Definizione di Neurotossicità

neurotossicità si riferisce alla capacità di indurre effetti avversi nel sistema nervoso centrale, nei nervi periferici o negli organi di senso. Una sostanza chimica è considerata neurotossica se è in grado di indurre un modello coerente di disfunzione neurale o un cambiamento nella chimica o nella struttura del sistema nervoso.

La neurotossicità si manifesta generalmente come un continuum di sintomi ed effetti, che dipendono dalla natura della sostanza chimica, dalla dose, dalla durata dell'esposizione e dalle caratteristiche dell'individuo esposto. La gravità degli effetti osservati, così come l'evidenza di neurotossicità, aumenta attraverso i livelli da 1 a 6, mostrati nella Tabella 1. L'esposizione a breve termine o a basse dosi a una sostanza chimica neurotossica può provocare sintomi soggettivi come mal di testa e vertigini, ma l'effetto di solito è reversibile. Con l'aumentare della dose, possono manifestarsi cambiamenti neurologici e, infine, vengono generati cambiamenti morfologici irreversibili. Il grado di anormalità necessario per implicare la neurotossicità di un agente chimico è una questione controversa. Secondo la definizione, si considera un modello coerente di disfunzione neurale o cambiamento nella chimica o nella struttura del sistema nervoso se vi sono prove ben documentate di effetti persistenti ai livelli 3, 4, 5 o 6 nella Tabella 1. Questi livelli riflettono il peso dell'evidenza fornita da diversi segni di neurotossicità. Le sostanze neurotossiche includono elementi presenti in natura come piombo, mercurio e manganese; composti biologici come la tetrodotossina (dal pesce palla, una prelibatezza giapponese) e l'acido domoico (da cozze contaminate); e composti sintetici inclusi molti pesticidi, solventi industriali e monomeri.

Tabella 1. Raggruppamento degli effetti neurotossici per riflettere la loro forza relativa per stabilire la neurotossicità

¹ Solo umani
Fonte: Modificato da Simonsen et al. 1994.

Negli Stati Uniti sono in commercio tra 50,000 e 100,000 sostanze chimiche e ogni anno vengono sottoposte a valutazione da 1,000 a 1,600 nuove sostanze chimiche. Si sospetta che più di 750 sostanze chimiche e diverse classi o gruppi di composti chimici siano neurotossici (O'Donoghue 1985), ma la maggior parte delle sostanze chimiche non è mai stata testata per le proprietà neurotossiche. La maggior parte delle sostanze chimiche neurotossiche conosciute oggi disponibili sono state identificate da segnalazioni di casi o attraverso incidenti.

Sebbene le sostanze chimiche neurotossiche siano spesso prodotte per soddisfare usi specifici, l'esposizione può derivare da diverse fonti: uso nelle case private, nell'agricoltura e nelle industrie, o dall'acqua potabile inquinata e così via. Risolti i preconcetti a priori su quali composti neurotossici dovrebbero essere trovati in quali occupazioni dovrebbero quindi essere viste con cautela, e le seguenti citazioni dovrebbero essere considerate come possibili esempi che includono alcuni dei più comuni prodotti chimici neurotossici (Arlien-Søborg 1992; O 'Donoghue 1985; Spencer e Schaumburg 1980; OMS 1978).

Sintomi di neurotossicità

Il sistema nervoso generalmente reagisce in modo piuttosto stereotipato all'esposizione a sostanze neurotossiche Figura 1. Di seguito sono indicate alcune sindromi tipiche.

Figura 1. Effetti neurologici e comportamentali dell'esposizione a sostanze chimiche neurotossiche.

polineuropatia

Ciò è causato dalla compromissione della funzione nervosa motoria e sensoriale che porta alla debolezza dei muscoli, con paresi solitamente più pronunciata perifericamente nelle estremità superiori e inferiori (mani e piedi). Possono verificarsi parestesie precedenti o simultanee (formicolio o intorpidimento delle dita delle mani e dei piedi). Ciò può portare a difficoltà nel camminare o nella coordinazione fine di mani e dita. Metalli pesanti, solventi e pesticidi, tra le altre sostanze chimiche, possono provocare tale disabilità, anche se il meccanismo tossico di questi composti può essere totalmente diverso.

encefalopatia

Ciò è causato da una compromissione diffusa del cervello e può provocare affaticamento; compromissione dell'apprendimento, della memoria e della capacità di concentrazione; ansia, depressione, aumentata irritabilità e instabilità emotiva. Tali sintomi possono indicare un disturbo cerebrale degenerativo diffuso precoce e un'encefalopatia tossica cronica occupazionale. Spesso, sin dalle prime fasi della malattia, possono essere presenti anche una maggiore frequenza di mal di testa, vertigini, alterazioni del ritmo del sonno e ridotta attività sessuale. Tali sintomi possono svilupparsi a seguito di un'esposizione a lungo termine e di basso livello a diverse sostanze chimiche come solventi, metalli pesanti o idrogeno solforato e si osservano anche in diversi disturbi demenziali non correlati al lavoro. In alcuni casi si possono osservare sintomi neurologici più specifici (p. es., parkinsonismo con tremore, rigidità dei muscoli e rallentamento dei movimenti, o sintomi cerebellari come tremore e ridotta coordinazione dei movimenti delle mani e dell'andatura). Tali quadri clinici possono essere osservati in seguito all'esposizione ad alcune sostanze chimiche specifiche come manganese o MPTP (1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetraidropiridina) nella prima condizione e toluene o mercurio nella seconda.

gas

Un'ampia varietà di sostanze chimiche con strutture chimiche totalmente diverse sono gas a temperatura normale e si sono dimostrate neurotossiche Tabella 3. Alcune di esse sono estremamente tossiche anche a dosi molto piccole e sono state persino utilizzate come gas di guerra (fosgene e cianuro); altri richiedono dosi elevate per periodi più lunghi per dare sintomi (p. es., anidride carbonica). Alcuni sono usati per l'anestesia generale (p. es., protossido di azoto); altri sono ampiamente usati nell'industria e negli agenti usati per la disinfezione (es. formaldeide). I primi possono indurre cambiamenti irreversibili nel sistema nervoso dopo ripetute esposizioni di basso livello, i secondi apparentemente producono solo sintomi acuti. L'esposizione in stanze piccole con scarsa ventilazione è particolarmente pericolosa. Alcuni dei gas sono inodori, il che li rende particolarmente pericolosi (ad es. monossido di carbonio). Come mostrato nella tabella 2, alcuni gas sono costituenti importanti nella produzione industriale, mentre altri sono il risultato di una combustione incompleta o completa (ad esempio, CO e CO₂ rispettivamente). Questo si vede nelle miniere, nelle acciaierie, nelle centrali elettriche e così via, ma può anche essere visto nelle case private con ventilazione insufficiente. Essenziale per il trattamento è interrompere l'ulteriore esposizione e fornire aria fresca o ossigeno e, nei casi più gravi, ventilazione artificiale.

Tabella 2. Gas associati a effetti neurotossici

¹ M: meccanismo; A: effetti acuti; C: effetti cronici.
Neuropatia: disfunzione delle fibre nervose periferiche motorie e sensoriali.
Encefalopatia: disfunzione cerebrale dovuta a compromissione generalizzata del cervello.
Atassia: compromissione della coordinazione motoria.

metalli

Di norma la tossicità dei metalli aumenta con l'aumentare del peso atomico, piombo e mercurio sono particolarmente tossici. I metalli si trovano solitamente in natura a basse concentrazioni, ma in alcuni settori sono utilizzati in grandi quantità (vedi Tabella 3) e possono dare origine a rischi professionali per i lavoratori. Inoltre, notevoli quantità di metalli si trovano nelle acque reflue e possono dar luogo a rischi ambientali per i residenti in prossimità degli impianti ma anche a distanze maggiori. Spesso i metalli (o, per esempio, i composti organici del mercurio) entrano nella catena alimentare e si accumulano nei pesci, negli uccelli e negli animali, rappresentando un rischio per i consumatori. La tossicità e il modo in cui i metalli vengono manipolati dall'organismo possono dipendere dalla struttura chimica. I metalli puri possono essere assorbiti per inalazione o contatto con la pelle di vapore (mercurio) e/o piccole particelle (piombo), o per via orale (piombo). Composti inorganici del mercurio (ad es. HgCl₂) vengono assorbiti principalmente per via orale, mentre i composti metallici organici (ad es. piombo tetraetile) vengono assorbiti principalmente per inalazione o per contatto con la pelle. Il carico corporeo può riflettersi in una certa misura nella concentrazione di metalli nel sangue o nelle urine. Questa è la base per il monitoraggio biologico. Nel trattamento va ricordato che soprattutto il piombo viene rilasciato molto lentamente dai depositi nel corpo. La quantità di piombo nelle ossa sarà normalmente ridotta solo del 50% in 10 anni. Questo rilascio può essere accelerato dall'uso di agenti chelanti: BAL (dimercapto-1-propanolo), Ca-EDTA o penicillamina.

Tabella 3. Metalli e loro composti inorganici associati a neurotossicità

¹ M: meccanismo; A: effetti acuti; C: effetti cronici.
Neuropatia: disfunzione delle fibre nervose periferiche motorie e sensoriali.
Encefalopatia: disfunzione cerebrale dovuta a compromissione generalizzata del cervello.

monomeri

I monomeri costituiscono un gruppo ampio ed eterogeneo di sostanze chimiche reattive utilizzate per la sintesi chimica e la produzione di polimeri, resine e materie plastiche. I monomeri comprendono composti aromatici polialogenati come p-clorobenzene e 1,2,4-triclorobenzene; solventi organici insaturi come stirene e viniltoluene, acrilammide e composti correlati, fenoli, ɛ-caprolattame e ζ-amminobutirolattame. Alcuni dei monomeri neurotossici ampiamente utilizzati e il loro effetto sul sistema nervoso sono elencati nella Tabella 3. L'esposizione professionale ai monomeri neurotossici può avvenire nelle industrie che producono, trasportano e utilizzano prodotti chimici e prodotti in plastica. Durante la manipolazione di polimeri contenenti monomeri a riposo, e durante lo stampaggio nei cantieri navali e nelle cliniche odontoiatriche, si verifica una notevole esposizione ai monomeri neurotossici. In seguito all'esposizione a questi monomeri, l'assorbimento può avvenire durante l'inalazione (ad esempio, solfuro di carbonio e stirene) o per contatto con la pelle (ad esempio, acrilammide). Poiché i monomeri sono un gruppo eterogeneo di sostanze chimiche, sono probabili diversi meccanismi di tossicità. Ciò si riflette nelle differenze nei sintomi (Tabella 4).

Tabella 4. Monomeri neurotossici

¹ M: meccanismo; A: effetti acuti; C: effetti cronici.
Neuropatia: disfunzione delle fibre nervose periferiche motorie e sensoriali.
Encefalopatia: disfunzione cerebrale dovuta a compromissione generalizzata del cervello.
Atassia: compromissione della coordinazione motoria.

Solventi organici

Solventi organici è una denominazione comune per un vasto gruppo di oltre 200 composti chimici lipofili in grado di sciogliere grassi, oli, cere, resine, gomma, asfalto, filamenti di cellulosa e materie plastiche. Di solito sono fluidi a temperatura ambiente con punti di ebollizione inferiori a 200-250°C e sono facilmente evaporati. Vengono assorbiti principalmente attraverso i polmoni, ma alcuni possono penetrare anche nella pelle. A causa della loro lipofilia vengono distribuiti agli organi ricchi di grasso. Così alte concentrazioni si trovano nel grasso corporeo, nel midollo osseo, nel fegato e nel cervello, che possono anche fungere da serbatoi di solventi. Il coefficiente di partizione ottanolo/acqua può indicare se sono prevedibili concentrazioni cerebrali elevate. Il meccanismo della tossicità non è ancora noto, ma sono state ipotizzate diverse possibilità: bloccare importanti enzimi nella degradazione metabolica del glucosio e quindi ridurre l'energia disponibile per l'elaborazione neuronale; ridurre la formazione di energia nei mitocondri; modifica delle membrane neuronali, con conseguente compromissione della funzione del canale ionico; rallentamento del flusso assonale. Il cloruro di metilene viene metabolizzato in CO, che blocca il trasporto di ossigeno nel sangue. Grandi gruppi di lavoratori in una grande varietà di professioni sono esposti quotidianamente o almeno frequentemente (vedi Tabella 5). In alcuni paesi il consumo di solventi organici è diminuito in alcune occupazioni a causa di miglioramenti e sostituzioni igieniche (ad esempio, imbianchini, lavoratori dell'industria grafica, metalmeccanici), mentre in altre occupazioni il modello di esposizione è cambiato ma la quantità totale di solventi organici è rimasto invariato. Ad esempio, il tricloroetilene è stato sostituito da 1,1,1-tricloroetano e freon. Quindi i solventi sono ancora un grave problema igienico in molti luoghi di lavoro. Le persone sono particolarmente a rischio se esposte in stanze piccole con scarsa ventilazione e con temperature elevate, aumentando l'evaporazione. Il lavoro fisico aumenta l'assorbimento polmonare di solventi. In diversi paesi (in particolare i paesi nordici) è stato concesso un indennizzo ai lavoratori che hanno sviluppato un'encefalopatia tossica cronica a seguito di un'esposizione prolungata e di basso livello a solventi.

Tabella 5. Solventi organici associati a neurotossicità

 ¹ M: meccanismo; A: effetti acuti; C: effetti cronici.

Neuropatia: disfunzione delle fibre nervose periferiche motorie e sensoriali.
Encefalopatia: disfunzione cerebrale dovuta a compromissione generalizzata del cervello

Pesticidi

Pesticidi è usato come termine generico per qualsiasi sostanza chimica progettata per uccidere gruppi di piante o animali che rappresentano un pericolo per la salute umana o possono causare perdite economiche. Comprende insetticidi, fungicidi, rodenticidi, fumiganti ed erbicidi. Circa 5 miliardi di libbre di pesticidi composti da oltre 600 ingredienti attivi di pesticidi vengono utilizzati ogni anno in agricoltura in tutto il mondo. I pesticidi organofosforati, carbammati e organoclorurati insieme a piretroidi, erbicidi clorofenossi e composti di metalli organici usati come fungicidi hanno proprietà neurotossiche (Tabella 6). Tra le molte sostanze chimiche utilizzate come rodenticidi, alcune (ad esempio, la stricnina, il fosfuro di zinco e il tallio) sono anche neurotossiche. L'esposizione professionale ai pesticidi neurotossici è principalmente associata al lavoro agricolo come la manipolazione dei pesticidi e il lavoro con le colture trattate, ma i disinfestatori, i lavoratori addetti alla produzione e alla formulazione dei pesticidi, i lavoratori delle autostrade e delle ferrovie, nonché i lavoratori delle serre, della silvicoltura e dei vivai possono avere un rischio sostanziale di essere esposti anche a pesticidi neurotossici. I bambini, che costituiscono una parte significativa della forza lavoro agricola, sono particolarmente vulnerabili perché il loro sistema nervoso non è completamente sviluppato. Gli effetti acuti dei pesticidi sono generalmente ben descritti e spesso si osservano effetti di lunga durata in caso di esposizione ripetuta o singola esposizione ad alte dosi (Tabella 6), ma l'effetto dell'esposizione subclinica ripetuta è incerto.

Tabella 6. Classi di comuni pesticidi neurotossici, esposizione, effetti e sintomi associati

¹ M: meccanismo; A: effetti acuti; C: effetti cronici.
Neuropatia: disfunzione delle fibre nervose periferiche motorie e sensoriali.
Encefalopatia: disfunzione cerebrale dovuta a compromissione generalizzata del cervello.
Atassia: compromissione della coordinazione motoria.
² Principalmente fosfati o fosfonati.

Altre sostanze chimiche

Diverse sostanze chimiche diverse che non rientrano nei gruppi sopra menzionati possiedono anche neurotossicità. Alcuni di questi sono usati come pesticidi ma anche in diversi processi industriali. Alcuni hanno effetti neurotossici acuti e cronici ben documentati; altri hanno evidenti effetti acuti, ma gli effetti cronici sono poco esaminati. Esempi di queste sostanze chimiche, dei loro usi ed effetti sono elencati nella Tabella 7.

Tabella 7. Altre sostanze chimiche associate a neurotossicità

¹ M: meccanismo; A: effetti acuti; C: effetti cronici.
Neuropatia: disfunzione delle fibre nervose periferiche motorie e sensoriali.
Encefalopatia: disfunzione cerebrale dovuta a compromissione generalizzata del cervello.
Atassia: compromissione della coordinazione motoria

Di ritorno