Un punto di vista belga su quanto è avvenuto in Belgio a carico della contaminazione di derrate alimentari .

L’articolo è liberamente tratto da “Beswa Revue”,  periodico della Belgian Solid Waste Association.

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Diossine, ecco un termine ritornato nel linguaggio pubblico, dopo alcuni anni di latenza dopo Seveso. Sembra focalizzare tutte le paure e le apprensioni relative alla chimica in un clima di preoccupazione largamente mantenuto da gruppi di pressione. I timori sono proporzionati ai rischi e agli effetti determinati da queste molecole? E’ giustificato dar loro la caccia instaurando delle norme severe e dei controlli costosi?
Ecco alcune domande che ci possiamo porre su un tema regolarmente oggetto di attenzione da parte dei media

1. Che cosa sono le diossine?

Non esiste una diossina, ma una famiglia estesa di composti (congeneri), vicini per struttura chimica ed attività biologica . Sotto il nome di “diossine” si raggruppano infatti due grandi famiglie di composti: Le PoliCloro Dibenzo-p-Diossine (PCDD) e i PoliCloro Dibenzo Furani (PCDF). Si tratta di molecole organiche aromatiche che possiedono una struttura spaziale piana. Al momento delle “analisi di diossine”, si dosano egualmente certi policlorobifenili complanari (cPCB) di struttura e di proprietà prossime a quelle delle diossine.
 I PCDD/F e cPCB sono delle molecole a basso momento dipolare , a debole tensione di vapore e insolubili in acqua. La loro elevata liposolubilità ne fa degli ospiti selettivi per le matrici ricche di grassi (latte,tessuti,adipe). Questi composti sono anche caratterizzati dalla loro grande stabilità termica (occorre raggiungere una temperatura di più di 850°C per la loro distruzione). Essi costituiscono una trappola termodinamica nell’evoluzione chimica di sistemi contenenti carbonio, cloro, ossigeno e idrogeno.

 Si può anche menzionare la degradazione dei PCB (Askarel, Arochlor,...) utilizzati fin dagli anni settanta come componenti degli olii dei trasformatori. Lo scarico incontrollato di questi olii nell’ambiente , seguìto alla proibizione della loro utilizzazione, nonché la loro combustione incompleta possono condurre alla formazione di diossine (inquinamento caldo ai PCB) (?).

Le diossine sono state prodotte ben prima dell’industrializzazione. I milioni di tonnellate di legno e di carbone bruciati ogni anno e così pure la produzione di metalli, ne erano la causa principale.
Nel secolo scorso si è assistito al rapido aumento delle emissioni delle diossine fino al culmine raggiunto negli anni ‘70 in seguito allo sviluppo industriale, dei trasporti e della necessità di eliminare i rifiuti. Le quantità emesse diminuiscono continuamente da quel periodo in poi in seguito alla presa di coscienza ambientale (1). Parecchi fattori contribuiscono a questa diminuzione. Si può citare il miglioramento dei processi utilizzati nell’industria dei composti clorurati, così come l’apparizione di tecniche alternative per l’imbianchimento della carta (2). Si tratta anche della diminuzione del consumo di energia fossile e della regolamentazione dell’uso dei PCB. La modernizzazione degli inceneritori, un migliore controllo dei processi di combustione (incenerimento catalitico, termolisi, combustione a letto fluido, l’aggiunta di inibitori, utilizzazione di filtri, controllo delle temperature di combustione), così come il miglioramento dei procedimenti siderurgici giocano infine un ruolo importante nella diminuzione delle emissioni.

Infine esistono numerose fonti puntuali (scappamenti dei motori a scoppio, riscaldamento con combustibili fossili o legna). In modo più aneddotico, le diossine sono anche formate durante la cottura al barbecue, la combustione del tabacco... Queste fonti non devono servire da alibi alle produzioni più rilevanti.

3. Fatti salienti

La “fama” delle diossine riposa su alcuni avvenimenti verificatisi in questi ultimi decenni. L’incidente di Seveso in Italia nel 1976 (impianto di triclorofenolo, ICMESA; Hoffman-LaRoche) che, secondo le fonti, ha rilasciato da 0,5 a 3 kili di diossine nell’atmosfera, è uno dei più conosciuti. Nessuna morte umana diretta può essere attribuita a questo incidente. I casi di cloracne dovuti al passaggio diretto delle diossine attraverso le barriere della pelle e la morte di un certo numero di animali furono gli effetti più spettacolari.
I quaranta milioni di tonnellate di defolianti (Agente Arancia) contaminate dall’isomero 2,3,7,8 della diossina (2ppm) che furono sparsi dalle forze americane sul Sud Vietnam durante l’operazione “Ranch Hand” negli anni 1960 costituiscono una delle contaminazioni più rilevanti di diossine.
 Per quanto concerne l’Agente Arancia, un’attenzione particolare viene sempre rivolta agli abitanti delle zone defoliate. Infatti, poiché si sa che le diossine, ed in particolare le congeneri 2,3,7,8 hanno dei tempi di emivita di parecchie dozzine di anni, si può comprendere che esse siano sempre presenti sul suolo e ciò per numerosi anni ancora. Ancora oggi gli individui esposti sono seguiti al fine di permettere lo studio degli effetti a lungo termine di queste molecole sulla specie umana. Studi epidemiologici sono stati e sono tuttora realizzati per tentare di stabilire relaziooni dirette tra vari effetti osservati (variazioni della quantità di cellule del sistema immunitario, sensibile aumento del numero di bambini nati morti, malformazioni natali, tendenza all’aumento del numero di cancri,...) e l’esposizione dei soldati e dei rifugiati del Vietnam. (5)

4 Tossicità delle diossine

Le diossine sono dei composti che perturbano il buon funzionamento del nostro organismo. Inoltre, queste molecole sono persistenti e si accumulano lungo tutta la catena alimentare fino all’uomo (95% dell’esposizione alle diossine avviene attraverso il nutrimento). Dopo essere penetrate nell’organismo, esse sono trasportate mediante i lipidi del sangue, andandosi a localizzare nei tessuti adiposi.

4.1. Valutazione della tossicità

Dalle prime ricerche effettuate in seguito a ciò che è stato chiamato “ il fattore di edema del pollo” che nel 1957 ha decimato parecchi milioni di volatili negli Stati-Uniti, si sono succeduti lavori di studio sulla tossicità delle diossine.

La valutazione della loro tossicità non è stata cosa facile. Può accadere che sia molto difficile comprendere la comparsa di diversi effetti. La l 2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p-diossina (2,3,7,8-TCDD) è il congenere più tossico. Essa determina varie risposte dell’organismo negli animali, come ad esempio: neoplasie, immunosoppressione, epatossicità, displasia epiteliale, perturbazione degli organi della riproduzione, perdita di peso, lesioni della pelle, cancerizzazione... Effetti cancerogeni rilevanti sono già osservati dopo qualche mese agli animali sottoposti ad una dose di 1 ng/kg/giorno di 2,3,7,8-TCDD. Una delle difficoltà negli studi tossicologici risiede nel fatto che, non solo, ciascuna specie non presenta lo spettro completo della tossicità e neanche sensibilità uguali, ma inoltre, diversi parametri come l’età, il peso, la massa grassa, il sesso possono modificare fortemente le risposte in seno ad una medesima specie.

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Scala di sensibilità negli animali

maiali, ratti , polli, scimmie,conigli, cani, criceti

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Per quanto riguarda l’uomo, i rischi posti dalle diossine restano mal definiti. La sensibilità umana è molto più bassa di quella di numerosi animali (7). Eccetto la 2,3,7,8-TCDD che è stata recentemente dichiarata cancerogena dall’USEPA (United States Environmental Protection Agency), nessun congenere è capace di innescare un processo di cancerizzazione. E’ a questo proposito che i valori riguardanti la quantità accettata senza rischi nell’uomo (NOEL-No Osserved Effect Level) divergono tra la WHO (World Health Organisation),da una parte, e, l’Usepa, dall’altra. La WHO si basa sui valori più bassi che comportano un effetto cancerogeno osservato (LOEL-Lowest Osserved Effect Level) nel ratto aggiungendovi un fattore di sicurezza di circa 200. Questo porta ad una dose giornaliera accettabile da 1 a 5pg per kg di peso corporeo. L’USEPA, al contrario della WHO, riconosce la 2,3,7,8-TCDD come capace da sola di iniziare il processo di cancerizzazione. Si ha come conseguenza l’assenza di una soglia di garanzia e del fattore di sicurezza. L’Usepa, per cui il rischio nullo esiste solo in quantità nulle, ha dunque scelto un valore di circa 1000 volte inferiore a quello del WHO (0.0064pg/kg/giorno). Questo valore si basa su un’ipotesi spesso criticata (8).

4.2 Meccanismo d’azione

Le diossine e le molecole apparentate fanno parte dei composti chimici qualificati come distruttori endocrini (perturbazione del sistema ormonale).

Il meccanismo generale d’azione di questi composti consiste in un mimetismo ormonale senza metabolizzazione preliminare. E’ attraverso il flusso del sangue che questi antagonisti ormonali prendono il posto degli ormoni su dei ricettori specifici (ricettori AhR-Aryl hydrocarbon Receptor) situati sulle cellule degli organi bersaglio. Il complesso diossina-AhR può allora, dopo avere attraversato le barriere nucleari, legarsi a certi siti di riconoscimento sul DNA (CYPIAI responsabile della secrezione dei Citocromi P450). Il materiale genetico della cellula così colpita, può provocare l’espressione di geni specifici abitualmente repressi, con la conseguenza della sintesi di proteine che sono all’origine di vari effetti biologici perturbatori dell’omeostasi (8).

Si collega la tossicità dei vari congeneri con la loro capacità di legarsi al ricettore AhR. E’ stato mostrato (QSAR) che un legame efficace con il ricettore viene ottenuto quando le posizioni laterali 2,3,7,8 sono occupate dagli atomi di cloro. Poiché ogni congenere non presenta la medesima affinità con il ricettore AhR, è stata stabilita una scala di tossicità al fine di valutare il rischio totale presentato dall’insieme dei congeneri. Così è stata formulata una tabella di tossicità, espressa in TEF (Toxic Equivalency Factor) che esprime l’attività di ogni congenere in rapporto alla 2,3,7,8-TCDD. Ciò permette di valutare la quantità di 2,3,7,8-TCDD che sarebbe necessaria per produrre gli stessi effetti tossici della miscela considerata. E’ ciò che si chiama la conversione in TEQ (Toxic Equivalents). La dose giornaliera ammissibile (WHO) per tutte le diossine e composti affini è dunque da 1 a 5pgTEQ/kg per l’uomo.

4.4 Gli effetti sull’uomo

Gli effetti più spettacolari dovuti all’azione delle diossine sull’organismo sono  qui raggruppati:

* Si constata una diminuzione della dimensione del timo (organo responsabile dell’istruzione dei linfociti T, “pattugliatori dell’organismo “) che determina a sua volta una diminuzione del numero dei linfociti T attivi. Ciò si traduce in un indebolimento del nostro sistema di difesa immunitaria. Alcuni autori descrivono questo effetto come l’Aids delle diossine”.

* Si attribuiscono alle diossine anche effetti di perturbazione del processo di differenziazione cellulare (vale a dire allo stadio in cui le cellule simili da poco formate assumono funzioni differenti). Nell’uomo i tessuti epiteliali, in particolare a livello della pelle, sono molto sensibili a questo fenomeno. Una differenziazione perturbata delle cellule dell’epidermide conduce ad una modificazione delle ghiandole sebacee. Queste cessano di produrre sebo per produrre cheratina. Questa ipercheratizzazione conduce alla formazione di cisti, è la cloracne.

* L’amalgama diossine e cancro è anch’esso molto diffuso. Occorre tuttavia restare prudenti. La 2,3,7,8-TCDD è un agente teratogeno potente per gli animali di laboratorio. Nell’uomo, tuttavia, un numero sempre crescente di ricercatori si posizionano a fianco della WHO e ritengono che le diossine non siano capaci da sole di innescare il processo di cancerizzazione ma agiscano in qualità di promotore. Nessuno sfortunatamente è ancora riuscito ad assemblare i pezzi del puzzle cancro-diossine nell’uomo.

* Un altro effetto di queste molecole è la perturbazione della riserva della vitamina A che deve essere preliminarmente metabolizzata. Gli enzimi esterificanti responsabili di questa metabolizzazione sembrano essere inibiti dalle diossine.

* L’attività estrogenica nella femmina può, anch’essa, essere fortemente perturbata. Questi effetti possono essere gravidi di conseguenze quando si pensi che i ruoli principali degli estrogeni sono la determinazione sessuale, la differenziazione e lo sviluppo sessuale. Da qui si potrebbe partire per spiegare quella che sembra una modificazione del bilanciamento natale maschi e femmine dal 1976 nella zona di Severo.

4.5. Predisposizione dovuta all’età e al sesso

Nei bambini. in cui l’attività timica è importante così come nello stadio fetale, stadio di differenziazione cellulare, la sensibilità è più elevata. Il bambino che, relativamente al suo peso corporeo, assume più nutrimento dell’adulto, aumenta la quantità relativa di diossine ingerite. Inoltre, il più basso contenuto di grasso dei bambini sopprime l’eventuale “deposito di sicurezza” di cui dispongono gli adulti. Infine la popolazione femminile sembra essere molto vulnerabile durante il passaggio alla pubertà. Le madri che allattano dispongono tuttavia di un mezzo di evacuazione di una parte delle diossine contenute nel loro sangue e nel loro latte. I bimbi nutriti al seno ricevono quantità da 10 a 20 volte più rilevanti che gli adulti.

5. Dove e come trovare queste diossine ?

Per tutte le ragioni richiamate precedentemente, è necessario poter localizzare le fonti e dosare in modo preciso le quantità di diossine presenti nel nostro ambiente.
Le diossine sono insolubili nell’acqua, non volatili, molto lipofile e si spostano solo su supporto. Queste proprietà hanno permesso di identificare le matrici privilegiate di analisi che sono principalmente: suoli, ceneri, sedimenti e, in modo generale, i tessuti adiposi (ogni organo contenente dei lipidi è una riserva potenziale).

Una volta nella catena alimentare (una vacca bruca nelle vicinanze di un inceneritore, una farina animale è contaminata...), queste molecole si accumuleranno via via nell’uomo. Per questo è necessario controllare regolarmente le fonti ma anche le derrate alimentari al fine di minimizzarne l’ingestione. Questo controllo è organizzato in parecchi paesi europei ma è faticoso e difficile. La principale difficoltà è la complessità dei metodi di analisi. Le diossine e composti apparentati sono presenti, secondo la matrice, a scala di ppt, addirittura anche di ppq, vale a dire rispettivamente dell’ordine del picogrammo e del femtogrammo di diossina per grammo di campione. La tecnica analitica capace d’identificare e di dosare queste molecole allo stato di traccia è la spettrometria di massa ad alta risoluzione accoppiata alla cromatografia in fase gassosa. La complessità di queste apparecchiature così come la preparazione preliminare dei campioni giustificano un prezzo elevato e un tempo di analisi conseguente.

 Allo scopo di ridurre i costi, sono attualmente oggetto di studi vari metodi alternativi di analisi. Citiamo ad esempio l’utilizzazione dei fluidi supercritici per l’estrazione delle diossine e la messa a punto di metodi biologici di analisi.

6. Conclusioni

La valutazione dei rischi apportati dalle diossine e molecole apparentate è complessa. E’ necessario un approccio interdisciplinare.

Questi inquinanti organici persistenti richiedono un controllo in quanto sono onnipresenti nel nostro ambiente e ogni essere umano vi è esposto nel corso della sua esistenza.

I dati attualmente disponibili indicano una serie di effetti correlati sugli animali. Per quanto riguarda l’uomo, si sa sfortunatamente molto meno. La trasposizione a scala umana delle osservazioni fatte sul modello nimale non è cosa facile e lo studio sull’uomo si scontra con la difficoltà di analisi.

Una migliore caratterizzazione della relazione dose-risposta e dei fattori associati alla variazione individuale della suscettibilità è necessaria per valutare in modo obiettivo i rischi altamente rsi dall’uomo esposto a queste molecole. Gli effetti di certi “cocktails” di molecole devono, essi stessi,essere meglio interpretati.

Il consumo giornaliero di prodotti alimentari contaminati conduce all’accumulo di diossine e furoni nei nostri tessuti adiposi. E’ lecito pensare, dato il tempo di demivita delle diossine (7 anni), che esposizioni croniche a dosi molto basse siano equivalenti a brevi esposizioni a forti dosi. Gli studi sugli effetti a breve e lungo termine delle esposizioni a basse dosi sono tuttavia poco numerosi. Non disponiamo di dati che rivelino con sufficiente evidenza dei periodi latenze eventuali di questi composti.

E’ necessario un controllo ambientale in tempi reali delle fonti e delle derrate perché si possa pretendere di sorvegliare e valutare in modo efficace i nostri contatti con questi micro-inquinanti. Gli avvenimenti recenti hanno già mostrato che una mancanza di controllo regolare può condurre a contaminazioni la cui ampiezza è molto difficile da stimare. Cosa che, economicamente parlando, può condurre a vere catastrofi e alla crisi di tutto il sistema di produzione di un paese.

Deve essere attuato un sistema di allerta per prevenire altri incidenti, per circoscrivere il loro impatto sia sulla salute pubblica sia sull’economia e per ridurre la contaminazione generale.

Studi come quelli realizzati dal CDC (Centers for Desease Control and Prevention) su lunghi periodi e per un numero elevato di individui, sono fondamentali per una migliore comprensione degli effetti a lungo termine (12).

bisogna rimanere vigilii per quanto riguarda le nostre emissioni e seguire da un punto di vista medico le persone contaminate nel passato al fine di potere, nel futuro, essere capaci d’identificare, stimare e quindi valutare obiettivamente il rischio.

1          R.E. Alcock et K.C. Jones, Environ Sci.Technol., 30,31333143,1996.

2          Fédération des Industries Chimiques de Belgique, La Chimie et Vous, 7, Novembre 1994.

3          A. Hay, Nature, 262, 636-638, 1976.

4          A.Bonaccorsi, R.Fanelli et G.Tognoni, Ambio, 7, 234-239, 1978.

5          P.A. Bertazzi, 1. Bernucci, G. Brambilla, D. Consonni et A.C. Pesatori, Environ. Health perspect. Suppl., 106 (2), 625-633, 1998.

6          E.L. Delvaux, J. Verstraete et A. Hautfenne, Toxicol., 3, 187-206, 1975.

7          L.L. Aylward, S.M. Hays, N.J. Karch et D.J. Paustenbach, Environ.Sci. Technol., 30, 3534-3543, 1996.

8          L. Roberts, Science, 251, 624-626, 1991.

9          T.M. Crisp, E.D. Clegg, R.L.. Cooper, W.P. Wood, D.G. Anderson, K.P. Baetcke, J.L. Hoffman, M.S. Morrow, D.J. Rodier, J.E. Schaeffer, LW. Touart, M.G. Zeeman et Y.M. Patel, Environ. Health Perspect. Suppl, 106 (1), 11-56, 1998.

10 P. Mocarelli, P. Brambilla, P.M. Gerthoux, D.G. Patterson Jr. et L.L. Needham, Lancet, 348, 409, 1996.

11 T. Cairns, L. Fishbein et R.K. Mitchum, Biomed. Mass Spectrom., 7 (11-12), 484-492, 1980.

12 L.L. Needham, P.M. Gerthoux, D.G. Patterson Jr., P. Brambilla, W.E. Turner, C. Beretta, J.L. Pirkle, L. Colombo, E.J. Sampson, P.L. Tramacere, S. Signorini, L. Meazza, V. Carrei, R.J. Jackson et P. Mocarelli, Teratog. Carcinog. Mutagen., 17, 225-240,1997198.