Il monitoraggio biologico della popolazione generale nella
stima dellesposizione ad inquinanti atmosferici Prof. Patrizia
Corsi
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Gli studi di mutagenesi ambientale sono finalizzati in gran
parte all identificazione e quantificazione di agenti genotossici
diffusi nell ambiente e potenzialmente pericolosi per l uomo. Gli
approcci di biologia molecolare hanno aperte nuove frontiere e
potenzialit nel campo del biomonitoraggio ambientale e
biologico
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CANCEROGENO CHIMICO IN ANIMALI SOSPETTO CANCEROGENO UMANO /
LEGAME CON MALATTIA IDENTIFICAZIONE E SVILUPPO DI METODOLOGIE PER
MISURARE BIOMARKERS CHEMIO-SPECIFICI DETERMINAZIONE DELLA RELAZIONE
DEI BIOMARKER TRA ESPOSIZIONE E MALATTIA IN ESPERIMENTI ANIMALI
RELAZIONE TRA BIOINDICATORI E MALATTIA IN STUDI SU ANIMALI STUDIO
TRASVERSALE SUI LIVELLI DI BIOMARKER NEGLI UOMINI ESPOSTI STUDIO
LONGITUDINALE SUI BIOMARKER NEGLI UOMINI STUDI CASO-CONTROLLO STUDI
A COORTE TRIALS CLINICI MARKER DI RISCHIO VALIDATO MARKER DI
ESPOSIZIONE VALIDATO Modello per la validazione di biomarker
chemio-specifici
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MONITORAGGIO AMBIENTALE Misurazioni degli agenti mediante
campionamenti ambientali allo scopo di determinare il livello di
esposizione per via inalatoria e studiare lefficacia delle misure
di prevenzione adottate. MONITORAGGIO BIOLOGICO Valutazione
dell'esposizione ad agenti cancerogeni presenti nell'ambiente
attraverso la misura di indicatori selezionati in campioni
biologici prelevati negli esposti secondo precise modalit.
Lindicatore pu essere rappresentato dalla sostanza chimica tal
quale, da un suo metabolita, da una modifica biochimica di tipo
reversibile indotta dall'esposizione all'agente nocivo.
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Il monitoraggio biologico di una popolazione esposta a
potenziali agenti genotossici comprende lo studio di diversi
biomarcatori (di esposizione, di effetto e di suscettibilit), in
riferimento ai vari momenti che intercorrono tra lesposizione e la
manifestazione clinica della patologia (Modificata, da Rdiger,
1999.)
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Obiettivi specifici della ricerca sui biomarkers Sviluppo e
validazione dei biomarkers RIFLETTERE SPECIFICHE ESPOSIZIONI
PREDIRE IL RISCHIO DI MALATTIA NEGLI INDIVIDUI Decaprio AP
Biomarkers: Coming of Age for Environmental Health and Risk
Assessment Environ Sci Tec 31 (7): 1837-1847, 1997
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VALIDAZIONE DEI BIOMARKERS Relazione dose-risposta Interazione
Gene-Ambiente Variabilit inter e intra-individuale Molteplici vie
di assorbimento Materiali biologici surrogati/organo bersaglio
Relazione temporale Miscele complesse Molteplicit degli
addotti
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Le principali vie di esposizione agli xenobiotici
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-The ability of PAH-containing mixtures to induce human cancer
has been known since 1775, when the British surgeon Sir Percival
Pott demonstrated a correlation between the exposure of chimney
sweeps to soot and the incidence of scrotal cancer (Quoted in Natl.
Cancer Inst. Monogr. 1963,10:7). -The main sources of human
exposure to PAHs are occupation, passive and active smoking, food
and water and air pollution - There is a high variation in
atmospheric PAHs levels across geographical areas with B(a)P
concentrations ranging from 0.01 to 100ng/m 3. The level of
exposure to PAHs through this source is low compared to other
sources such as diet, occupation or tobacco smoke. -The total
intake of carcinogenic PAHs in the general population has been
estimated to be 3g/day (Mumtaz MM et al., 1996, Toxicol Ind Health,
12:742 - 971) - Levels of occupational exposure of B(a)P, one of
the main PAH compounds, vary widely in different industrial
activities and job titles, ranging from 0.1 to 48 000 ng/m 3. -Such
elevated exposure are associated with increased risks of lung, skin
and bladder cancer (Mastrangelo et al., 1996, Environ. Health
Perspect. 104:1166-1170). -In smokers, B(a)P levels range from 0,5
to 7,8 g/100 cigarettes when exposure is from mainstream smoke and
from 2,5 to 19,9 g/100 cigarettes when it comes from side-stream
smoke. -Levels from passive smoking are lower, ranging from 0.0028
to 0,76 g/m 3 of B(a)P (IARC 1983, Monogr. Eval Carcinog. Risk
Chem. Hum. 32:1-453) -Dietary intake of total PAHs has been
estimated to be almost 2g/Kg food (IARC 1983, Monogr. Eval
Carcinog. Risk Chem. Hum. 32:1-453) with high levels of B(a)P found
especially in charcoaled broiled- meat (8g/kg) while in a variety
of other food products B(a)P levels from 0.09 to 30g/kg have been
reported (Scherer G et al., 2000, Cancer Epidemiol. Biomarkers
Prev. 9:373-380)
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La formazione del benzo [a]
pirene-7,8-diidrodiolo-9,10-epossido (BPDE), il principale
metabolita cancerogeno del benzo [a] pirene, e iI suo addotto al
DNA
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Schema del metabolismo ossidativo del benzene
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Le principali vie di eliminazione degli xenobiotici
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La suscettibilit genetica condiziona la risposta di soggetti
egualmente esposti
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CYP1A1 CITOCROMO P450 MONOSSIGENASI Sito di restrizione MspI:
sostituzione T C d origine al raro allele m 2 GSTM1
Glutatione-S-transferasi di classe : catalizza la coniugazione del
glutatione agli epossidi degli IPA La variante allele nullo
determina la mancata produzione dellenzima attivo e ridotta
efficienza di metabolizzazione di diversi substrati genotossici
INDICATORI DI SUSCETTIBILITA GSTT1 Glutatione-S-transferasi di
Classe : responsabile della detossificazione di composti alchilanti
reattivi degli IPA XPD Xeroderma pigmentosum di Classe D: Sito di
restrizione 312: sostituzione Asp Asn, codifica per un enzima
coinvolto nel meccanismo del riparo del DNA. La mutazione determina
deficit dellattivit enzimatica
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IL PROGRAMMA DI MONITORAGGIO AMBIENTALE E BIOLOGICO
Campionamento personale Indicatori di esposizione indicatore di
dose biologicamente efficace Indicatori di suscettibilit
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OBIETTIVI Valutare lesposizione a sostanze tossiche attraverso
campagne di Monitoraggio ambientale Monitoraggio biologico Validare
i dati del monitoraggio biologico sulla base del monitoraggio
ambientale
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Esposizione ad IPA e biomarkers di genotossicit in popolazioni
residenti a diversa distanza da un insediamento siderurgico
TARANTO- Tamburi STATTE ALBEROBELLO LOCOROTONDO
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Lo stabilimento ILVA di Taranto, realizzato in fasi diverse tra
il 1961 ed il 1975, tra i pi grandi complessi siderurgici di
Europa, lunico a ciclo integrato, con oltre 10.000 occupati
diretti. Il combustibile utilizzato il coke, prodotto a partire dal
carbon fossile nelle tre batterie che costituiscono la
cokeria.
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Materiali e Metodi MONITORAGGIO AMBIENTALE IPA MONITORAGGIO
BIOLOGICO 1-IP Stazioni mobili : macchina caricatrice e sfornatrice
Campionamenti darea : piano di carica, lato sfornatrice, inversione
termica Campionamenti personali : operatore piano coperchi, addetto
bariletti, operatore porte, operatori macchine (caricatrice, guida
coke, sfornatrice), inversione termica, attrezzista n. 105
LAVORATORI (batteria 3-4: n. 50; batteria 5-6: n. 55) Raccolta di
campioni di urina (prima e dopo il turno) Questionario sulle
caratteristiche individuali. (fumo, consumo di carne alla brace,
assenza dal lavoro ) Analisi statistiche: statistiche descrittive;
t-tests per la valutazione delle differenze tra gruppi, dopo log-
trasformazione dei dati;analisi di correlazione.
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FASI DELLO STUDIO FASE 1 Identificazione e arruolamento della
popolazione. Consenso informato. Preparazione e codifica del
questionario. Predisposizione SOP
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FASI DELLO STUDIO FASE 2 Ottenimento del consenso informato
Somministrazione del questionario Misura dei livelli ambientali
Raccolta e analisi dei campioni biologici
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FASE 1: QUESTIONARIO
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IPA AERODISPERSI Gli IPA aerodispersi e adesi al particolato
presenti nella frazione inalabile vengono misurati con campionatore
attivo indossato in zona respiratoria durante il giorno, per una
durata media di 6 ore, secondo il metodo NIOSH 5506. Fra i 15
idrocarburi i composti non cancerogeni sono: (acenaftene, fluorene,
fluorantene, pirene, antracene, fenantrene, crisene,
benzo(g,h,i)terilene; quelli definiti cancerogeni dalla IARC:
naftalene, benzo(a)antracene, benzo(a)pirene,
dibenzo(a,h)antracene, benzo(k)fluorantene, indeno(1,2,3-
cd)pirene. BENZENE AERODISPERSO Il campionamento viene effettuato
tramite RADIELLO. L'analisi viene effettuata per desorbimento
chimico seguito da GC-MS
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Le operazioni di monitoraggio Inizio attivit ore 8:00: consenso
informato prelievo ematico (20 ml) campione di urina aliquotazione
per IPA urinari posizionamento pompa Fine attivit ore
14:30rimozione pompa questionario
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FASE 1 - SOP: Procedure Operative Standardizzate
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Indicatore biologico di esposizione: IPA 1-idrossipirene
urinario L1-idrossipirene urinario (1-IP) un metabolita del pirene.
Viene misurato secondo il metodo descritto da Jongeneelen (1987),
dopo idrolisi enzimatica dei -glucuronati e/o solfati coniugati,
seguita da analisi HPLC con rivelatore fluorimetrico: i risultati
sono corretti per il valore della corrispondente creatinina
urinaria e sono espressi come microMol/Molcreat. Indicatore
biologico di esposizione: Benzene Benzene urinario Il benzene
urinario viene determinato mediante microestrazione in fase solida
effettuata nello spazio di testa del campione, seguita da analisi
gascromatografica con rivelazione di massa (GC/MS).
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Indicatore di dose biologicamente efficace: IPA Gli addotti
totali IPA-DNA Il DNA viene isolato dai linfomonociti di sangue
periferico secondo la metodica del kit Extragen (Extragen BC by
Talent). La determinazione degli addotti viene effettuata
attraverso la multidirectional thin-layer chromatography (TLC),
utilizzando substrati di polietilammnina-cellulosa (Gupta et al.,
1982; Izzotti, 1998), dopo postmarcatura con 32 P. Indicatore di
effetto biologico precoce: BENZENE Conta leucocitaria Viene
eseguito su campione ematico lesame emocromocitometrico e la conta
leucocitaria e piastrinica
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Mogli di fumatoriMogli di non fumatori Media 1-HOP: 0.27
0.06Media 1-HOP: 0.19 0.02 p=0.17 DNA addotti (n./10 8 ): 2.8
0.8DNA addotti (n./10 8 ): 1.1 0.4 p