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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