PATOLOGIA AMBIENTALE Patologie da trasferimento di energia meccanica Patologie da trasferimento di energia termica Patologie da trasferimento di energia radiante Patologie da correnti elettriche Patologie da variazioni della pressione atmosferica Cinetosi Patologie da accelerazione gravitazionale Agenti chimici quali causa di malattia

Patologie da errata alimentazione

Radiazioni ionizzanti Radiazioni eccitanti e ad effetto termico

RADIAZIONI ELETTROMAGNETICHE

EFFETTI DELLE RADIAZIONI ULTRAVIOLETTE EFFETTI DELLE RADIAZIONI ULTRAVIOLETTE SULLA SALUTE UMANASULLA SALUTE UMANA

- EFFETTI PRECOCI: di breve durata e reversibili- EFFETTI PRECOCI: di breve durata e reversibili

- EFFETTI TARDIVI: invecchiamento precoce della EFFETTI TARDIVI: invecchiamento precoce della cute, cute,

tumori cutanei, patologie dell’occhiotumori cutanei, patologie dell’occhio

L’effetto biologico sull’uomo è condizionato dal fatto che pur L’effetto biologico sull’uomo è condizionato dal fatto che pur avendo unaavendo una λ discretamente piccola queste radiazioni hanno λ discretamente piccola queste radiazioni hanno un potere di penetrazione dei materiali biologici ridotto (decimi un potere di penetrazione dei materiali biologici ridotto (decimi di millimetro).di millimetro).Pertanto gli effetti sono fondamentalemte a carico della cute e Pertanto gli effetti sono fondamentalemte a carico della cute e dell’occhio con danni a breve e lungo terminedell’occhio con danni a breve e lungo termine

EFFETTI PRECOCIEFFETTI PRECOCI

eritema, pigmentazione e danno alle cellule di Langherans e ai cheratinociti nell’epidermide.

Eritema, edema e infiammazione acuta sono dovute a liberazione di istamina dai mastociti nel derma, dalla sintesi di metaboliti dell’ac arachidonico e dalla produzione di citochine proinfiammatorie come l’IL-1

Definizione di FOTOSENSIBILIZZATOREDefinizione di FOTOSENSIBILIZZATORE

FOTOSENSIBILIZZANTE. è un composto la cui struttura FOTOSENSIBILIZZANTE. è un composto la cui struttura chimica permette l’assorbimento di luce (UV e visibile) e chimica permette l’assorbimento di luce (UV e visibile) e subisce una reazione fotochimica primaria che comporta la subisce una reazione fotochimica primaria che comporta la formazione di specie altamente reattive (radicali e ioni) che formazione di specie altamente reattive (radicali e ioni) che causano modificazioni chimiche nelle molecole biologiche causano modificazioni chimiche nelle molecole biologiche vicine. vicine. Sost. Fotosensibilizzanti endogene: porfirine (il gruppo eme), Sost. Fotosensibilizzanti endogene: porfirine (il gruppo eme), flavine (la vitamina B)flavine (la vitamina B)Farmaci che causano fotosensibilità cutanea: tetracicline, Farmaci che causano fotosensibilità cutanea: tetracicline, sulfonammidi, fenotiazinesulfonammidi, fenotiazine

I DANNI FOTOCHIMICI SONO MEDIATI DAI RADICALI I DANNI FOTOCHIMICI SONO MEDIATI DAI RADICALI DELL’OSSIGENO (ROS)DELL’OSSIGENO (ROS)

EFFETTI TARDIVIEFFETTI TARDIVI: : cancerogenesi da UVcancerogenesi da UV

CARCINOMI CUTANEI: BASALIOMA, CARCINOMA A CELLULECARCINOMI CUTANEI: BASALIOMA, CARCINOMA A CELLULESQUAMOSE, MELANOMASQUAMOSE, MELANOMA

Il grado di rischio dipende dal tipo di raggi UV, dall’intensità Il grado di rischio dipende dal tipo di raggi UV, dall’intensità dell’esposizione e dell’entità del “mantello protettivo” di melanina dell’esposizione e dell’entità del “mantello protettivo” di melanina della cute che è capace di assorbire la luce solare. della cute che è capace di assorbire la luce solare.

UV-A hanno scarso potere genotossicoUV-A hanno scarso potere genotossicoUV-B sono in grado di causare lesioni UV-B sono in grado di causare lesioni potenzialmente cancerogenepotenzialmente cancerogene

LA CANCEROGENICITA’ DEGLI UVB E’ ATTRIBUITA ALLA LA CANCEROGENICITA’ DEGLI UVB E’ ATTRIBUITA ALLA

FORMAZIONE DI DIMERI DI PIRIMIDINE NEL DNAFORMAZIONE DI DIMERI DI PIRIMIDINE NEL DNA

Ad alta esposizione ad UV la capacità del sistema riparativo Ad alta esposizione ad UV la capacità del sistema riparativo

è sopraffatta errori non riparati e in alcuni casi cancroè sopraffatta errori non riparati e in alcuni casi cancro

L’importanza del sistema di riparazione del DNA NER come meccanismo di protezione nei confronti dei tumori alla cute è

dimostrata da diversi disordini genetici, quali lo Xeroderma pigmentoso caratterizzato da ipersensibilità alla luce solare/UV,

che determina aumentata incidenza di cancro alla cute ed invecchiamento precoce

Le patologie oculari riguardano sia la parte interna dell’organo sia le palpebre: carcinoma palpebrale, irritazioni corneali, essiccamento, cheratocongiuntivite attinica, cataratta, sono solo alcune delle malattie che includono come fattore di rischio, se non scatenante, le radiazioni ultraviolette.

PATOLOGIE DELL’OCCHIOPATOLOGIE DELL’OCCHIO

Radiazione ionizzante• Particelle cariche (, neutroni) o fotoni (raggi , X)

• Deve avere energia sufficiente per ionizzare (energia >1 keV; lunghezza

d'onda <1 nm; frequenza 1018 Hz)

Sono tanto più pericolose quanto più penetranti

Le radiazioni corpuscolate derivano dal decadimento naturale dei radioisotopi o dall’accelerazione artificiale di particelle

subatomicheI radioisotopi sono atomi i cui nuclei sono instabili. Il ritorno alla stabilità avviene con emissione di radiazione corpuscolata (particelle α e β) spesso accompagnata da radiazioni γ. Tale emissione rappresenta quindi il decadimento radioattivo o radioattività e può essere naturale o indotta

Ogni radioisotopo ha un tempo di decadimento caratteristico (tempo di dimezzamento) affinchè il numero di nuclei radioattivi si dimezzi. Si misura in Curie (3,7 x 1010 disintegrazioni al secondo o in Becquerel (1 disintegrazione al secondo).

Che cos'è una radiazione ionizzante?

• Una radiazione capace di strappare elettroni dagli atomi

• Questo processo viene detto ionizzazione

• Può iniziare ranni biologici leggeri o così severi da causare la morte

EFFETTI BIOLOGICI DELLE RADIAZIONI IONIZZANTI

Sono un fattore patogeno perché diffuse a livello ambientale

La patogenesi si attua mediante CESSIONE DELL’ENERGIAda esse posseduta al materiale biologico

Tale energia viene ceduta in modo non uniforme

Effetti sulla materia dipendono da:

-energia-intensità-assorbimento-tempo di esposizione

DANNI DA RADIAZIONILe cellule e i tessuti degli organismi viven-ti sono costituiti per circa il 70-80% di acqua e per il restante 20% di varie altre molecole (es.DNA). Gli effetti delle radiazioni si possono distinguere in:

- EFFETTO DIRETTO

- EFFETTO INDIRETTO

HH++ + OH + OHHH22OO

LA CESSIONE DELL’ENERGIA PUO’ ESSERE DIRETTAO INDIRETTA

Effetto DIRETTOsu una molecola biologica

bersaglio(spt. rad. corpuscolate ad alto LET)

Effetto INDIRETTOsu una molecola biologica

bersaglio(spt. radiazioni X e γ a basso LET)

AZIONE INDIRETTA delleAZIONE INDIRETTA delleRADIAZIONI IONIZZANTIRADIAZIONI IONIZZANTI

RADIOLISI dell’ACQUA

Porta alla formazione di RADICALI LIBERIRADICALI LIBERI

• H2O + Radiazione ---> (H2O+) + (e -)• (e -) + H2O ---> (H2O -) *****• (H2O+) ---> (H+) + OH° (radicale ossidrile)• (H2O-) ---> H° + (OH-) (radicale idrogeno)

• OH° + R-H ---> H2O + R°

AZIONE INDIRETTA delleRADIAZIONI IONIZZANTI

• Oggi si ritiene che la formazione dei RADICALI RADICALI LIBERILIBERI, soprattutto lo ione ossidrile (OH°) nel contesto dei tessuti, sia la causa più importante delle lesioni da radiazioni ionizzanti.

• Essa sarebbe di gran lunga più importante rispetto all’azione diretta (es. sui cromosomi) delle radiazioni ionizzanti.

DANNI DA RADIAZIONI

Diverse sono le conseguenze in seguito a lesioni sui cromosomi, distinguiamo:

• DANNO GENETICO : per mutazione di una cellula sessuale (ovocita o spermatozoo). Il danno si vedrà sui figli in 1° - 2° -3° generazione.

• DANNO SOMATICO : per mutazione di una cellula qualsiasi dell’organismo, escluse le cellule sessuali, i danni si manifestano immediatamente.

DANNI DA RADIAZIONIDANNI DA RADIAZIONI

• TEMPO DI LATENZATEMPO DI LATENZA: le manifestazioni cliniche delle radiolesioni possono non evidenziarsi immediatamente, bensì dopo un tempo di latenza più o meno lungo.

• Diverse sono le variabili che influenzano il tempo di latenza, come ad es. la “radiosensibilità cellulare”

RADIOSENSIBILITA’ CELLULARERADIOSENSIBILITA’ CELLULARE

Poiché il DNA è il più importante bersaglio subcellulare Poiché il DNA è il più importante bersaglio subcellulare delle radiazioni ionizzanti la rasiosensibilità è:delle radiazioni ionizzanti la rasiosensibilità è:

- DIRETTAMENTE PROPORZIONALE ALLA CAPACITA’ PROLIFERATIVA

- INVERSAMENTE PROPORZIONALE AL DIFFERENZIAMENTO CELLULARE

cellule emopoietiche immaturecellule germinali

epitelio gastrointestinalelinfociti

sono altamente sensibili al danno da radiazioni

› 10 Gy* (1000 rad) necrosi

1-2 Gy (100-200 rad) distruzione delle cellule proliferanti

‹ 0.5 Gy (50 rad) nessun effetto istopatologico Tuttavia si producono danni subcellulari spt. al DNA. Cellule geneticamente danneggiate possono diventare maligne

*Gray (Gy)= dose di radiazione che produce assorbimento di 1 joule di energia per Kg di tessuto; 1 Gy equivale a 100 rad

EFFETTI ACUTI DELLE RADIAZIONI IONIZZANTI EFFETTI ACUTI DELLE RADIAZIONI IONIZZANTI SULLE CELLULESULLE CELLULE

La soglia di percezione della correnti elettrica nell'uomo è circa di 0.5mA in c.a. a frequenza industriale (f = 50÷60Hz) e di 2mA in c.c.

La tensione non è rilevante negli effetti sull'uomo, ma occorre una tensione

minima per essere attraversati dalla corrente.

Si possono ritenere come livelli di sicurezza i 25 volt in c. a. e i 60 volt in c.c.,

oltre questi livelli gli effetti dipendono solo dall'intensità della corrente.

Normalmente, in presenza di un incidente di natura elettrica, si è abituati a far

riferimento alla tensione quale causa dei danni (infatti si leggono o si ascoltano

frasi del tipo: "... è rimasto folgorato da un a scarica a 20.000 volt"). In realtà,

anche se è dalla tensione che parte il meccanismo, quella che produce

direttamente i danni è la corrente.

Danni causati da correnti elettricheDanni causati da correnti elettriche

Con intensità maggiori a quelle specificate si producono nel corpo umano i seguenti effetti:

• tetanizzazione muscolare: i muscoli sottoposti ad una corrente alternata, subiscono una

sequenza di stimoli elettrici; non riuscendo a contrarsi e rilassarsi con la frequenza della

corrente, i muscoli restano contratti permanentemente. Tale circostanza è particolarmente

grave quando un oggetto in tensione viene impugnato volontariamente, poiché la

tetanizzazione paralizza i muscoli impedendone il rilascio; la massima corrente per la quale

si riesce a lasciare la presa viene chiamata corrente di rilascio e si aggira sui 10÷30mA

• blocco respiratorio: tetanizzazione dei muscoli respiratori quando il contatto interessa la

regione toracico-polmonare. Comporta ipossia quindi danni al cervello dopo pochi minuti

• fibrillazione ventricolare: una corrente alternata sufficientemente elevata (>50mA) che

interessi la regione toracica può provocare la perdita di coordinamento dei muscoli cardiaci,

così il cuore non riesce più a pompare sangue causando ipossia e danni al cervello.

• arresto cardiaco

• ustioni: dovute ad elevati densità di corrente tra cute e conduttore in tensione, per effetto

Joule, si hanno elevante temperature per brevi periodi capaci di provocare gravi ustioni.

Danni causati da correnti elettricheDanni causati da correnti elettriche

In figura sono rappresentate, in base al valore della corrente (espresso in mA - milliampere) e alla durata del fenomeno (in secondi), quattro zone di pericolosità, per una frequenza compresa tra i 15 e i 100 Hz:

- zona 1zona 1 - al di sotto di 0,5 mA la corrente elettrica non viene percepita (si tenga presente che una piccola lampada da 15 watt assorbe circa 70 mA);- zona 2zona 2 - la corrente elettrica viene percepita senza effetti dannosi;- zona 3zona 3 - si possono avere tetanizzazione e disturbi reversibili al cuore, aumento della pressione sanguigna, difficoltà di respirazione;- zona 4zona 4 - si può arrivare alla fibrillazione ventricolare e alle ustioni.

Danni causati da correnti elettricheDanni causati da correnti elettriche

La quantità di corrente che attraversa un corpo dipende dalla tensione applicata e dalla resistenza del corpo (legge di Ohm).

I = V / RDa un punto di vista circuitale il corpo umano può essere rappresentato tramite quattro resistenze (quadripolo equivalente ad una persona):

Il valore della corrente elettrica dipende dalla resistenza che il corpo umano oppone. Questa diminuisce con pelle umida o in presenza di ferite, aumentando la pressione del contatto e aumentando la superficie di contatto. La resistenza aumenta, invece, in presenza di zone callose.

Per gli effetti sul cuore bisogna tener conto anche del percorso della corrente. Ad esempio, tra i più pericolosi, abbiamo i percorsi mano sinistra-torace, mano destra-torace, mani-piedi.

Danni causati da correnti elettricheDanni causati da correnti elettriche