di malattia ed abitudine al fumo.
Per quanto concerne l’abitudine al consumo di alcool, è risultato che
20 pazienti (59%) intervistati dichiaravano di essere astemi, mentre 9
pazienti (26,5%) si dichiaravano consumatori lievi (circa 100cc/die di
vino ai pasti); 4 pazienti (11,7%) risultavano essere forti consumatori
di vino ai pasti, con un consumo che si attestava in media al litro per
die ed infine un solo paziente risultava essere bevitore occasionale
(2,8% circa). Tra il gruppo degli astemi, l’età di insorgenza di SLA
risultava essere mediamente di 57,15 anni, con una prevalenza nella
Tesi Sperimentale di Specializzazione 49
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
presentazione clinica di I motoneurone (60%) ed un esordio clinico
alquanto eterogeneo (forma bulbare: 33,3%; upper limbs: 27,8%;
lower limbs: 38,9%).
Analisi del consumo alcoolico
20
15
Astemio
Occasionali
10
Lievi Bevitori
Forti Bevitori
5
0
Figura 5 – Analisi del consumo alcolico tra i pazienti esaminati.
4.4.
Dosaggio ematico dei metalli pesanti
I risultati ottenuti dal dosaggio ematico dei metalli suddetti ha
mostrato un incremento sierico di Manganese in 8 pazienti con una
percentuale del 23.5%; tali pazienti presentavano un’età media di
insorgenza pari a 60,5 anni. Essi, inoltre, presentavano per il 37,5%
una forma classica con prevalenza di secondo neurone di moto, e con
la stessa percentuale presentavano una forma a prevalenza di primo
motoneurone; un paziente era invece affetto da SLA post-polio
(12,5%) ed un altro presentava una forma clinica bulbare (12,5%).
Tesi Sperimentale di Specializzazione 50
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
Ad eccezione di due soli casi, non si è notato incremento della
piombemia, risultando nei limiti della norma secondo il range della
società italiana valori di riferimento (SIVR) per i non esposti
professionalmente (media geometrica con deviazione standard). Per
quanto concerne l'Alluminio sierico, il 61,7% della nostra casistica
(21 pazienti) ha mostrato una riduzione dei livelli sierici di alluminio.
Tesi Sperimentale di Specializzazione 51
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
5. Discussione
L'attività lavorativa può rivestire un ruolo nell'insorgenza e nello
sviluppo delle malattie multifattoriali; l'occupazione spesso è utile
come “surrogato” per lo studio degli effetti di una varietà di
esposizioni ambientali sulla salute umana, rappresentando un
modello affidabile, dato che per ogni eventuale xenobiotico possono
essere utilizzate le classiche misure di monitoraggio ambientale e
biologico di tale sostanza.
Il campione oggetto del nostro studio è costituito da un gruppo
eterogeneo di 34 pazienti affetti da SLA, di cui 23 maschi ed 11
femmine (in concordanza con gli attuali dati di prevalenza per genere
in Italia); l’età media di esordio di malattia nel campione in generale è
di 55,9 anni: per i maschi è di 54,9 anni mentre per le pazienti di
sesso femminile l’età media di insorgenza risulta essere lievemente
più ritardata, attestandosi intorno ai 57,4 anni. Nella tabella
seguente è riportata la distribuzione dei pazienti in base all’età di
esordio della SLA:
Tesi Sperimentale di Specializzazione 52
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
Figura 6 – Distribuzione dei pazienti in base all’età di esordio della SLA.
Anche questo dato concorda con la letteratura epidemiologica, in
quanto 20/34 pazienti hanno ricevuto diagnosi di SLA in un’età
compresa tra i 60 ed i 75 anni; a una più dettagliata analisi si è
evinto che più del 70% di essi ha ricevuto diagnosi tra i 60 ed i 65
anni.
L’analisi del nostro campione ha confermato altresì i dati topografici
campani, in corso di elaborazione da parte del Centro di Riferimento
per la SLA della Seconda Università di Napoli coordinato dalla
Prof.ssa Monsurrò, acquisiti su una popolazione molto più ampia che
raccoglie quasi tutti i casi di SLA in Campania negli ultimi 18 anni
(dati non ancora pubblicati). Emerge, infatti, che le aree campane
maggiormente a rischio per SLA siano:
- la zona alla periferia Nord di Napoli
- i comuni vesuviani e la penisola sorrentina
- il territorio aversano
Tesi Sperimentale di Specializzazione 53
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
Figura 7 – Distribuzione topografica del campione in esame.
Riguardo all'attività lavorativa, abbiamo descritto già nei risultati la
distribuzione del campione, che di seguito riportiamo in percentuale:
Figura 8 – Distribuzione dei pazienti nei vari settori lavorativi.
Tesi Sperimentale di Specializzazione 54
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
Nella nostra casistica è stato valutato che l'impiego nel settore
dell’agricoltura è l'occupazione più largamente rappresentata con
circa il 41% del totale. L’età di insorgenza di malattia è lievemente
ritardata rispetto al campione generale, attestandosi intorno ai 56,7
anni, contrastando con un dato precedentemente ipotizzato di
anticipazione di esordio.
Impiegati in
N. pazienti
M
agricoltura
14
10
F
4
Età media all’esordio
56,7 anni
Tabella V – Analisi del campione impiegato nel settore dell’agricoltura
La presentazione clinica di SLA più frequente in questo sottogruppo è
la forma classica con prevalenza di I neurone di moto (8 pazienti,
ovvero 57,14%); per quanto concerne il dosaggio dei metalli pesanti
solo un appartenente a tale sottogruppo mostrava un incremento del
Mn sierico, mentre per gli altri pazienti il dosaggio risultava essere
nella norma.
L’associazione tra impiego professionale nel settore dell’agricoltura ed
insorgenza di SLA è un dato largamente rappresentato in letteratura:
l'attività agricola presuppone l'esposizione ad una quantità rilevante
di pesticidi e diserbanti che da tempo sono considerati come possibili
fattori di rischio per l'insorgenza di malattia48,49; è da considerare,
inoltre, che l'attività agricola non è certamente un lavoro sedentario,
Tesi Sperimentale di Specializzazione 55
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
ma espone ad alti livelli di stress fisico, quest’ultimo considerato
anch'esso da tempo un possibile fattore di rischio.
Il 19,8% dei pazienti presenti nella nostra casistica risulta essere
impiegato nel settore dell'edilizia, in particolare nell'edilizia civile:
anche tale impiego risulta correlato ad alti livelli di stress fisico e a
un’età media di insorgenza di 58 anni.
Infine, il 17,6% del campione in esame risulta impiegato nel settore
dei trasporti, svolgendo diverse mansioni, tra le quali le più comuni
sono quelle di camionista o di autista, con un’età media di insorgenza
di patologia pari a 57,3 anni; tale occupazione potrebbe portare il
lavoratore ad una forte esposizione al traffico veicolare ed ai suoi
numerosissimi xenobiotici, anche se, in tal caso, è molto difficile
risalire al nesso causale, in quanto l’esposizione è notevolmente
polimorfa.
Il fumo di sigaretta contiene un elevato numero di tossici, quali la
formaldeide, che potrebbero produrre uno stress ossidativo. Nel
nostro studio si è evinto che il 68% dei pazienti risultava essere
fumatore, una piccola percentuale dei quali fumava dalle 6 alle 15
sigarette al giorno, mentre la maggior parte aveva un consumo medio
quotidiano di più di 20 sigarette. La restante parte dei pazienti non
aveva mai fumato. In concerto alle osservazioni di Gallo50 abbiamo
notato che il numero di sigarette appare giocare un ruolo meno
importante, sul rischio di sviluppare una SLA, rispetto al tempo di
esposizione. Un pattern simile è stato descritto per gli effetti del fumo
Tesi Sperimentale di Specializzazione 56
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
di sigaretta su altre patologie croniche come, ad esempio, il cancro
del polmone. Il numero di anni di fumo è infatti molto più predittivo
rispetto agli altri pattern presi in considerazione, come ad esempio il
numero di sigarette pro die. Un dato discordante è risultato invece
quello riguardante l’età di esordio di malattia tra i non fumatori,
nettamente anticipato rispetto alla media del campione. E’ possibile
che questo risultato sia attribuibile ad un bias legato alla scarsa
numerosità
della
popolazione
esaminata;
è
confermata
invece
l’anticipazione di esordio di SLA per i forti fumatori, in linea con
precedenti studi del gruppo della Prof. Monsurrò (dati ancora non
pubblicati).
E’ importante sottolineare che si potrebbe promuovere la salute
individuale anche in fabbrica, scoraggiando le abitudini al fumo
attraverso politiche mirate all’interno del proprio ambito lavorativo.
Nell’ambito della valutazione delle abitudini al consumo di alcool,
abbiamo già riportato che quasi il 60% del campione risultava essere
astemio, e con un’età di esordio di malattia ritardata rispetto al
campione in toto; il dato interessante è stato quello di evidenziare che
il 75% di tale sottogruppo ha mostrato un incremento del dosaggio
del Mn sierico.
Quanto agli altri metalli pesanti, il Pb risulta essere, tranne che in
due casi, nella norma.
Riepilogando il dato dell’età media di esordio di malattia, è possibile
valutare
che
per
i
forti
fumatori
esiste
un’anticipazione
Tesi Sperimentale di Specializzazione 57
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
nell’insorgenza della patologia (54,7 anni) rispetto al campione
generale e si osserva inoltre un ritardo di insorgenza di SLA nei
fumatori medi: questi dati sono concordanti con l’attuale letteratura
internazionale.
Figura 9 – Analisi del campione per età di esordio SLA
Quanto al dosaggio ematico dei metalli pesanti, abbiamo, in generale,
riscontrato un trend di alterazione in senso di iperdosaggio per Pb e
Mn, e valori inferiori alla norma per l’Al sierico; più nello specifico 2
pazienti mostravano valori abnormi per tutti e tre i metalli esaminati,
mentre 4 di essi avevano un’alterazione sierica del dosaggio di Mn ed
Al; 17 pazienti mostravano invece un decremento esclusivo dell’Al.
Tesi Sperimentale di Specializzazione 58
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
Valutando i dati dei dosaggi e rapportandoli ai principali settori
precedentemente analizzati, abbiamo potuto effettuare le seguenti
correlazioni:
- metalli pesanti e tipo di attività lavorativa
- metalli pesanti e luogo di residenza
- metalli pesanti ed abitudini voluttuarie.
Dall’associazione con i dati ottenuti dall’anamnesi lavorativa, si
evince una distribuzione quasi uniforme dei pazienti SLA con
incremento sierico di Mn tra i cluster d’impiego definiti in precedenza:
esisterebbe solo una leggera preponderanza per i soggetti impiegati
nel settore dei trasporti. Per quanto riguarda il decremento sierico di
Al, invece, a parte l’agricoltura (il 33% dei pazienti con tale
alterazione
apparteneva
a
tale
settore),
l’alterazione
sembra
riguardare gli altri settori lavorativi poco rappresentati nel nostro
campione (52% non apparteneva a nessuno dei tre maggiori settori
lavorativi rappresentati nel nostro campione generale).
Settore lavorativo
Pb
Mn
Agricoltura
-
1
7
Edilizia
1
1
1
Trasporti
-
3
2
Altro
1
3
11
Tabella VI – Correlazione metalli/settore lavorativo.
Al
Tesi Sperimentale di Specializzazione 59
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
Il rapporto tra il dosaggio ematico di metalli e sede di residenza ha
mostrato invece quanto segue:
Comuni di residenza
Pb
Mn
Al
Comuni Vesuviani e Penisola Sorrentina
-
5
6
NA Nord
-
-
4
Aversa
-
-
2
Altro
2
3
9
Tabella VII – Correlazione metalli/area di residenza.
Altro confronto è stato effettuato tra i metalli e le abitudini
voluttuarie: in tale sottogruppo si evidenzia che la maggior parte dei
pazienti astemi o bevitori occasionali presenta un valore alterato del
Mn e dell’Al. Il rapporto con l’abitudine al fumo rivela un'omogenea
distribuzione dei pazienti con alterazioni del Pb e dell’Al, mentre
l’incremento del Mn sembra presente soprattutto nei forti fumatori.
Abitudini voluttuarie
Pb
Mn
Fumo Si
1
6
11
Fumo No
1
2
10
Alcool Si
-
2
6
Alcool No
2
6
15
Tabella VIII – Correlazioni metalli/abitudini voluttuarie.
Al
Tesi Sperimentale di Specializzazione 60
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Il grafico riassuntivo che segue delinea il nostro campione in toto:
Esso ci consente di elencare contemporaneamente tutte le variabili
esaminate e le correlazioni sopra esposte, mostrando che, per quanto
riguarda il Mn, i pazienti con incremento sierico del metallo risiedono
principalmente nell’area vesuviana, sono impiegati principalmente nei
trasporti (tra i settori maggiormente rappresentati) e sono astemi, con
una storia importante di tabagismo. I pazienti che hanno mostrato
un decremento sierico dell’Al sono invece più eterogenei, avendo
lavorato in settori diversi dai cluster più rappresentati nel nostro
campione
(a
parte
una
lieve
percentuale
nell’agricoltura),
appartengono maggiormente alle aree di residenza diverse dalle tre
maggiormente presenti nel campione, sono astemi e la loro storia di
abitudine al fumo di sigaretta è anch’essa eterogenea. Per quanto
riguarda il Pb, la quasi generalità di valori nei limiti della norma ci ha
un po’ stupiti, ma non ci consente speculazioni.
Tesi Sperimentale di Specializzazione 61
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
La successiva tappa di questa ricerca, estesa ad un campione più
ampio di pazienti con SLA, sarà una ripetizione del dosaggio
dell'alluminio
sierico,
anche
con
la
creazione
di
una
nuova
popolazione di riferimento, comparabile per età, sesso, sede di
residenza ed abitudini alimentari e voluttuarie. E’ interessante il dato
che circa il 44,11% del nostro campione utilizza normalmente
stoviglie in alluminio.
Inoltre sarà importante confrontare i risultati dell’analisi dei metalli
con quelli dell'indagine genetica attualmente in corso, nonché
incrociare i dati tossicologici con quelli prodotti da studi di
neuroimaging non convenzionale effettuati dal gruppo di ricerca
coordinato dalla Prof.ssa Monsurrò, per cercare di chiarire il ruolo
relativo della suscettibilità genetica e dei fattori “ambientali” in senso
lato sulla eziopatogenesi e sul decorso clinico della SLA.
Inoltre, saranno messi a punto sistemi analitici più sensibili per la
miglior valutazione del body-burden dei metalli pesanti, considerando
la netta lipofilia degli stessi ed il tropismo per il SNC; per tale motivo
è in opera la messa a punto di tecniche di spettroscopia ad
assorbimento atomico su matrice quale il liquor cefalo-rachidiano,
che rappresenterebbe il miglior campione biologico per la valutazione
della neurotossicità dei metalli.
Tesi Sperimentale di Specializzazione 62
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
6. Bibliografia
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Tesi Sperimentale di Specializzazione 69
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
Allegato1
SCHEDA RACCOLTA DATI: SCLEROSI LATERALE AMIOTROFICA,
FATTORI AMBIENTALI ED OCCUPAZIONALI
Scheda anamnestica
Dati anagrafici
COGNOME…………………………………………...
NOME………………………………………………… SESSO ( )
NATO A……………………………………………………
IL ………………………………...…
COMUNE DI RESIDENZA…………………………………………………………DAL…………………….....
INDIRIZZO………………………………………………………………………….DAL………………………..
PRECEDENTI COMUNI DI RESIDENZA…………………………………………DAL…………….AL………
………………….………………………DAL……………..AL……...
…... .…………...……………………… DAL……………..AL………
ABITAZIONE VICINO AD INDUSTRIE
(0=NO; 1=SI)
(
)
QUALI?……………………………………………………DOVE?…………………………………………………..
DAL…………………..AL………………..
……………………………………………………………………………………DAL………………AL……………
…………………………………………………………………………………….DAL……………….AL…………..
1.
Anamnesi fisiologica
-
FUMO: 0=NON FUMATORE. 1=FUMATORE. 2=EX FUMATORE
(
)
(
)
SE FUMATORE N°/DIE……………………….PER…………………ANNI
-
ALCOOL (0 = ASTEMIO; 1 = BEVITORE = EX BEVITORE)
SE BEVITORE: LITRI/DIE……………………….DAL……………
-
FIGLI………….
-
VACCINI………………………………………………………………………………..……………
-
VIAGGI………………………………………………………………………………………………
-
ALIMENTAZIONE
2.
Anamnesi patologica remota
5.
ANEMIA
si
no
6.
EPATOPATIA
si
no
7.
TIREOPATIE
si
no
8.
ALTRE PATOLOGIE DI RILIEVO
( ) normale e bilanciata
(
) disordinata
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
FARMACI…...…………………………………………………………………………………..
3.
Anamnesi patologica prossima
4.
Anamnesi lavorativa
4.1 INDUSTRIA ESTRATTIVA
Patologia attuale:
(0=NO 1=SI)
(
)
Tesi Sperimentale di Specializzazione 70
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
-
Carbone
dal……………al………....
-
Ferro
dal……………al…………
-
Piombo
dal……………al………….
-
Zinco
dal……………al…………
-
Rame
dal……………al…………
-
Mercurio
dal……………al…………
-
Pirite
dal……………al…………
-
Barite/fluorite
dal……………al……
-
Alluminio/bauxite
dal……………al……
-
Zolfo
dal……………al…………
-
Amianto
dal……………al…………
-
Talco/grafite
dal……………al………
-
Quarzo/quarzite
dal……………al……
-
Pietre da taglio
dal……………al…….
-
Sabbie silicee
dal……………al……..
-
Marne da cemento
dal……………al……
-
Pomice
dal……………al…………
4.2 EDILIZIA
(0=NO 1=SI)
( )
-
Civile
dal……………al…………….
-
Industriale
dal……………al………….
-
Coibentatore
dal……………al………
-
Catramista
dal……………al…………….
-
Minatore (gallerie stradali)
dal……………al…………….
-
Industria del cemento
dal……………al…………….
4.3 INDUSTRIA SIDERURGICA
-
(0=NO 1=SI)
( )
dal……………al…………….
Ghisa/acciaio/ferro
-
Alluminio
dal……………al…………….
-
Piombo
dal……………al…………….
-
Raffinazione nichel
dal……………al…………….
-
Acciai speciali
dal……………al…………….
-
Preparazione sabbie e terre
dal……………al…………….
-
Preparazione anime (specificare tipo)
dal……………al…………….
-
Formatura/ramolaggio
dal……………al…………….
-
Colata
dal……………al…………….
-
Distaffatura/sterratura
dal……………al…………….
-
Sbavatura/sabbiatura
dal……………al…………….
4.4 INDUSTRIA DELLA GOMMA
-
Mescole
(0=NO 1=SI)
( )
dal……………al…………….
Tesi Sperimentale di Specializzazione 71
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
-
Calandratura/trafilatura
dal……………al…………….
-
Vulcanizzazione/altro
dal……………al…………….
-
Altro
dal……………al…………….
4.5 INDUSTRIA DELLE MATERIE PLASTICHE
(0=NO 1=SI)
-
Mescole dal……………al…………….
-
Stampaggio a caldo dal……………al…………….
4.6 INDUSTRIA CHIMICA
- Calandratura/trafilatura
()
dal…………al…………….
- Altro dal…………al……………
(0=NO 1=SI)
( )
-
Raffinerie
dal……………al…………….
-
Prod. Collanti/adesivi
dal……………al…………….
-
Prod. Diserbanti (specificare tipo)
dal……………al…………….
-
Prod. Pesticidi (specificare tipo)
dal……………al…………….
-
Prod. Fertilizzanti (specificare tipo)
dal……………al…………….
-
Vernici
dal……………al…………….
-
Industria farmaceutica
dal……………al…………….
-
Industria cosmetica
dal……………al…………….
-
Coloranti (specificare tipo)
dal……………al…………….
-
Industria intermedi
dal……………al…………….
-
Altro
dal……………al…………….
4.7 CONCERIA/INDUSTRIA DEL CUOIO (0=NO 1=SI)
dal……………al…………….
Descrizione della mansione
4.8 INDUSTRIA TESSILE
( )
(0=NO 1=SI)
( )
□
Fibre naturali (specificare tipo)
dal……………al…………….
□
Amianto
dal……………al…………….
□
Fibre vetrose
dal……………al…………….
□
Fibre sintetiche (nylon-rayon-viscosa)
dal……………al…………….
□
Preparazione fibra
dal……………al…………….
□
Cardatura
dal……………al…………….
□
Filatura
dal……………al…………….
□
Tessitura
dal……………al…………….
□
Tintura
dal……………al…………….
□
Altro
dal……………al…………….
4.9 INDUSTRIA METALMECCANICA (0=NO
1=SI)
( )
-
Macchine utensili
dal……………al…………….
-
Saldatura ossiacetilenica
dal……………al…………….
-
Saldatura a filo continuo
dal……………al…………….
-
Saldatura ad elettrodo
dal……………al…………….
-
Altre saldature (specificare)
dal……………al…………….
-
Verniciatura a spruzzo
dal……………al…………….
-
Verniciatura a pennello
dal……………al…………….
Tesi Sperimentale di Specializzazione 72
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
-
Verniciatura elettrostatica
dal……………al…………….
-
Montaggio
dal……………al…………….
-
Altro
dal……………al…………….
4.10 INDUSTRIA DEL LEGNO
(0=NO 1=SI)
( )
-
Lavorazione su macchine
dal……………al…………….
-
Montaggio
dal……………al…………….
-
Verniciature
dal……………al…………….
-
Lucidatura
dal……………al…………….
-
Legni nazionali
dal……………al…………….
-
Legni esotici
dal……………al…………….
-
Lavoro forestale
dal……………al…………….
-
Altro
dal……………al…………….
4.11 GALVANICA
(0=NO 1=SI)
( )
Detersione preliminare
dal……………al…………….
Decapaggio
dal……………al…………….
Risciacquatura
dal……………al…………….
Asciugatura
dal……………al…………….
Pulitura
dal……………al…………….
Sgrassatura
dal……………al…………….
Neutralizzazione
dal……………al…………….
Essicazione
dal……………al…………….
Nichelatura
dal……………al…………….
Cromatura
dal……………al…………….
Deposizione di altro metallo
dal……………al…………….
4.12 AGRICOLTURA
(0=NO 1=SI)
( )
-
Tipo di coltivazione
dal……………al…………….
-
Uso di pesticidi (specificare tipo)
dal……………al…………….
-
Uso di diserbanti (specificare tipo)
dal……………al…………….
-
Uso di fertilizzanti (specificare tipo)
dal……………al…………….
-
Trattorista
dal……………al…………….
-
Altro
dal……………al…………….
4.13 TRASPORTI
(0=NO 1=SI)
( )
-
Autista
dal……………al…………….
-
Camionista
dal……………al…………….
-
Macchine mov. terra
dal……………al…………….
-
Meccanico
dal……………al…………….
-
Altro
dal……………al…………….
□
ALTRE ATTIVITA’……………………………..
dal…………....al…………….
Tesi Sperimentale di Specializzazione 73
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica
5
Hobbies E Sport (0 = No; 1 = Si)……… (
)
6
Medicinali Omeopatici (0 = No; 1= Si) Dal……………….Al………………………(
)
7
Antiacidi. (0 = No; 1= Si) Dal…………………….Al………………………………(
)
8
Numero e tipo di otturazioni dentarie in Amalgama
9
Contatto Con Animali Domestici (0 = No; 1 = Si)
(
)
10
Traumi, Fratture (0 = No; 1 = Si)
(
)
11
Folgorazioni
(
)
12
Endoprotesi (0 = NO; 1 = SI)
(
)
13
SCHEGGE METALLICHE RITENUTE (0 = NO, 1 = SI)
(
)
14
CONSUMO DI LATTE……………..LITRO/DIE……………….
15
CONSUMO DI PESCE (0 = NO; 1 = fino a due pasti/settimana; 2 = > due pasti/settimana)
(
)
16
USO DI ACQUA DAI POZZI (0 = NO; 1 = SI)
(
)
17
USO DI INTEGRATORI MINERALI- PRODOTTI DIETETICI- PRODOTTI DA ERBORISTERIA (0 =
(0)
(0 = No; 1 = Si)
USO DI STOVIGLIE IN ALLUMINIO
19
TUBATURE IN PIOMBO
20
TINTURE PER CAPELLI
(>5)
DAL…………..AL…………..
NO; 1 = SI) DAL………………..AL………….. …. …………… (
18
(1-5)
)
(0 = NO; 1 = SI) DAL…………..AL…………..
(0 = NO; 1 = SI)
(
)
DAL…………..AL………….. (
)
(
)
(0 = NO; 1 = SI)
DAL………………….AL……………………..TIPO…………………….COLORE……………………..
Consenso scritto al trattamento dei dati sanitari personali (art 22 Legge 675/96)
Il sottoscritto……………………………….nato…………………………….il……………..………………………………..
Esprime il proprio consenso alla raccolta, trattamento e archiviazione dei propri dati personali con la
finalità di indagine epidemiologica ai fini preventivi.
Data……………………………………
Firma……………………………….
Tesi Sperimentale di Specializzazione 74
Esposizione Professionale a Metalli Pesanti e Sclerosi Laterale Amiotrofica