Inquinamento e salute: la cura più efficace è la prevenzioneInquinamento e salute: la cura più efficace è la prevenzione

Francesca PacchierottiFrancesca PacchierottiLaboratorio Biosicurezza e Stima del Rischio

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Indice

1. Gli inquinanti nocivi per la salute 

Un close up sul particolatoUn close‐up sul particolato

2. I principali effetti nocivi: gli effetti acuti e gli effetti a lungo termine

3. Come si stimano i rischi per la salute da inquinamento atmosferico 

I numeri sono importanti ma dobbiamo saperli leggerep p gg

4. La questione della suscettibilità: l’età dello sviluppo

5 I i t t f i t i5. Inquinamento atmosferico e tumori

6. Cosa resta da capire: il ruolo della ricerca

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L’evoluzione dell’inquinamento atmosferico

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I principali inquinanti nocivi oggi

Particolato, PM10, PM2.5, PM0.1

Biossido di azoto, NO2

Ozono, O3

Anidride solforosa SO2

Monossido di carbonio, COMetalli pesanti (es piombo)Idrocarburi 

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Standard raccomandati nel 2005 dall’OMS

In Italia2010

25

40

40

125

120120

Le raccomandazioni dell’OMS sono dettate esclusivamente dall’obiettivo di proteggere la salute i limiti fissati dalla legislazione fanno anche i conti

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proteggere la salute, i limiti fissati dalla legislazione fanno anche i conti con considerazioni pratiche ed economiche

Il particolato atmosferico

PM10 = tutte le particelle con un diametro inferiore a 10 micronPM = tutte le particelle con un diametro inferiore a 2 5 micronPM2.5 = tutte le particelle con un diametro inferiore a 2,5 micronPM0.1 = tutte le particelle con un diametro inferiore a 0,1 micron = nanoparticelle

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Se il numero conta più della massa …

In un campione di PM10, le particelle più grandi danno il maggior contributo alla massa totale ma le particelle più piccole sono quelle

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contributo alla massa totale, ma le particelle più piccole sono quelle più numerose

Il particolato atmosferico

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Penetrazione degli inquinanti nel corpo umano

Nell’uomo, la penetrazione di un inquinante all’interno del tra o respiratorio dipende dal po di inquinante edel tra o respiratorio dipende dal  po di inquinante e può provocare specifici effetti sulla salute

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Gli effetti nocivi del particolato: gli organi più colpiti

I principali effetti del particolato atmosferico sono a carico:1. Del sistema cardiocircolatorio2. Del sistema respiratorio 3. Del sistema cerebrovascolare

ASSOCIAZIONE CAUSALITA’ ?ASSOCIAZIONE o CAUSALITA’ ?La difficoltà di dimostrare la relazione causa‐effetto è dovuta alla presenza di fattori di confondimento, al fatto che le stesse patologie possono avere cause diverse dall’inquinamento atmosferico, al fatto che raramente sono disponibili dati di esposizione individuali.

La reazione di causalità è sostanziata da:•Proporzionalità tra incidenza degli effetti e concentrazioni•Diminuzione dell’incidenza al miglioramento della qualità dell’aria (studi di intervento)

10•Plausibilità dei meccanismi patogenetici

I meccanismi biologici d’azione del particolato

A livello del sistema vascolare Traslocazione delle particelle nella circolazione sanguigna  infiammazione e aumento dei fattori di coagulazione  formazione di placche  trombosi  effetti cardiovascolari e cerebrovascolari

li ll d ll’ i iA livello dell’apparato respiratorioInfiammazione delle cellule nell’albero respiratorio formazione di molecole ossidanti (es. radicali liberi) + trasporto di microinquinanti induzione o aggravamento di fenomeni asmatici, bronchite, deficit respiratorio + trasformazione tumoraleN B L’ i i i l i d d ll il ò t t l i

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N.B. L’esposizione cronica nel periodo dello sviluppo può portare a patologie respiratorie nell’età adulta

Effetti sanitari dell’inquinamento atmosferico

Poiché gli effetti dell’inquinamento sulla salute sono apprezzabili a livello delle popolazioni non sempre i medici riconoscono la relazione tra inquinamento e salute delpopolazioni, non sempre i medici riconoscono la relazione tra inquinamento e salute del paziente

Benchè il rischio di sovraesposizione giornaliera per ciascuna persona sia modesto, p g p p ,l’impatto sulla salute della popolazione può essere molto rilevante, considerato il numero delle persone esposte

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Oggi l’attenzione si è spostata dagli effetti acuti a quelli a lungo termine, dovuti all’esposizione cronica a concentrazioni anche moderate

Effetti a breve termine

Gli effetti a breve termine vengono valutati mettendo in relazione le frequenze giornaliere o settimanali di effetti avversi con le concentrazionifrequenze giornaliere o settimanali di effetti avversi con le concentrazioni ambientali degli inquinanti misurate negli stessi giorni o in quelli immediatamente precedenti

• Indagini epidemiologiche condotte negli USA, in Europa, e in Italia, su 

immediatamente precedenti    

popolazioni comprendenti molti milioni di persone, hanno confermato un aumento del numero di decessi, e in particolare di decessi per cause respiratorie, all’aumentare delle concentrazioni giornaliere di PM.p , g

• Quantitativamente parlando si tratta di circa il 2% in più di decessi per 10‐15 μg/m3 in più di PM.

• Inoltre il numero dei ricoveri per patologie respiratorie è aumentato di circa l’1‐2 %.

• Anche l’aumento delle concentrazioni di O e No è stato associato ad unAnche l aumento delle concentrazioni di O3 e No2 è stato associato ad un aumento giornaliero del numero di decessi e di ricoveri.

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Effetti a lungo termine

L’approccio di studio più appropriato per valutare gli effetti a lungo termine d ll’i i f i è d li di di T li di idell’inquinamento atmosferico è rappresentato dagli studi di coorte. Tali studi consistono nel selezionare campioni di grandi dimensioni di soggetti residenti in differenti contesti geografici (es città vs campagna), nel registrare a livello individuale alcuni fattori di rischio quali il fumo e l’esposizione lavora va, e nel seguire nel tempo ques  sogge  misurando la mortalità o la morbosità in rapporto all’esposizione ambientale.

• Complessivamente, le indagini epidemiologiche condotte finora hanno mostrato un t i l 6 % di d i l tti di l i i t iaumento pari al 6 % di decessi per cancro, malattie cardiovascolari e respiratorie per 

ogni incremento di 10 μg/m3 di PM2.5, indipendentemente da età, genere e area geografica.

• E’ stato anche dimostrato che essere esposti per lungo tempo a inquinamento da traffico aumenta il rischio di sviluppare broncopneumopa a cronico ostru va e diminuisce la funzionalità respiratoriadiminuisce la funzionalità respiratoria. 

• E’ stata anche documentata un’associazione tra l’esposizione prolungata a polveri e una maggiore incidenza di malattie cardiovascolari, tra esposizione a NO2 e PM e 

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cancro polmonare. 

Le politiche sulla qualità dell’aria: un investimento a lungo termine

Nel caso dell’inquinamento atmosferico, gli effetti a lungo termine, associati ad esposizioni di lunga durata, sono più seri di quelli a breve termine.

Poichè questi effetti si possono manifestare a distanza di anni dall’esposizione, potrebbero essere sottovalutati.p p

Questo impone un atteggiamento di grande responsabilità nelle politiche di miglioramento della qualità dell’ariapolitiche di miglioramento della qualità dell aria.

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Come si stimano i rischi di agenti nocivi sulla salute

sorgente > emissioni > concentrazioni > esposizione > dose efficace > effetti

Concentrazione ambientale

Identificazione ee caratterizzazione della pericolositàambientale

RischioRischio unitario

Rischio

Esposizione (dose efficace)

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Un approccio integrato: dal laboratorio alle popolazioni

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Se mettiamo insieme tutti gli studi epidemiologici:le funzioni concentrazione-rispostale funzioni concentrazione risposta

Le funzioni concentrazione‐risposta sono necessarie per quantizzare l’impatto sulla salute 

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dell’inquinamento e devono essere regolarmente valutate e aggiornate per incorporare nuove evidenze scientifiche

Il Rischio Relativo: RR

Il Rischio Relativo, o RR, descrive la probabilità di un dato effetto in un gruppo di persone esposte ad una maggiore concentrazione di inquinante rispetto al rischio dellopersone esposte ad una maggiore concentrazione di inquinante rispetto al rischio dello stesso effetto in un gruppo di persone non esposte, o comunque considerate come riferimento.

RR è un numero, di solito decimale. Come si legge ?

RR = 1 o minore di 1 (es 0,85) significa che l’esposizione non comporta nessun rischio aggiuntivo per l’effetto in esame, rispetto al rischio del gruppo di persone non esposte

RR maggiore di 1 significa che l’esposizione comporta un rischioEs: RR = 1,2 significa che l’esposizione comporta un aumento della probabilità di manifestare l’effetto del 20%manifestare l effetto del 20%.

Tipicamente gli studi presentano i valori di RR associati ad un dato aumento della concentrazione di un inquinante espressa in μg/m3

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I limiti di confidenza: esprimono l’incertezza statistica

I nostri dati sanitari sono sempre raccolti su un campione di popolazione h “ ” d l lche noi riteniamo “rappresentativo” di tutta la popolazione. 

Questo limite introduce però un margine di incertezza nelle nostre curve concentrazione‐risposta e nelle nostre misure di rischio relativo.

Per questo il rischio viene espresso numericamente, ma associato al cosiddetto intervallo di confidenza.

Un intervallo di confidenza del 95% corrisponde all’intervallo tra un pvalore minimo e un massimo all’interno del quale c’è una probabilità del 95% che si trovi il valore “vero”, quello che avremmo trovato se avessimo potuto studiare tutta la popolazione   

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L’incertezza statistica non è l’unica fonte di incertezza

La valutazione dei rischi per la salute dell’inquinamento atmosferico presenta d f ddiversi fattori di incertezza:

• L’aria contiene una miscela di sostanze inquinanti• L’incidenza “basale” delle malattie considerate può non essere nota ma solo• L incidenza  basale delle malattie considerate può non essere nota, ma solo 

stimata nello spazio e nel tempo• Il monitoraggio della qualità dell’aria non “copre” con precisione tutto il territorio e i 

“modelli” non necessariamente coincidono perfettamente con la realtà• Il livello di inquinamento atmosferico non è sinonimo di esposizione, soprattutto a 

livello individualelivello individuale• Le funzioni concentrazione‐risposta di riferimento spesso sono disponibili solo per 

un dato intervallo di concentrazioni e contengono di per sé un certo livello di incertezza

Quindi … i numeri sono importanti perché permettono confronti, ma dobbiamo accettare il fatto che non hanno un significato assoluto 

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Quando 2 + 2 non fa 4 …

• La maggior parte degli studi prende in esame un solo inquinante per derivare le funzioni ll’ è l dconcentrazione risposta, ma nell’aria è sempre presente una miscela di inquinanti

• Per stimare l’impatto complessivo della miscela sulla salute saremmo tentati di sommare gli effetti stimati per ciascuno degli inquinanti presentigli effetti stimati per ciascuno degli inquinanti presenti

• Questa è una operazione delicata perché le funzioni concentrazione‐risposta “attribuiscono” le risposte all’inquinante di cui sono misurate o stimate le concentrazioni, 

l ll d l ll d l lma se i livelli di questo inquinante sono correlati a quelli di un altro, le risposte potrebbero essere causate da quest’ultimo e sommare gli effetti dei 2 inquinanti potrebbe portare ad una sovrastima dell’impatto

• D’altra parte gli effetti di inquinanti diversi potrebbero essere più che additivi, cioè in gergo “sinergici”, e la somma degli effetti di singoli inquinanti potrebbe portare ad una sottostima dei rischisottostima dei rischi

• Per queste ragioni può essere utile l’uso di bioindicatori, cioè di effetti sensibili rilevati su organismi viventi semplici, come i licheni, che “integrano” l’impatto della miscela nel suo complesso

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Il particolato non è sempre uguale …

A parità di concentrazione la composizione chimica del particolato influisce sullaA parità di concentrazione la composizione chimica del particolato influisce sulla sua nocività > sorgenti diverse possono avere impatti diversi (e a sua volta l’analisi del PM può fornire informazioni utili sulle principali sorgenti emissive)

Ad esempio 

•Il PM prodo o dai veicoli produce più molecole ossidanti rispetto a quello di altreIl PM prodo o dai veicoli produce più molecole ossidanti rispetto a quello di altre sorgenti;

•Il PM associato al traffico diesel adsorbe e veicola all’interno dell’alberoIl PM associato al traffico diesel adsorbe e veicola all interno dell albero respiratorio una maggiore quantità di sostanze mutagene, nitro‐IPA formate dalla reazione tra NO2 atmosferico e composti organici derivati dalla combustione del carburante

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… e nemmeno noi siamo tutti uguali

Possono rappresentare fattori di suscettibilità individuale:• età avanzataetà avanzata• età dello sviluppo• predisposizione genetica• patologie pregresse (obesità asma BPOC aterosclerosi )• patologie pregresse (obesità, asma, BPOC, aterosclerosi  …)• Condizioni socio‐economiche svantaggiate

L’analisi di bioindicatori precoci, precedenti all’insorgenza di patologie, aiuta a 

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p , p g p g ,valutare i fattori di suscettibilità e a pianificare politiche di prevenzione

L’età dello sviluppo: una fase sensibile poco considerata

I bambini hanno un rateo respiratorio 

i d li d ltimaggiore degli adulti, e molti organi e funzioni sono più 

Il i l i lli i l l

fragili perché ancora in sviluppo

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Il particolato e i metalli pesanti attraversano la placenta

NO2 compromette lo sviluppo della capacità respiratoria

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Anche piccoli effetti possono avere serie conseguenze

Alcune malattie si manifestano quando la funzionalità dell’organo scende al di sotto di una certa soglia. Gli effetti negativi sullo sviluppo della capacità respiratoria prodotti da un’esposizione giovanile possono sommarsi al calo fisiologico dovuto all’età e solo allora

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un esposizione giovanile possono sommarsi al calo fisiologico dovuto all età e solo allora determinare la comparsa di malattia.

Cos’è e come lavora la IARC

L’Agenzia Internazionale per la Ricerca sul Cancro (IARC) è un’organizzazione internazionale d d h d d l l hindipendente che periodicamente riunisce gruppi di esperti per valutare il rischio 

cancerogeno per l’uomo da esposizione ad agenti potenzialmente nocivi.Gli esperti esaminano tutte le evidenze scientifiche sull’induzione di tumori in animali da esperimento e popolazione umane oltre ai dati sul meccanismo di effetti molecolari e cellulari degli agenti in esame.Alla fine IARC classifica gli agenti in 5 categorie:Alla fine IARC classifica gli agenti in 5 categorie:

1.  Agenti cancerogeni per l’uomo2A  Agenti probabilmente cancerogeni per l’uomo2B Agenti possibilmente cancerogeni per l’uomo2B  Agenti possibilmente cancerogeni per l uomo3  Agenti non classificabili4  Agenti non cancerogeni per l’uomo

Finora, di 989 agenti o miscele esaminati solo 118 sono stati classificati in classe 1.((

http://monographs.iarc.fr/ENG/Classification/

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Brutte notizie … … è accertato che l’inquinamento atmosferico induce il cancro

Nel rapporto appena pubblicato, IARC ha classificato l’inquinamento atmosferico e il particolato in classe 1 (come l’asbesto, il benzene, i raggi UV, le radiazioni ...).benzene, i raggi UV, le radiazioni ...).

In particolare, IARC conclude che:l’inquinamento atmosferico e il particolato causano tumore al polmone, e un’associazione positiva tra esposizione e cancro è stata dimostrata anche per il tumore alla vescica.dimostrata anche per il tumore alla vescica.

L’inquinamento induce mutazioni genetiche, stress ossidativo e infiammazione, tutte cause plausibili del cancro.

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Non sappiamo tutto: la ricerca è ancora necessaria

Ad esempi, restano da approfondire:p , pp

Le proprietà chimiche, fisiche e tossicologiche delle diverse frazioni del particolato (es. PM0,1)

Gli effetti a lungo termine dell’inquinamento sul sistema cardiocircolatorioGli effetti a lungo termine dell’inquinamento sul sistema cardiocircolatorio, sullo sviluppo polmonare, sull’invecchiamento, sul metabolismo (obesità, diabete)diabete) 

Gli effetti dell’esposizione prenatale sullo sviluppo (nascita pretermine, basso peso alla nascita …) 

Gli ff tti d ll’ i i t l i f til ll ttibilità llGli effetti dell’esposizione prenatale e infantile sulla suscettibilità allo sviluppo di malattie croniche

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Per approfondire

Letture consigliate:g

Quaderni di Epidemiologia e Prevenzione“Inquinamento atmosferico e salute umana”Seconda Edizione, 2013http://www epiprev it/materiali/2013/EP4 5/EP 4 5 S2 EpiAir pdfhttp://www.epiprev.it/materiali/2013/EP4‐5/EP_4‐5_S2_EpiAir.pdf

The Royal College of Physiciansy g yEvery breath we take: The lifelong impact of air pollutionLondon, RCP, 2016

// / / /https://www.rcplondon.ac.uk/projects/outputs/every‐breath‐we‐take‐lifelong‐impact‐air‐pollution

Grazie !francesca pacchierotti@enea it

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francesca.pacchierotti@enea.it