Il sistema respiratorio si estende dalla zona respiratoria appena al di fuori del naso e della bocca attraverso le vie aeree conduttive nella testa e nel torace fino agli alveoli, dove avviene lo scambio di gas respiratori tra gli alveoli e il sangue capillare che scorre intorno ad essi. La sua funzione principale è quella di fornire ossigeno (O₂) alla regione di scambio gassoso del polmone, dove può diffondersi verso e attraverso le pareti degli alveoli per ossigenare il sangue che passa attraverso i capillari alveolari secondo necessità in un'ampia gamma di livelli di lavoro o attività. Inoltre, il sistema deve anche: (1) rimuovere un uguale volume di anidride carbonica che entra nei polmoni dai capillari alveolari; (2) mantenere la temperatura corporea e la saturazione del vapore acqueo all'interno delle vie aeree polmonari (al fine di mantenere la vitalità e le capacità funzionali dei fluidi superficiali e delle cellule); (3) mantenere la sterilità (per prevenire le infezioni e le loro conseguenze negative); e (4) eliminare i fluidi e i detriti superficiali in eccesso, come le particelle inalate e le cellule epiteliali e fagocitiche senescenti. Deve svolgere tutte queste attività impegnative in modo continuo per tutta la vita e farlo con un'elevata efficienza in termini di prestazioni e utilizzo dell'energia. Il sistema può essere abusato e sopraffatto da insulti gravi come alte concentrazioni di fumo di sigaretta e polvere industriale, o da basse concentrazioni di agenti patogeni specifici che attaccano o distruggono i suoi meccanismi di difesa, o ne provocano il malfunzionamento. La sua capacità di superare o compensare tali insulti con la stessa competenza che fa di solito è una testimonianza della sua elegante combinazione di struttura e funzione.

Trasferimento di massa

La complessa struttura e le numerose funzioni del tratto respiratorio umano sono state riassunte in modo conciso da un gruppo di lavoro della Commissione internazionale per la protezione radiologica (ICRP 1994), come mostrato nella figura 1. Le vie aeree conduttive, note anche come spazio morto respiratorio, occupano circa 0.2 litri. Condizionano l'aria inalata e la distribuiscono, mediante flusso convettivo (di massa), ai circa 65,000 acini respiratori che si dipartono dai bronchioli terminali. All'aumentare dei volumi correnti, il flusso convettivo domina lo scambio di gas più in profondità nei bronchioli respiratori. In ogni caso, all'interno dell'acino respiratorio, la distanza dal fronte di marea convettivo alle superfici alveolari è sufficientemente breve da rendere efficiente la CO₂-O₂ lo scambio avviene per diffusione molecolare. Al contrario, le particelle sospese nell'aria, con coefficienti di diffusione inferiori di ordini di grandezza a quelli dei gas, tendono a rimanere sospese nell'aria di marea e possono essere espirate senza deposizione.

Figura 1. Morfometria, citologia, istologia, funzione e struttura del tratto respiratorio e regioni utilizzate nel modello di dosimetria dell'ICRP del 1994.

Una frazione significativa delle particelle inalate si deposita nel tratto respiratorio. I meccanismi che spiegano la deposizione di particelle nelle vie aeree polmonari durante la fase inspiratoria di un respiro di marea sono riassunti nella figura 2. Particelle più grandi di circa 2 mm di diametro aerodinamico (diametro di una sfera di densità unitaria avente la stessa velocità di sedimentazione terminale (Stokes)) può avere una quantità di moto e un deposito significativi per impatto alle velocità relativamente elevate presenti nelle vie aeree più grandi. Le particelle più grandi di circa 1 mm possono depositarsi per sedimentazione nelle vie aeree conduttive più piccole, dove le velocità di flusso sono molto basse. Infine, particelle con diametri compresi tra 0.1 e 1 mm, che hanno una probabilità molto bassa di depositarsi durante un singolo soffio di marea, possono essere trattenute all'interno del 15% circa dell'aria di marea inspirata che viene scambiata con l'aria polmonare residua durante ogni ciclo di marea. Questo scambio volumetrico si verifica a causa delle costanti di tempo variabili per il flusso d'aria nei diversi segmenti dei polmoni. A causa dei tempi di permanenza molto più lunghi dell'aria residua nei polmoni, i bassi spostamenti di particelle intrinseche di particelle da 0.1 a 1 mm all'interno di tali volumi intrappolati di aria di marea inalata diventano sufficienti a causare la loro deposizione per sedimentazione e/o diffusione nel corso di respiri successivi.

Figura 2. Meccanismi per la deposizione di particelle nelle vie aeree polmonari

L'aria polmonare residua essenzialmente priva di particelle che rappresenta circa il 15% del flusso di marea espiratorio tende ad agire come una guaina di aria pulita attorno al nucleo assiale dell'aria di marea in movimento distale, in modo tale che la deposizione di particelle nell'acino respiratorio si concentri nell'interno superfici come le biforcazioni delle vie aeree, mentre le pareti delle vie aeree interbranche hanno poca deposizione.

Il numero di particelle depositate e la loro distribuzione lungo le superfici delle vie respiratorie sono, insieme alle proprietà tossiche del materiale depositato, i determinanti critici del potenziale patogeno. Le particelle depositate possono danneggiare le cellule epiteliali e/o fagocitiche mobili in corrispondenza o in prossimità del sito di deposizione, oppure possono stimolare la secrezione di fluidi e mediatori di origine cellulare che hanno effetti secondari sul sistema. I materiali solubili depositati come, sopra o all'interno di particelle possono diffondersi in e attraverso fluidi e cellule superficiali ed essere rapidamente trasportati dal flusso sanguigno in tutto il corpo.

La solubilità acquosa dei materiali sfusi è una cattiva guida per la solubilità delle particelle nel tratto respiratorio. La solubilità è generalmente notevolmente migliorata dal rapporto superficie-volume molto ampio di particelle abbastanza piccole da entrare nei polmoni. Inoltre, i contenuti ionici e lipidici dei fluidi superficiali all'interno delle vie aeree sono complessi e altamente variabili e possono portare a una maggiore solubilità oa una rapida precipitazione di soluti acquosi. Inoltre, i percorsi di clearance ei tempi di permanenza delle particelle sulla superficie delle vie aeree sono molto diversi nelle diverse parti funzionali del tratto respiratorio.

Il modello di clearance rivisto dell'ICRP Task Group identifica i principali percorsi di clearance all'interno del tratto respiratorio che sono importanti per determinare la ritenzione di vari materiali radioattivi e quindi le dosi di radiazioni ricevute dai tessuti respiratori e da altri organi dopo la traslocazione. Il modello di deposizione ICRP viene utilizzato per stimare la quantità di materiale inalato che entra in ogni percorso di eliminazione. Questi percorsi discreti sono rappresentati dal modello di compartimento mostrato nella figura 3. Corrispondono ai compartimenti anatomici illustrati nella figura 1 e sono riassunti nella tabella 1, insieme a quelli di altri gruppi che forniscono indicazioni sulla dosimetria delle particelle inalate.

Figura 3. Modello di compartimento per rappresentare il trasporto di particelle dipendente dal tempo da ciascuna regione nel modello ICRP del 1994

Tabella 1. Regioni del tratto respiratorio come definite nei modelli di deposizione di particelle

Vie aeree extratoraciche

Come mostrato in figura 1, le vie aeree extratoraciche sono state suddivise dall'ICRP (1994) in due distinte regioni di clearance e dosimetriche: i passaggi nasali anteriori (ET₁) e tutte le altre vie aeree extratoraciche (ET₂), cioè i passaggi nasali posteriori, il rinofaringe e l'orofaringe e la laringe. Particelle depositate sulla superficie della pelle che riveste le vie nasali anteriori (ET₁) si presume siano soggetti solo alla rimozione per via estrinseca (soffiandosi il naso, asciugandosi e così via). La maggior parte del materiale depositato nel naso-orofaringe o nella laringe (ET₂) è soggetto a rapida rimozione nello strato di liquido che ricopre queste vie aeree. Il nuovo modello riconosce che la deposizione diffusiva di particelle ultrafini nelle vie aeree extratoraciche può essere sostanziale, mentre i modelli precedenti no.

Vie aeree toraciche

Il materiale radioattivo depositato nel torace è generalmente diviso tra la regione tracheobronchiale (TB), dove le particelle depositate sono soggette a una clearance mucociliare relativamente rapida, e la regione alveolo-interstiziale (AI), dove la clearance delle particelle è molto più lenta.

Ai fini della dosimetria, l'ICRP (1994) ha suddiviso la deposizione di materiale inalato nella regione della tubercolosi tra trachea e bronchi (BB) e le piccole vie aeree più distali, i bronchioli (bb). Tuttavia, la successiva efficienza con cui le ciglia in entrambi i tipi di vie aeree sono in grado di eliminare le particelle depositate è controversa. Per essere certi che le dosi agli epiteli bronchiali e bronchiolari non fossero sottostimate, il gruppo di lavoro ha ipotizzato che almeno la metà del numero di particelle depositate in queste vie aeree sia soggetta a una clearance mucociliare relativamente "lenta". La probabilità che una particella venga eliminata relativamente lentamente dal sistema mucociliare sembra dipendere dalle sue dimensioni fisiche.

Il materiale depositato nella regione AI è suddiviso in tre compartimenti (AI₁, AVERE₂ e AI₃) che vengono eliminate ciascuna più lentamente rispetto alla deposizione di TB, con le sottoregioni eliminate a tassi caratteristici diversi.

Figura 4. Deposizione frazionata in ciascuna regione del tratto respiratorio per lavoratore leggero di riferimento (respiratore nasale normale) nel modello ICRP del 1994.

La Figura 4 illustra le previsioni del modello ICRP (1994) in termini di deposizione frazionaria in ciascuna regione in funzione della dimensione delle particelle inalate. Riflette la deposizione polmonare minima tra 0.1 e 1 mm, dove la deposizione è determinata in gran parte dallo scambio, nel polmone profondo, tra aria polmonare di marea e residua. La deposizione aumenta al di sotto di 0.1 mm man mano che la diffusione diventa più efficiente con la diminuzione della dimensione delle particelle. La deposizione aumenta con l'aumentare della dimensione delle particelle sopra 1 mm poiché la sedimentazione e l'impatto diventano sempre più efficaci.

Modelli meno complessi per la deposizione selettiva per dimensione sono stati adottati da professionisti e agenzie per la salute sul lavoro e l'inquinamento atmosferico della comunità, e questi sono stati utilizzati per sviluppare limiti di esposizione per inalazione all'interno di specifici intervalli di dimensioni delle particelle. Si distinguono tra:

1. quelle particelle che non vengono aspirate nel naso o nella bocca e che quindi non rappresentano pericolo di inalazione
2. l'inalabile (noto anche come ispirabile) massa particellare (IPM): quelli che vengono inalati e sono pericolosi se depositati ovunque all'interno del tratto respiratorio
3. la massa particellare toracica (TPM): quelli che penetrano nella laringe e sono pericolosi se depositati ovunque all'interno del torace e
4. la massa particellare respirabile (RPM): quelle particelle che penetrano attraverso i bronchioli terminali e sono pericolose quando si depositano all'interno della regione di scambio gassoso dei polmoni.

All'inizio degli anni '1990 c'è stata un'armonizzazione internazionale delle definizioni quantitative di IPM, TPM e RPM. Nella tabella 1993 sono elencate le specifiche di ingresso selettive per dimensione dei campionatori d'aria che soddisfano i criteri della Conferenza americana degli igienisti industriali governativi (ACGIH 1991), dell'Organizzazione internazionale per la standardizzazione (ISO 1991) e del Comitato europeo per la standardizzazione (CEN 2). differiscono dalle frazioni di deposizione dell'ICRP (1994), soprattutto per le particelle più grandi, perché assumono la posizione conservativa secondo cui dovrebbe essere fornita protezione a coloro che sono impegnati nell'inalazione orale, e quindi bypassare la più efficiente efficienza di filtrazione dei passaggi nasali.

Tabella 2. Criteri relativi alle polveri inalabili, toraciche e respirabili di ACGIH, ISO e CEN e PM₁₀ criteri dell'US EPA

Lo standard della US Environmental Protection Agency (EPA 1987) per la concentrazione di particelle nell'aria ambiente è noto come PM₁₀, cioè particolato di diametro aerodinamico inferiore a 10 mm. Ha un criterio di ingresso del campionatore simile (funzionalmente equivalente) al TPM ma, come mostrato nella Tabella 2, specifiche numeriche leggermente diverse.

Inquinanti dell'aria

Gli inquinanti possono essere dispersi nell'aria a temperature e pressioni ambientali normali in forma gassosa, liquida e solida. Gli ultimi due rappresentano sospensioni di particelle nell'aria e hanno ricevuto il termine generico aerosol di Gibbs (1924) sulla base dell'analogia con il termine idrolato, usato per descrivere sistemi dispersi in acqua. Gas e vapori, che sono presenti come molecole discrete, formano vere soluzioni nell'aria. Le particelle costituite da materiali con tensione di vapore da moderata ad alta tendono ad evaporare rapidamente, perché quelle abbastanza piccole da rimanere sospese nell'aria per più di pochi minuti (cioè quelle più piccole di circa 10 mm) hanno un rapporto superficie-volume elevato. Alcuni materiali con pressioni di vapore relativamente basse possono avere contemporaneamente frazioni apprezzabili sia in forma di vapore che di aerosol.

Gas e vapori

Una volta dispersi nell'aria, gas e vapori contaminanti generalmente formano miscele così diluite che le loro proprietà fisiche (come densità, viscosità, entalpia e così via) sono indistinguibili da quelle dell'aria pulita. Si può ritenere che tali miscele seguano le relazioni della legge dei gas ideali. Non c'è alcuna differenza pratica tra un gas e un vapore tranne che quest'ultimo è generalmente considerato la fase gassosa di una sostanza che può esistere come solido o liquido a temperatura ambiente. Sebbene disperse nell'aria, tutte le molecole di un dato composto sono essenzialmente equivalenti per dimensioni e probabilità di cattura da parte delle superfici ambientali, delle vie respiratorie e dei collettori o campionatori di contaminanti.

Aerosol

Gli aerosol, essendo dispersioni di particelle solide o liquide in aria, hanno la variabile aggiuntiva molto significativa della dimensione delle particelle. La dimensione influenza il movimento delle particelle e, quindi, le probabilità di fenomeni fisici come coagulazione, dispersione, sedimentazione, impatto sulle superfici, fenomeni interfacciali e proprietà di diffusione della luce. Non è possibile caratterizzare una data particella con un singolo parametro di dimensione. Ad esempio, le proprietà aerodinamiche di una particella dipendono dalla densità e dalla forma, nonché dalle dimensioni lineari, e la dimensione effettiva per la diffusione della luce dipende dall'indice di rifrazione e dalla forma.

In alcuni casi speciali, tutte le particelle hanno essenzialmente le stesse dimensioni. Tali aerosol sono considerati monodispersi. Esempi sono i pollini naturali e alcuni aerosol generati in laboratorio. Più tipicamente, gli aerosol sono composti da particelle di molte dimensioni diverse e quindi sono chiamati eterodispersi o polidispersi. Diversi aerosol hanno diversi gradi di dispersione dimensionale. È quindi necessario specificare almeno due parametri per caratterizzare la dimensione dell'aerosol: una misura della tendenza centrale, come una media o una mediana, e una misura della dispersione, come una deviazione standard aritmetica o geometrica.

Le particelle generate da una singola fonte o processo hanno generalmente diametri che seguono una distribuzione log-normale; cioè, i logaritmi dei loro singoli diametri hanno una distribuzione gaussiana. In questo caso, la misura della dispersione è la deviazione standard geometrica, che è il rapporto tra la dimensione dell'84.1 percentile e la dimensione del 50 percentile. Quando più di una fonte di particelle è significativa, l'aerosol misto risultante di solito non segue un'unica distribuzione log-normale e potrebbe essere necessario descriverlo mediante la somma di diverse distribuzioni.

Caratteristiche delle particelle

Esistono molte proprietà delle particelle diverse dalla loro dimensione lineare che possono influenzare notevolmente il loro comportamento nell'aria e i loro effetti sull'ambiente e sulla salute. Questi includono:

Superficie. Per particelle sferiche, la superficie varia come il quadrato del diametro. Tuttavia, per un aerosol di data concentrazione di massa, la superficie totale dell'aerosol aumenta con la diminuzione della dimensione delle particelle. Per particelle non sferiche o aggregate, e per particelle con fessure interne o pori, il rapporto tra superficie e volume può essere molto maggiore che per le sfere.

Volume. Il volume delle particelle varia con il cubo del diametro; pertanto, le poche particelle più grandi in un aerosol tendono a dominare la sua concentrazione di volume (o massa).

Forma. La forma di una particella influenza la sua resistenza aerodinamica così come la sua superficie e quindi il suo movimento e le probabilità di deposizione.

Densità. La velocità di una particella in risposta alle forze gravitazionali o inerziali aumenta con la radice quadrata della sua densità.

Diametro aerodinamico. Il diametro di una sfera di densità unitaria avente la stessa velocità di sedimentazione terminale della particella in esame è uguale al suo diametro aerodinamico. La velocità di sedimentazione terminale è la velocità di equilibrio di una particella che cade sotto l'influenza della gravità e della resistenza del fluido. Il diametro aerodinamico è determinato dalla dimensione effettiva delle particelle, dalla densità delle particelle e da un fattore di forma aerodinamica.

Tipi di aerosol

Gli aerosol sono generalmente classificati in base ai loro processi di formazione. Sebbene la seguente classificazione non sia né precisa né esaustiva, è comunemente usata e accettata nei campi dell'igiene industriale e dell'inquinamento atmosferico.

Polvere. Un aerosol formato dalla suddivisione meccanica di materiale sfuso in particelle aerodisperse aventi la stessa composizione chimica. Le particelle di polvere sono generalmente solide e di forma irregolare e hanno diametri superiori a 1 mm.

Fumo. Un aerosol di particelle solide formate dalla condensazione di vapori formati dalla combustione o dalla sublimazione a temperature elevate. Le particelle primarie sono generalmente molto piccole (meno di 0.1 mm) e hanno forme cristalline sferiche o caratteristiche. Possono essere chimicamente identici al materiale di base o possono essere composti da un prodotto di ossidazione come l'ossido di metallo. Poiché possono formarsi in concentrazioni numeriche elevate, spesso coagulano rapidamente, formando ammassi aggregati di bassa densità complessiva.

Fumo. Un aerosol formato dalla condensazione dei prodotti della combustione, generalmente di materiali organici. Le particelle sono generalmente goccioline liquide con diametro inferiore a 0.5 mm.

Nebbia. Un aerosol a goccioline formato dal taglio meccanico di un liquido sfuso, ad esempio mediante atomizzazione, nebulizzazione, gorgogliamento o spruzzatura. La dimensione delle goccioline può coprire un intervallo molto ampio, solitamente da circa 2 mm a più di 50 mm.

Nebbia. Un aerosol acquoso formato dalla condensazione del vapore acqueo sui nuclei atmosferici ad alta umidità relativa. Le dimensioni delle goccioline sono generalmente superiori a 1 mm.

smog Un termine popolare per un aerosol di inquinamento derivato da una combinazione di fumo e nebbia. Ora è comunemente usato per qualsiasi miscela di inquinamento atmosferico.

Foschia. Un aerosol di dimensioni submicrometriche di particelle igroscopiche che assorbono vapore acqueo a umidità relative relativamente basse.

Aitken o nuclei di condensazione (CN). Particelle atmosferiche molto piccole (per lo più inferiori a 0.1 mm) formate da processi di combustione e per conversione chimica da precursori gassosi.

Modalità di accumulo. Un termine dato alle particelle nell'atmosfera ambiente che vanno da 0.1 a circa 1.0 mm di diametro. Queste particelle sono generalmente sferiche (aventi superfici liquide), e si formano per coagulazione e condensazione di particelle più piccole che derivano da precursori gassosi. Essendo troppo grandi per una rapida coagulazione e troppo piccoli per un'efficace sedimentazione, tendono ad accumularsi nell'aria ambiente.

Modalità particelle grossolane. Particelle di aria ambiente di diametro aerodinamico superiore a circa 2.5 mm e generalmente formate da processi meccanici e risospensione di polvere superficiale.

Risposte biologiche del sistema respiratorio agli inquinanti atmosferici

Le risposte agli inquinanti atmosferici vanno dal fastidio alla necrosi tissutale e alla morte, da effetti sistemici generalizzati ad attacchi altamente specifici su singoli tessuti. I fattori dell'ospite e dell'ambiente servono a modificare gli effetti delle sostanze chimiche inalate e la risposta finale è il risultato della loro interazione. I principali fattori di accoglienza sono:

1. età, ad esempio, persone anziane, in particolare quelle con funzionalità cardiovascolare e respiratoria cronicamente ridotta, che potrebbero non essere in grado di far fronte a ulteriori stress polmonari
2. stato di salute, ad esempio, malattia o disfunzione concomitante
3. stato nutrizionale
4. stato immunologico
5. sesso e altri fattori genetici, ad esempio differenze correlate agli enzimi nei meccanismi di biotrasformazione, come percorsi metabolici carenti e incapacità di sintetizzare alcuni enzimi di disintossicazione
6. stato psicologico, ad esempio stress, ansia e
7. fattori culturali, ad esempio il fumo di sigaretta, che può influenzare le normali difese o potenziare l'effetto di altre sostanze chimiche.

I fattori ambientali includono la concentrazione, la stabilità e le proprietà fisico-chimiche dell'agente nell'ambiente di esposizione e la durata, la frequenza e la via di esposizione. Le esposizioni acute e croniche a una sostanza chimica possono provocare diverse manifestazioni patologiche.

Qualsiasi organo può rispondere solo in un numero limitato di modi e ci sono numerose etichette diagnostiche per le malattie risultanti. Le sezioni seguenti discutono i tipi generali di risposte del sistema respiratorio che possono verificarsi in seguito all'esposizione a inquinanti ambientali.

Risposta irritante

Gli irritanti producono uno schema di infiammazione tissutale generalizzata e non specifica e la distruzione può risultare nell'area di contatto con il contaminante. Alcuni irritanti non producono alcun effetto sistemico perché la risposta irritante è molto maggiore di qualsiasi effetto sistemico, mentre alcuni hanno anche effetti sistemici significativi dopo l'assorbimento, ad esempio l'idrogeno solforato assorbito attraverso i polmoni.

Ad alte concentrazioni, gli irritanti possono causare una sensazione di bruciore al naso e alla gola (e di solito anche agli occhi), dolore al torace e tosse che producono infiammazione della mucosa (tracheite, bronchite). Esempi di sostanze irritanti sono gas quali cloro, fluoro, anidride solforosa, fosgene e ossidi di azoto; nebbie di acidi o alcali; fumi di cadmio; polveri di cloruro di zinco e pentossido di vanadio. Alte concentrazioni di sostanze chimiche irritanti possono anche penetrare in profondità nei polmoni e causare edema polmonare (gli alveoli sono pieni di liquido) o infiammazione (polmonite chimica).

Concentrazioni molto elevate di polveri prive di proprietà chimiche irritanti possono anche irritare meccanicamente i bronchi e, dopo essere entrate nel tratto gastrointestinale, possono anche contribuire al cancro allo stomaco e al colon.

L'esposizione a sostanze irritanti può provocare la morte se gli organi critici sono gravemente danneggiati. D'altra parte, il danno può essere reversibile o può comportare la perdita permanente di un certo grado di funzionalità, come ad esempio una ridotta capacità di scambio di gas.

Risposta fibrotica

Un certo numero di polveri porta allo sviluppo di un gruppo di disturbi polmonari cronici chiamati pneumoconiosi. Questo termine generico comprende molte condizioni fibrotiche del polmone, cioè malattie caratterizzate dalla formazione di cicatrici nel tessuto connettivo interstiziale. Le pneumoconiosi sono dovute all'inalazione e successiva ritenzione selettiva di alcune polveri negli alveoli, dai quali sono soggette a sequestro interstiziale.

Le pneumoconiosi sono caratterizzate da specifiche lesioni fibrotiche, che differiscono per tipo e pattern a seconda della polvere coinvolta. Ad esempio, la silicosi, dovuta alla deposizione di silice priva di cristalli, è caratterizzata da una fibrosi di tipo nodulare, mentre nell'asbestosi si riscontra una fibrosi diffusa, dovuta all'esposizione alle fibre di amianto. Alcune polveri, come l'ossido di ferro, producono solo alterazioni radiologiche (siderosi) senza compromissione funzionale, mentre gli effetti di altre vanno da una minima disabilità alla morte.

Risposta allergica

Le risposte allergiche coinvolgono il fenomeno noto come sensibilizzazione. L'esposizione iniziale a un allergene provoca l'induzione della formazione di anticorpi; la successiva esposizione dell'individuo ora "sensibilizzato" provoca una risposta immunitaria, cioè una reazione anticorpo-antigene (l'antigene è l'allergene in combinazione con una proteina endogena). Questa reazione immunitaria può verificarsi immediatamente dopo l'esposizione all'allergene o può essere una risposta ritardata.

Le reazioni allergiche respiratorie primarie sono l'asma bronchiale, reazioni nel tratto respiratorio superiore che comportano il rilascio di istamina o di mediatori simili all'istamina a seguito di reazioni immunitarie nella mucosa e un tipo di polmonite (infiammazione polmonare) nota come alveolite allergica estrinseca. Oltre a queste reazioni locali, una reazione allergica sistemica (shock anafilattico) può seguire l'esposizione ad alcuni allergeni chimici.

Risposta infettiva

Gli agenti infettivi possono causare tubercolosi, antrace, ornitosi, brucellosi, istoplasmosi, malattia del legionario e così via.

Risposta cancerogena

Il cancro è un termine generico per un gruppo di malattie correlate caratterizzate dalla crescita incontrollata dei tessuti. Il suo sviluppo è dovuto a un complesso processo di interazione di più fattori nell'ospite e nell'ambiente.

Una delle maggiori difficoltà nel tentare di correlare l'esposizione a un agente specifico allo sviluppo del cancro nell'uomo è il lungo periodo di latenza, tipicamente da 15 a 40 anni, tra l'inizio dell'esposizione e la manifestazione della malattia.

Esempi di inquinanti atmosferici che possono provocare il cancro ai polmoni sono l'arsenico ei suoi composti, i cromati, la silice, le particelle contenenti idrocarburi policiclici aromatici e alcune polveri contenenti nichel. Le fibre di amianto possono causare il cancro bronchiale e il mesotelioma della pleura e del peritoneo. Le particelle radioattive depositate possono esporre il tessuto polmonare ad alte dosi locali di radiazioni ionizzanti ed essere la causa del cancro.

Risposta sistemica

Molte sostanze chimiche ambientali producono una malattia sistemica generalizzata a causa dei loro effetti su una serie di siti bersaglio. I polmoni non sono solo il bersaglio di molti agenti nocivi, ma il sito di ingresso di sostanze tossiche che passano attraverso i polmoni nel flusso sanguigno senza alcun danno ai polmoni. Tuttavia, quando vengono distribuiti dalla circolazione sanguigna a vari organi, possono danneggiarli o causare avvelenamenti generali e avere effetti sistemici. Questo ruolo dei polmoni nella patologia occupazionale non è oggetto di questo articolo. Tuttavia, va menzionato l'effetto di particelle finemente disperse (fumi) di diversi ossidi metallici che sono spesso associati a una sindrome sistemica acuta nota come febbre da fumi metallici.

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