Condividiamo, per gentile concessione dell’Autore dottor Maurizio Proietti, un estratto del capitolo del libro “Patologia Ambientale” di prossima pubblicazione, sull’inquinamento atmosferico e i suoi effetti sulla salute, esaminati in profondità con i dati più aggiornati e le evidenze più recenti.

 Ogni modificazione della composizione o dello stato fisico dell’aria atmosferica dovuta alla presenza di una o più sostanze in quantità e con caratteristiche tali da alterare le normali condizioni ambientali e di salubrità dell’aria, da costituire pericolo ovvero pregiudizio diretto o indiretto per la salute dell’uomo, da compromettere le attività ricreative e gli altri usi legittimi dell’ambiente, da alterare le risorse biologiche e gli ecosistemi ed i beni materiali pubblici e privati (DPR 203/88) rappresenta l’inquinamento atmosferico.

Per realizzarsi sono necessarie due condizioni:

  1. la presenza di sorgenti di contaminazione,
  2. l’impossibilità del processo di diluizione atmosferica dei contaminanti.

[Il concetto di “processo di diluizione atmosferica dei contaminanti” non prende in considerazione però l’inquinamento da interferenti endocrini che, anche a bassi dosaggi, può creare importanti problemi alla salute.]

L’inquinamento atmosferico può essere distinto in base alle origini dei fenomeni che lo determinano che possono essere cause naturali o cause antropiche. Per quanto concerne queste ultime ci si riferisce alle emissioni industriali (centrali termoelettriche, raffinerie di petrolio, cementifici, inceneritori di rifiuti…) ed emissioni del traffico autoveicolare (comprese l’usura del manto stradale e degli pneumatici) che, nelle grandi città, sta assumendo sempre più importanza).

Gli inquinanti atmosferici provenienti da fonti esterne ovvero “outdoor pollutants” possono essere così distinti:

  1. inquinanti primari, sono quelli che si trovano in atmosfera e conservano la stessa composizione che avevano nel momento dell’emissione, ad esempio il particolato aero-disperso, l’anidride solforosa e l’acido solforico, il monossido e il biossido d’azoto, monossido di carbonio, composti organici volatili e metalli pesanti;
  2. inquinanti secondari, sono quelli che hanno una composizione diversa da quella originaria, ad esempio l’ozono, le aldeidi e i chetoni.

Per meglio comprendere l’impatto dell’inquinamento sulla salute ne ricordiamo la definizione dell’OMS (1946):

“[…] la salute è uno stato di completo benessere fisico, mentale e sociale e non semplicemente l’assenza di malattie o infermità“.

Più recentemente, la stessa Organizzazione ha indicato che uno stato di buona salute e benessere richiede un ambiente armonioso in cui venga attribuito il dovuto peso ai fattori fisici, fisiologici, sociali ed estetici; l’ambiente dovrebbe quindi costituire una risorsa importante per migliorare le condizioni di vita ed accrescere il benessere. Tanto è vero che, oggi, i ricercatori per studiare l’inquinamento urbano prendono in considerazione oltre agli inquinanti di natura chimica anche quelli di natura fisica come il rumore generato dal traffico autoveicolare ed aereo, la crescita demografica nelle aree urbane e l’evoluzione tecnologica e industriale.

  Sono molte le sostanze studiate che inquinano l’aria. Le principali sono l’ozono, il monossido di carbonio, gli ossidi di zolfo e di azoto, i composti organici volatili come il benzene, il toluene, lo xilene. Da aggiungere anche i metalli pesanti come il piombo, l’alluminio, il mercurio e molti altri. Ricordiamo l’importanza del particolato, rappresentato dall’insieme delle particelle[1] presenti in atmosfera di derivazione naturale o antropica. Sono sostanze che derivano soprattutto dal traffico veicolare e dalle attività industriali. Alla formazione del particolato partecipano numerose sostanze come ceneri, polveri ultrafini organiche e inorganiche, solfati, nitrati, composti di carbonio, IPA, fibre di amianto etc.

Gran parte del particolato nelle città viene generato dalla combustione del gasolio e della benzina nei motori per autotrazione e dell’olio combustibile, oltre al gas “naturale” degli impianti di riscaldamento. Le emissioni più importanti degli autoveicoli sono il benzene, gli idrocarburi policiclici aromatici, il particolato o le polveri totali sospese (PTS), il monossido di carbonio (CO), il biossido di zolfo (SO2), gli ossidi di azoto (NOx) e il cadmio. Le condizioni meteorologiche possono avere un ruolo importante per il trasporto degli inquinanti, ad esempio situazioni di stabilità atmosferica comportano un loro accumulo, mentre le piogge la loro deposizione al suolo. Il vento è un parametro meteorologico molto importante, infatti, il trasporto atmosferico di inquinanti può interessare aree anche molto distanti dalle zone di emissione. Determinati inquinanti (ad es. gli ossidi di azoto) trasportati nelle zone in cui vi è solo l’emissione di sostanze biogeniche[2] reagiscono tra loro, e dalle reazioni chimiche in atmosfera si può avere la formazione di importanti concentrazioni di ozono. Questo succede perché le sostanze biogeniche sono molto più reattive dei composti organici volatili di natura antropica.   

[1] Particelle in concentrazione di 108/cm3. La pericolosità dipende dalla loro dimensione. [2] Ad esempio i composti organici volatili derivanti dalla vegetazione (isoprene, terpeni).

Gli inquinanti sono sostanze estremamente dannose, soprattutto per i bambini.

  • L’esposizione agli inquinanti dispersi nell’atmosfera è causa dell’aumento dello stress ossidativo e degli indici di flogosi, di uno stato pro-coagulante e della disfunzione del sistema neuro-vegetativo. Il tutto è correlato all’insorgenza di complicanze cardiovascolari.
  • Studi inerenti la variazione dei valori della pressione arteriosa, conseguente l’esposizione agli inquinanti, hanno dimostrato che c’è un aumento che dipende dalle elevate concentrazioni di endotelina-1. In questo processo gioca un ruolo importante l’aumento dei radicali liberi prodotti dallo stress ossidativo indotto dagli inquinanti.
  • La tendenza alla maggiore coagulabilità ematica è dovuta alla maggiore produzione di citochine, che sono le stesse che si possono dosare nei soggetti esposti ad alte concentrazioni di PM10. Da evidenziare in particolare il ruolo dell’interleuchina 1 (IL-1) che induce l’espressione della P-Selectina e di molecole di adesione cellulare endoteliale.
  • Esperimenti in vivo, effettuati con cellule THP-1, hanno evidenziato che il particolato 2,5 inibisce il ciclo cellulare, perché influenza negativamente alcune componenti del citoscheletro.
  • L’esposizione al PM 2.5 è causa di sensibilizzazione allergica, asma e attivazione dei linfociti TH17, questi ultimi sono associati alla patologia asmatica.

 Negli alveoli polmonari, il particolato fine attiva gli enzimi coinvolti nei meccanismi di detossificazione (gli idrocarburi policiclici aromatici sono quelli maggiormente coinvolti), le sostanze prodotte in questo processo sono dannose per il DNA. Si rileva anche un aumento dell’attività fosforilativa della H2AX istonica, che come sappiamo è considerata un marker di danno dovuto a stress ossidativo.

Da rilevare che il particolato estivo è meno dannoso rispetto a quello invernale, che ha un maggiore potenziale genotossico. Il PM10 in estate induce il rilascio dell’IL-1β [3] che è in grado di attivare localmente i linfociti (T e B) e favorisce anche i processi di fagocitosi. Questa citochina, nell’endotelio vasale, attiva le molecole di adesione (Cell Adhesion Molecule – CAM) e può pertanto avere anche effetti sistemici. Nel tessuto cerebrale dei topi esposti al particolato fine è stata rilevata la degenerazione delle membrane cellulari conseguente a stress ossidativo e l’aumento dei livelli di malondialdeide, a significare che c’è un danno a carico delle membrane. Alla luce di quanto appena esposto, appare evidente che le particelle più fini possono facilmente traslocare nelle aree cerebrali.

Va sottolineato che per le particelle più piccole, che sono le più pericolose per la salute le cosiddette polveri ultrafini (UFP), la normativa è carente.

Il rapporto tra inquinanti atmosferici, malattie cardiovascolari e respiratorie diventa sempre più evidente; studi recenti hanno rilevato il potenziale impatto degli inquinamenti atmosferici anche sul sistema nervoso centrale.

Sono molti gli inquinanti dispersi in atmosfera che aggravano le patologie respiratorie e cardiovascolari, soprattutto negli anziani e nei bambini (può peggiorare l’asma); inoltre, inducono infiammazione cronica a carico di alcune strutture cerebrali, attivazione microgliale e malattie neurodegenerative come la malattia di Parkinson, la malattia di Alzheimer, sclerosi multipla, oltre a ictus cerebri. Restano ancora da comprendere completamente i meccanismi sottostanti, in particolare la loro azione sul sistema immunitario.

 Alla base del danno c’è quasi sempre una modificazione della barriera ematoencefalica, più marcata durante lo sviluppo del cervello, a causa della maggiore permeabilità legata all’incompleto sviluppo.

Il cervello cresce più rapidamente degli altri organi, soprattutto nel periodo che va dal IV al VI mese di gravidanza quando i processi proliferativi sono molto attivi: differenziazione, migrazione neuronale e pruning o sfoltimento sinaptico. Il fenomeno del pruning può protrarsi fino all’età adulta (circa venti anni), tuttavia il numero dei neuroni resta pressoché invariato; mentre nella fase adolescenziale si assiste ad un aumento dei processi di mielinizzazione. L’ultima area cerebrale in cui avviene il pruning è la corteccia prefrontale, area che provvede alle funzioni esecutive, alla pianificazione, all’organizzazione dei pensieri, alla definizione delle priorità… In sintesi è l’area responsabile delle decisioni ponderate.

In base al tipo di inquinante si ha un danno neurologico specifico; ad esempio, il mercurio altera la proliferazione e la migrazione dei neuroni, ma può provocarne anche la morte. Il piombo crea problemi alla sinaptogenesi e di conseguenza alla neurotrasmissione.

I percorsi più studiati fino a oggi sono stati i seguenti:

  • traslocazione diretta delle particelle inquinanti dal tratto respiratorio alla circolazione sistemica,
  • rilascio di mediatori infiammatori correlazione con lo stress ossidativo,
  • interazioni tra inquinanti e afferenze neuronali a livello polmonare e conseguente squilibrio autonomico.

Se fino a poco tempo fa si è prestata attenzione quasi esclusivamente agli effetti degli inquinanti atmosferici sull’apparato cardiocircolatorio e respiratorio, attualmente si presta attenzione anche alle patologie del sistema nervoso centrale.  

Gli esami autoptici, nell’uomo esposto, hanno consentito di rilevare particolato nel cervello. L’elettroencefalografia ha dimostrato la correlazione tra gli elevati livelli di particolato emesso dai motori diesel e l’aumento dell’attività dei lobi frontali, a dimostrazione dell’azione dell’inquinamento atmosferico sulla funzione cognitiva. Non a caso i bambini esposti agli inquinanti atmosferici hanno riportato un basso punteggio ai test neurocomportamentali e un declino dello sviluppo neuropsicologico nei primi quattro anni di vita.

Il particolato atmosferico, i prodotti della combustione delle automobili, il manganese e molti altri inquinanti, come già accennato, inducono un aumento della produzione di citochine, che espresse a livelli elevati provocano stress ossidativo in diverse strutture del sistema nervoso centrale.

Sebbene i meccanismi non siano del tutto noti, ci sono evidenze che dimostrano il coinvolgimento della microglia: una stimolazione eccessiva da parte delle varie noxae attiva questa struttura e causa neuroinfiammazione. È stato accertato che, la morte dei neuroni dopaminergici è dovuta all’attivazione della microglia in conseguenza dell’esposizione di particelle tossiche derivanti dalla combustione del gasolio. Nell’attivazione microgliale indotta dal particolato, giocano un ruolo importante i macrofagi che sono attivati dai TLR2 e TLR4. Numerosi studi hanno dimostrato come l’inquinamento atmosferico sia la fonte ambientale più comune e continua di attivazione microgliale; anche gli astrociti e gli oligodendrociti risentono dell’esposizione ai tossici ambientali, soprattutto nei bambini.

Gli esami autoptici hanno consentito di rilevare che la microglia è coinvolta (attivata) anche nelle malattie neurodegenerative come la malattia di Parkinson e l’ictus ischemico; questo fenomeno è stato rilevato anche nella corteccia prefrontale dei bambini autistici. Grazie agli esami autoptici effettuati sui pazienti che hanno vissuto in zone con alto tasso di inquinamento, è stato possibile rilevare elevate concentrazioni di proteina beta amiloide (Aβ42), di alfa sinucleina e di proteina tau. Queste sostanze sono biomarcatori indicativi di malattia di Parkinson, di malattia di Alzheimer e demenza senile.

L’inquinamento atmosferico è associato anche a modificazioni neurochimiche, infatti è stato dimostrato che le nanoparticelle provenienti dalla combustione dei motori diesel causano neurotossicità indotta da glutammato, con conseguenti modifiche dell’espressione dei recettori N-methyl-D-aspartate (NMDA). È stata anche dimostrata la correlazione diretta tra tossicità da glutammato e minore capacità di memorizzazione e di apprendimento. Si rilevano problemi anche a livello dell’apparato locomotore, in questo caso, le citochine proinfiammatorie rilasciate determinano neuroinfiammazione e neurotossicità che aggravano i processi neurodegenerativi.

continua…

[1] Particelle in concentrazione di 108/cm3. La pericolosità dipende dalla loro dimensione.

[2] Ad esempio i composti organici volatili derivanti dalla vegetazione (isoprene, terpeni).

[3] Vengono rilasciate anche l’IL6 e l’IL8, citochine che promuovono risposte infiammatorie a livello polmonare e modificazione della coagulazione.

[4] TEQ= tossicità equivalente.

[5] Bone I, Thomas M. Dialysis dementia, aluminium, and tetrahydrobiopterin metabolism. Lancet 1979;313:782.