EFFETTI TOSSICI DEI METALLI - farmacia.uniba.it · I metalli sono definiti dalle proprietà fisiche...
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EFFETTI TOSSICI DEI METALLI
CHE COSA E’ UN METALLO?
I metalli sono definiti dalle proprietà fisiche dell’elemento allo stato solido
Le proprietà generali dei metalli includono:
- alta riflettività (lucentezza)
- elevata conducibilità elettrica
- elevata conducibilità termica
- resistenza meccanica
Molti metalli hanno mostrato rilevanti effetti tossici nell’uomo:
- metalli tossici (es. piombo e cadmio)
- metalli essenziali (es. zinco e rame)
- metalli utilizzati in terapia (es. platino e bismuto)
- metalli tossici minori (es. indio e uranio)
- alcuni elementi tossici non metallici (es. selenio e fluoruro)
DISTRIBUZIONE DEI METALLI NELL’AMBIENTE
I metalli sono normalmente ridistribuiti nell’ambiente con ciclo geologico e biologico
La pioggia dissolve le rocce e i minerali e trasporta fisicamente i materiali, inclusi i
metalli, ai fiumi e alle falde acquifere, depositando ed estraendo i materiali dai terreni
con cui viene a contatto ed eventualmente trasportando queste sostanze nell’oceano
ove precipitano come sedimento o vengono ricaptati nella pioggia, per essere
ridistribuiti in altre parti della pianeta
Il ciclo biologico include la bioconcentrazione ad opera di piante e animali che
comporta l’incorporazione nella catena alimentare
L’attività industriale può incrementare notevolmente la distribuzione dei metalli
nell’ambiente attraverso le emissioni nel suolo, nell’acqua e nell’aria
METALLI COME AGENTI TOSSICI
L’esposizione umana a certi livelli di metalli è inevitabile
I metalli differiscono dalle altre sostanze tossiche per il fatto di non essere né creati né
distrutti dall’uomo
I biomarcatori di esposizione, tossicità e suscettibilità sono importanti per la valutazione
della gravità dell’intossicazione da metalli
I biomarcatori di esposizione, come la concentrazione nel sangue e nelle urine o nei
capelli sono stati utilizzati per lungo tempo
Le tecniche di tossicologia molecolare hanno aumentato enormemente il numero di
possibili biomarcatori
Nel caso del cromo, ad esempio, i complessi DNA-proteina possono servire come
biomarcatori sia di esposizione sia di potenziale cancerogenicità
FONTI NATURALI DI METALLI PESANTI
FONTI ANTROPOGENICHE
MECCANISMI CHIMICI NELLA TOSSICITA’ DEI METALLI
Dal punto di vista chimico, i metalli nella loro forma ionica possono essere molto
reattivi e possono reagire con i sistemi biologici in diversi modi
Le cellule presentano numerosi potenziali siti di legame per i metalli. L’inibizione di
enzimi critici è un importante meccanismo molecolare responsabile della tossicità dei
metalli
I metalli tossici possono mimare quelli essenziali legandosi a siti biologici che
normalmente sono riservati al metallo essenziale
Molti metalli possono agire direttamente come catalizzatori di reazioni ossidoriduttive
con l’ossigeno molecolare o con altri ossidanti endogeni causando modificazioni
ossidative di biomolecole come proteine e DNA (es. cancerogenicità)
FATTORI RILEVANTI NELLA TOSSICITA’ DEI METALLI
I fattori concernenti l’esposizione ai metalli includono:
- dose
- via di esposizione
- durata
- frequenza di esposizione
Anche i fattori relativi all’ospite possono avere un impatto rilevante sulla tossicità dei
metalli:
- età alla quale avviene l’esposizione
- genere
- capacità di biotrasformazione
- stile di vita (fumo, dieta…)
PROTEINE CHE LEGANO METALLI E TRASPORTATORI
Le proteine con specifiche proprietà di legame ai metalli sono fondamentali nella
regolazione dei metalli essenziali e i metalli tossici possono interagire con queste
proteine per mimetismo
- METALLOTIONINE: i gruppi tiolici forniscono le basi per il legame ad alta affinità di
diversi metalli essenziali e tossici (zinco, cadmio, rame e mercurio)
- TRANSFERRINA: glicoproteina che lega la maggior parte degli ioni ferricI nel
plasma ed è coinvolta nel trasporto del ferro attraverso le membrane cellulari
(alluminio e manganese)
- FERRITINA: principale proteina che immagazzina il ferro nelle cellule
- CERULOPLASTINA: glicoproteina ossidasi plasmatica contenente rame, che
converte gli ioni ferrosi a ferrici, i quali poi si legano alla transferrina
TOSSICITA’ DEI METALLI
FARMACOLOGIA DEI METALLI
Molti agenti chimici contenenti metalli rappresentano valide strategie farmacologiche
nel trattamento di patologie umane
Cisplatino: chemioterapia antitumorale
Altri medicinali contenenti metalli usati attualmente sono:
- alluminio (antiacidi)
- bismuto (ulcera peptica e gastriti associate a Helicobacter pylori)
- litio (mania e disturbo bipolare)
PRINCIPALI METALLI TOSSICI
ARSENICO
MERCURIO
Il mercurio presente nell’atmosfera sotto forma di vapori di mercurio deriva dal
degassamento naturale della crosta terrestre, dalle eruzioni vulcaniche e
dall’evaporazione degli oceani e del suolo.
Le fonti antropogeniche danno un contributo rilevante al mercurio presente
nell’atmosfera. Tra queste sono incluse le emissioni che derivano dalle miniere e
dalla fusione dei metalli (mercurio, oro, rame e zinco), dalla cmbustione del carbone,
dagli inceneritori e dalle industrie
Il mercurio entra nella catena alimentare marina dal plancton e quindi si ritroverà nei
pesci erbivori, in quelli carnivori e nei mammiferi marini
MERCURIO
MERCURIO
PIOMBO
EFFETTI EMATOLOGICI
TRATTAMENTO
CADMIO
CADMIO
Un'importante fonte di emissioni di cadmio e' la produzione di fertilizzanti artificiali di fosforo. Parte del
cadmio finisce nel terreno dopo che il fertilizzante viene applicato sul terreno coltivabile ed il resto del
cadmio finisce nell'acqua superficiale.
Il cadmio e' fortemente assorbito dalla materia organica nel terreno. I terreni acidificati aumentano
l'assorbimento del cadmio da parte delle piante. Cio' costituisce un potenziale pericolo per gli animali che
dipendono dalle piante per sopravvivere, come bovini,ovini, suini e pollame. I vermi di terra ed altri
organismi essenziali per il terreno sono estremamente suscettibili all'avvelenamento da cadmio.
Possono morire a concentrazioni molto basse con conseguenze sulla struttura del terreno stesso,
concentrazioni di cadmio piu' elevate possono influenzare i processi dei microrganismi e minacciare l'intero
ecosistema del suolo
CADMIO