Valutazione dei rischi da residui chimici nei prodotti ittici Università degli Studi di Teramo Prof. Michele Amorena Ordinario di Tossicologia Veterinaria

Residui di contaminanti ed inquinanti ambientali Principali inquinanti e contaminanti organici e non. 1881/2006; 854/2004;

Contaminante: sostanza presente nell’ambiente a concentrazioni superiori rispetto a quelle normali. Inquinante: sostanza estranea all’ambiente derivante esclusivamente da attività antropiche. Oppure Contaminate: si intende la presenza di una sostanza in un bene ad una concentrazione tale da permetterne ancora la fruizione Inquinante: si intende la presenza di una sostanza in un bene ad una concentrazione tale da non permetterne la fruizione Alcune definizioni

Biomagnificazione: introduzione ed accumulo (concentrazione superiore ai livelli amientali) di xenobiota in un organismo vivente solo attraverso la via alimentare. Bioaccumulo: introduzione ed accumulo di xenobiota tramite tutte le vie. Bioconcentrazione: introduzione ed accumulo di xenobiota solo attraverso la via respiratoria (acqua per i pesci) Alcune definizioni

Tossicità ed ecotossicità Acuta – strettamente correlata alla sostanza, alla dose al tempo e alla specie (ambiente) Cronica e subcronica – non necessariamente correlata alla dose, al tempo e alla specie (ambiente) Alterazione dello stato normale in seguito a contatto (assorbimento) di una sostanza chimica. Problemi all’animale (Tossicità ed ecotossicità) (patologie connesse alla presenza di concentrazioni di contaminati o di inquinanti tossiche) Animale produttore di derrate (superamento di eventuali LMR e non commercializzazione)

Con il termine di Biomonitoraggio si intende il monitoraggio dell'inquinamento mediante organismi viventi. Le principali tecniche di biomonitoraggio consistono nell'uso di organismi: Bioaccumulatori: organismi in grado di sopravvivere in presenza di inquinanti che accumulano nei loro tessuti. Bioindicatori: organismi che subiscono variazioni evidenti nella fisiologia, nella morfologia o nella distribuzione spaziale sotto l'influsso delle sostanze presenti nell'ambiente. Il biomonitoraggio, rispetto alle tecniche analitiche tradizionali, ha il vantaggio di fornire stime degli effetti inquinanti sugli esseri viventi.

Cinetica ambientale Principali Comparti Ambientali ARIA SUOLO (Carbonio-Sedimenti) ACQUA Biomassa

DISTRIBUZIONE AMBIENTALE Le sostanze chimiche introdotte nell'ambiente per specifici scopi ed in varie maniere. si muoveranno dal punto di entrata (fase ambientale: aria, acqua, suolo) verso la loro destinazione finale, ossia il comparto ambientale per il quale hanno la maggiore affinità. Tale comparto può bloccare o semplicemente fungere da serbatoio cosicché le sostanze chimiche possono essere trasferite nuovamente verso altri comparti. In esso vanno incontro a trasformazioni.

Processi a cui può andare incontro una molecola di inquinante Volatilizzazione Trasporto: –lisciviazione, dilavamento, trasporto via corrente Immobilizzazione: –Assorbimento avviene principalmente nel biota –Adsorbimento avviene principalmente sulle superfici di particolato sospeso, sedimenti e suolo. –A differenza delle molecole assorbite, le molecole adsorbite possono ancora essere degradate. Degradazione: –Chimica: idrolisi, ossidazione and riduzione; –Fisica: fotolisi, dissociazione e ionizzazione; –Biologica: biodegradazione, metabolizzazione; DISTRIBUZIONE AMBIENTALE

Trasporto e Destino in ambienti acquatici Biodegradazione Fotodegradazione Bioaccumulo in organismi acquatici Volatilizzazione Adsorbimento su solidi sospesi e sedimenti DISTRIBUZIONE AMBIENTALE

Le proprietà chimico-fisiche degli inquinanti e le caratteristiche del comparto abiotico determinano quanto tempo ed in che forma una sostanza si troverà o si muoverà da/per un dato comparto. Persistenza: è il tempo di permanenza di un inquinante in un determinato comparto, qualunque sia la via cui questo viene rimosso (degradazione, trasporto di massa, assorbimento). Resistenza alla degradazione: capacità di una sostanza di rimanere in forma inalterata nell'ambiente. E’ rappresentata dal tempo di dimezzamento (halph life). La degradazione: fenomeno che determina la scomparsa di una sostanza per reazione. Biologica: –Biodegradazione: microrganismi aerobi ed anaerobi –Metabolismo: organismi superiori (produzione di metaboliti) Abiotica: –fotodegradazione, –idrolisi, –ossido-riduzione DISTRIBUZIONE AMBIENTALE

BIODEGRADAZIONE Detossificazione La biodegradazione primaria dovrebbe portare direttamente a composti meno tossici di quelli iniziali. La biodegradazione primaria può portare a prodotti più tossici, ma meno stabili e più facilmente degradabili. Principali biotrasformazioni che avvengono nelle biodegradazioni: OSSIDAZIONI, RIDUZIONI, IDROLISI. Con queste reazioni lo xenobiotico viene trasformato in composti strutturalmente più simili ai composti usualmente metabolizzati dal microorganismo, il quale poi li degrada nel suo normale ciclo metabolico. DISTRIBUZIONE AMBIENTALE

La prima fase nell’analisi del rischio, –l’identificazione del pericolo delle sostanze chimiche (hazard identification) ed il loro potenziale destino nell’ambiente. diviene importante conoscere –le proprietà fisiche, chimiche, di bioaccumulo e tossicologiche delle sostanze in esame per valutare il rischio della loro presenza nell’ambiente. DISTRIBUZIONE AMBIENTALE

Cinetica ambientale Principali Comparti Ambientali ACQUA ARIA SUOLO (Carbonio-Sedimenti) Biomassa Meccanismi analoghi a quelli della farmacocinetica

FARMACOCINETICA

Cinetica ambientale La persistenza nei vari comparti dipende dalle caratteristiche chimico-fisiche delle sostanze ARIA : Kaw = rapporto aria/acqua Composti più o meno resistenti ai processi di fotolisi o fotossidazione. Adsorbimento al particolato SUOLO e ACQUA : Notevole importanza presentano i Kow (rapporto ottanolo/acqua) e Kcw (rapporto carbonio/acqua) L’adsorbimento ai sedimenti marini o al suolo impedisce i processi di fotolisi Possibili gradienti di concentrazione BIOMASSA : Liposolubilità e metabolizzazione Trasferimento in aree lontane

PERICOLOSITA’ E DESTINO AMBIENTALE SOSTANZE CHIMICHE Solubilità è uno dei più importanti fattori che determinano il trasporto degli inquinanti. Rappresenta la capacità di una sostanza di sciogliersi in acqua –viene indicata dal rapporto tra la quantità soluto ed il volume del solvente, nella pratica ambientale rappresentato dall'acqua. è un parametro caratteristico della sostanza –che varia al variare delle condizioni di temperatura e di pressione e viene generalmente espresso in mg/l o in mmoli/l.

Solubilità –Sostanze ioniche e polari si dissolvono in acqua –Sostanze non-polari o debolmente polari si dissociano in acqua in percentuali molto basse. –Sostanze ambientalmente pericolose come diossine, PCBs ed alcuni pesticidi organici clorurati, sono debolmente disciolti in acqua. Queste stesse sostanze saranno, invece, disciolte nel più importante tra i solventi non-polari e debolmente polari ovvero il «lipidico biotico». PERICOLOSITA’ E DESTINO AMBIENTALE SOSTANZE CHIMICHE

Rapporto ottanolo/acqua (Kow = Pow ) –Uno dei parametri fisici più utilizzati nel caratterizzare il pericolo delle sostanze chimiche Questa partizione imita il comportamento del rapporto grasso biotico /acqua. –l’ottanolo (CH 3 -(CH 2 ) 7 -OH) è in vari modi simile ai lipidi contenuto nel compartimento biotico. Questo parametro –indica la tendenza di un prodotto chimico a ripartirsi nella fase organica (pesci, suolo, ecc..) o nella fase acquosa. –misura l’idrofobicità di una sostanza PERICOLOSITA’ E DESTINO AMBIENTALE SOSTANZE CHIMICHE

Rapporto ottanolo/acqua (Kow = Pow ) Valori di Kow bassi evidenziano –Bassa lipofilia, –basso coefficiente di adsorbimento, –basso fattore di «bioconcentrazione» nella vita in acqua. Questo parametro viene molto usato per esprimere altri parametri –l’adsorbimento, la bioaccumulabità ed altri. per valori di Kow inferiori a 1000 –il composto non è bioaccumulabile. PERICOLOSITA’ E DESTINO AMBIENTALE SOSTANZE CHIMICHE

Rapporto ottanolo/acqua (Kow = Pow ) Valori di Kow per alcune sostanze. PERICOLOSITA’ E DESTINO AMBIENTALE SOSTANZE CHIMICHE

Coefficiente di partizione K d considera i fenomeni di adsorbimento-desorbimento –indica la tendenza di un composto ad aderire alla matrice solida o a passare in soluzione. Nel caso in cui il comportamento sia lineare e reversibile il fenomeno viene indicato come coefficiente di distribuzione –ed è dato dal rapporto tra la concentrazione sul solido C S e quella sul liquido C W PERICOLOSITA’ E DESTINO AMBIENTALE SOSTANZE CHIMICHE

PARAMETRI DI BIOACCUMULO In riferimento al compartimento acquatico la modellizzazione del processo di bioaccumulo è molto complessa perché tiene conto di diversi fenomeni: Uptake –è il fenomeno che indica il movimento del contaminante all’interno dell’organismo e può interessare le branchie, l’intestino, l’epidermide la superficie polmonare, le radici, le foglie etc. Biotrasformazione e metabolizzazione –all’interno dell’organismo la sostanza chimica può essere trasformata. Eliminazione –è l’escrezione del contaminate dall’organismo. I processi di eliminazione variano molto tra piante, invertebrati, vertebrati e a seconda della sostanza. La biotrasformazione e l’eliminazione –sono due processi che indicano un abbassamento della concentrazione di contaminante all’interno dell’organismo. PERICOLOSITA’ E DESTINO AMBIENTALE delle SOSTANZE CHIMICHE

PARAMETRI DI BIOACCUMULO PERICOLOSITA’ E DESTINO AMBIENTALE SOSTANZE CHIMICHE

PARAMETRI DI BIOACCUMULO Il più semplice modello per determinare il bioaccumulo nel tempo –utilizza un espressione di primo ordine per l’uptake (U) da un'unica sorgente in un unico compartimento –un espressione di primo ordine per l’eliminazione (E) da quel comportamento. –C 1 è la concentrazione nella sorgente ad esempio l’acqua; –C la concentrazione nel compartimento, ad esempio il pesce; –K U è il coefficiente di uptake; –k E è il coefficiente di eliminazione. PERICOLOSITA’ E DESTINO AMBIENTALE SOSTANZE CHIMICHE

Con Bioconcentrazione (BCF) –si intende l’accumulo netto di contaminanti solo attraverso la via respiratoria. Se la sorgente è l’acqua, in condizioni stazionarie o di equilibrio, vale il seguente rapporto che definisce il BCF: Con Biomagnificazione –si intende l’aumento della concentrazione del contaminante nell’organismo da un livello trofico al successivo dovuto all’accumulo di cibo. PERICOLOSITA’ E DESTINO AMBIENTALE SOSTANZE CHIMICHE

Sostanze che presentano un BCF maggiore di 100 sono classificate bioaccumulative. il coefficiente K OW che simula il rapporto tra la concentrazione della sostanza chimica nell’organismo e l’acqua circostante –è utilizzato per stimare la bioconcentrazione. Per una sostanza neutra lipofolica la relazione tra BCF e KOW può essere stimata: –f lip è il contenuto di grassi nell'organismo, «normalmente» pari a un 5%. PERICOLOSITA’ E DESTINO AMBIENTALE SOSTANZE CHIMICHE

Biomagnificazione (B) Questo parametro descrive il processo secondo il quale la concentrazione di un contaminante in un organismo è molto maggiore rispetto all’ambiente in cui vive: –non solo per la bioconcentrazione –ma per l’assunzione di cibo che presenta un livello di contaminante più elevato rispetto all’ambiente. Un modo semplice per quantificare la biomagnificazione è dividere la concentrazione del contaminante ad un livello trofico n (C n ) con il livello trofico immediatamente più basso (C n-1 ). PERICOLOSITA’ E DESTINO AMBIENTALE SOSTANZE CHIMICHE

DESTINO AMBIENTALE DEI CONTAMINANTI I parametri analizzati fino ad ora –permettono di determinare il destino ambientale di un contaminante, –ovvero come si distribuisce nell’ambiente. Nota la concentrazione del contaminante nel compartimento biotico e la sua tossicità –si possono studiare gli effetti determinati. PERICOLOSITA’ E DESTINO AMBIENTALE SOSTANZE CHIMICHE

Trasporto per lunghe distanze degli inquinanti atmosferici A prima vista, sembra una cosa assurda scoprire che organoclorurati e IPA, –relativamente non volatili, possano migrare attraverso l’aria per migliaia di Km dal punto di rilascio –fino a contaminare aree relativamente intatte del mondo come l’Artide e l’Antartide. PERICOLOSITA’ E DESTINO AMBIENTALE SOSTANZE CHIMICHE

Trasporto per lunghe distanze degli inquinanti atmosferici Recentemente sono state approfondite le conoscenze su questo trasporto per lunghe distanze degli inquinanti atmosferici avvalendosi dei principi della chimica fisica. Attraverso un processo globale di frazionamento (o distillazione), –gli inquinanti migrano a velocità diverse –depositandosi in varie regioni geografiche secondo le loro proprietà fisiche. Alle normali temperature ambientali, molti inquinanti organici persistenti presentano una volatilità tale da consentire loro di evaporare spesso piuttosto lentamente, dal sito provvisorio sulla superficie del suolo o sui corpi idrici.

Trasporto per lunghe distanze degli inquinanti atmosferici dato che la pressione di vapore di qualsiasi sostanza chimica aumenta in modo esponenziale con la temperatura, –l’evaporazione avviene piuttosto nelle aree tropicali o subtropicali –per cui queste regioni geografiche difficilmente rappresentano il deposito finale degli inquinanti. Per contro, le temperature fredde dell’aria –favoriscono la condensazione e l’adsorbimento dei composti gassosi sulle particelle atmosferiche sospese, –gran parte delle quali vengono successivamente depositate sulla superficie terrestre. Trasporto per lunghe distanze degli inquinanti atmosferici

E’ pertanto possibile concludere che: –le regioni Artiche e Antartiche rappresentano la tomba di inquinanti relativamente mobili che non si sono depositati a latitudine più basse –proprio a causa della loro elevata volatilità. Sfortunatamente tali composti si degradano ancora più lentamente –a causa delle gelide temperature di queste regioni. Trasporto per lunghe distanze degli inquinanti atmosferici

Esempi di inquinanti che migrano verso le regioni polari –i benzeni altamente clorurati, gli IPA con tre anelli e i PCB, le diossine e i furani che possiedono atomi di cloro. Sostanze con mobilità ancora maggiore –il naftalene e i benzeni meno clorurati, non si depositano nemmeno alle temperature gelide delle regioni polari, continuano la loro migrazione più o meno all’infinito –fintanto che non subiscono una distruzione chimica, in genere attraverso una reazione avviata dalla collisione con radicali ossidrilici. Trasporto per lunghe distanze degli inquinanti atmosferici

Le sostanze con temperature di condensazione al di sotto dei -50°C, –rimangono perennemente nell’atmosfera, –dato che, nemmeno a livello delle regioni polari, si raggiungono tali temperature per un lungo periodo di tempo. Il DDT occupa una posizione intermedia in queste scale di trasporto. –evapora piuttosto rapidamente –ma la sua temperatura di condensazione relativamente elevata di circa 13°C sta a significare che –gran parte di esso si deposita in modo permanente alle latitudini medie (soprattutto in inverno) –e solo una piccola percentuale migra verso l’Artide. Trasporto per lunghe distanze degli inquinanti atmosferici

Sebbene si ritenga in base al loro comportamento che i PCB –si depositino soprattutto nelle zone temperate –piuttosto che migrare in massa verso l’Artide, la loro migrazione è tuttavia talmente elevata –che gli animali presenti in questa regione polare –appaiano pesantemente contaminati da queste sostanze chimiche. Trasporto per lunghe distanze degli inquinanti atmosferici

Il record mondiale di contaminazione da PCB, che è di 90 ppm, –è stato riscontrato negli orsi polari a Spitsbergen in Norvegia. Persino il latte materno delle donne che vivono nelle zone più nordiche –risulta maggiormente contaminato da PCB rispetto a quello delle donne che vivono nelle zone temperate. –questo è in parte da attribuire alla loro alimentazione ricca di grassi in cui si accumulano gli organoclorurati. Trasporto per lunghe distanze degli inquinanti atmosferici

Cinetica ambientale Principali Comparti Ambientali ACQUA ARIA SUOLO (Carbonio-Sedimenti) Biomassa

Meccanismi di trasporto nei diversi comparti ambientali

Acqua come il sangue Decreto del 6/11/2003 n°367 - GU del 8/1/2004 Regolamento concernente la fissazione di standard di qualità nell’ambiente acquatico per le sostanze pericolose, ai sensi dell’articolo 3, comma 4, del decreto legislativo 11 maggio 1999 n°152

Considerato che il criterio di tossicità, finalizzato alla tutela della salute umana, deve tenere conto non solo dei rischi derivanti dal consumo d’acqua potabile ma anche di quelli derivanti dal trasferimento dei contaminanti attraverso i processi di bioaccumulo e di biomagnificazione nella catena alimentare e che pertanto si rende necessario fissare standard di qualità idonei a contenere i suddetti rischi, considerando anche i requisiti di qualità delle acque destinate al consumo umano.

Quali sono? Quali sono i più interessanti ? Quali sono i normati?  Contaminanti ed inquinanti Organici  Contaminanti ed inquinanti Inorganici

Aspetti tossicologici di alcuni inquinanti e contaminanti relativi ai prodotti ittici Contaminanti organici Idrocarburi Policiclici Aromatici Inquinanti organici PoliClorurati Bifenili PoliCloroDibenzoFurani PoliCloroDibenzoDiossine OrganoClorurati Stannorganici Contaminanti ed Inquinanti Inorganici Mercurio Piombo Cadmio

Composti organici con 3 (ad eccezione del naftalene che ne ha due) o più anelli benzenici contenenti C e H. I pesi molecolari vanno da un minimo di (naftalene) ad un massimo di (dibenzo(b,def)crisene) Mediamente presentano una bassa solubilità in acqua, alto punto di fusione e di ebollizione e bassa pressione di vapore  massa  solubilità  pressione di vapore  punto di fusione  punto di ebollizione Aspetti tossicologici degli IPA

Queste sono le strutture dei 16 idrocarburi policiclici aromatici inseriti nella lista dei “priority polluttants” dell’ EPA (Environmental Protection Agency) più il benzo[e]pirene naftalene antracene fenantrene acenaftene acenaftilene fluorene fluorantene pirene crisene Benzo[a]antracene Benzo[a]pirene dibenzo[a,h]antracene

Idrocarburi aromatici superiori Benzo[e]pirene Benzo[k]fluoranteneBenzo[b]fluorantene Indeno[1,2,3cd]pirene Benzo[g,h,i]perilene

Alcuni parametri chimico-fisici Solubilità pressione logKow(a 25°C) in acqua(mmol/l) di vapore(Pa, 25°C) Naftalene2.4x Antracene3.7x x Fenantrene7.2x x Acenaftene2.9x x Acenaftilene--- Fluorene1.2x x Fluorantene1.3x x Crisene1.3x x Pirene7.2x x Benzo[a]antracene1.3x x Benzo[a]pirene1.5x x Dibenzo[a,h]antracene1.8x x Benzo[e]pirene--- Benzo[k]fluorantene--- Benzo[b]fluorantene--- Indeno[1,2,3cd]pirene Benzo[g,h,I]perilene2x x10 -8-

Contaminanti organici Idrocarburi Policiclici Aromatici Composti prodotti per decomposizione termica di materiale organico – tutte le forme di combustione incompleta Nell’atmosfera legati al particolato (carrier) Negli ambienti (aria/ acqua) osserviamo dei gradienti di concentrazione Subiscono fotossidazione. Assente nei sedimenti molto profondi I Sedimenti marini fungono da deposito Vengono degradati (più o meno lentamente) da microrganismi Presenza nei consumatori vegetariani di microrganismi NO biomagnificazione (importante capacità di metabolizzazione)

Gli IPA come inquinanti acquatici Gli IPA rappresentano anche importanti inquinanti delle acque. Qui sono generati, in quantità notevole, dalla produzione di distillati del catrame di carbone, come il cresoto, un conservante del legno. Gli IPA derivano anche dalla fuoriuscita del petrolio dalle petroliere, dalle raffinerie, e dai punti di trivellazione del petrolio in mare aperto. Nell’acqua potabile, il livello rappresentativo degli IPA ammonta a pochi ng/l, tanto da essere considerato una fonte trascurabile di tali composti. A seconda della loro pressione di vapore, i composti si trovano allo stato gassoso o condensato sulla superficie di particelle. Composti come il naftalene, il fluorene ed il fenantrene (Pressione di vapore > torr) si trovano in fase gassosa, mentre altri composti quali il benzo[b]perilene ( Pressione di vapore <10 -6 torr) si trovano in fase condensata sulla superficie delle particelle. Una volta immessi nell’atmosfera, il destino degli IPA adsorbiti sulle particelle dipende dalle reazioni che possono subire (ad es. fotodegradazioni) e dalle dimensioni delle particelle stesse

Gli IPA come inquinanti acquatici Il meccanismo di precipitazione al suolo o in mare delle particelle, ovviamente, dipende dalle dimensioni delle stesse. A seconda del tipo di contributo dato alla precipitazione, dai diversi agenti atmosferici, si può avere una precipitazione gravitazionale, diffusione o una deposizione tipo neve, nebbia. Gli IPA adsorbiti sulle particelle, prima o poi raggiungono la superficie terrestre, cadendo sul suolo o su un bacino acquifero, mentre gli IPA presenti in atmosfera in fase gassosa, nella zona di interfaccia aria-acqua si ripartiscono tra le due fasi secondo il coefficiente di trasferimento aria/acqua. Il fattore responsabile della incorporazione degli IPA nei sedimenti, è la sedimentazione del materiale sospeso. La dispersione dipende da fattori quali la solubilità in acqua, la velocità di degradazione ed i fenomeni di risospensione di sedimenti inquinati. La solubilità in acqua decresce con il peso molecolare: composti più solubili hanno maggiore capacità di dispersione, al contrario, composti meno solubili hanno maggiore tendenza ad associarsi alle particelle sospese nell’acqua, quindi ad essere inglobati nei sedimenti.

Gli IPA come inquinanti acquatici Gli idrocarburi provenienti dal catrame sono caratterizzati da un elevato rapporto fenantrene/antracene, cosa che non si rileva nel particolato atmosferico. Il rapporto fluorantene/pirene è di solito 1 o minore di 1. Alta concentrazione di indeno[1,2,3,cd]pirene e benzo[ghi]perilene rispetto al benzo[a]pirene, sono indicative di inquinamento da emissioni urbane per combustione. Alcuni esempi: Il fenantrene è 20 volte più solubile dell’antracene, quindi tenderà meno ad essere adsorbito sulle particelle, e quindi a sedimentare. Il benzo[a]pirene è più fotoreattivo del benzo[e]pirene, perciò potrà subire con maggiore facilità un processo di fotodegradazione negli strati superficiali dell’acqua, maggiormente esposti alla radiazione solare.

Effetti Tossici Idrocarburi Policiclici Aromatici  TOSSICITA’ ACUTA  Non è rilevante  ppm sui microrganismi acquatici  Inibiscono la divisione cellulare  Aumentano i costi metabolici - diminuzione crescita  TOSSICITA’ CRONICA  Immunotossicità  Mutagenicità (positività ai test di Ames per BaP)  Cancerogenicità  Fotosensibilizzazione

Effetti Tossici Idrocarburi Policiclici Aromatici CANCEROGENICITA’ Maggiore per i composti a 4 o 5 anelli benzilici Determinante è l’attivazione metabolica con formazione di metaboliti più attivi (epossidi) Legame covalente tra metaboliti e DNA cellulare BaP, B(a)A, D(a,h)A, B(b)F, B(k)F, B(j)F appartengono alla classe 2 dello IARC BaP è cancerogeno indipendentemente dalla via di somministrazione

Trasformazioni metaboliche del benzo[a]pirene La prima trasformazione è la epossidazione nelle posizioni 7,8, le più reattive, che rappresentano la cosiddetta regione K. Benzo[a]piren-7,8-ossido L’epossido subisce un attacco nucleofilo da parte dell’acqua, con formazione di un diolo, più idrosolubile e quindi più facilemente eliminabile. Benzo[a]piren-7,8-diidro-7,8-diolo Una parte delle molecole del diolo vengono ulteriormente epossidate regio- e stereoselettivamente. Si ritiene che sia questo diolo epossido la specie effettivamente cancerogena

Il derivato dell’IPA si lega al DNA Il diolo epossidico viene legato al DNA attraverso attacco nucleofilo, ad esempio da parte della adenina. L’attacco covalente del grosso residuo idrocarburico rappresenta un evidente danno per il DNA. Questo danno provoca delle mutazioni e, con le mutazioni, una maggiore probabilità di cancerogenesi.

CANCEROGENICITA’ Idrocarburi Policiclici Aromatici Meccanismo d’azione oncogena del BaP Meccanismo metabolico: a) trasporto al RE mediante una GH-S-transferasi b) metabolizzazione ad opera del CYP1A1 in diidrodiol-epossidi c) BP7,8-diol-9,10-epossido metabolita carcinogeno finale del BaP Legame covalente tra il metabolita e il DNA cellulare a) mutazione a livello degli oncogeni K-ras e p53 b) tessuti sensibili lingua, esofago, fegato, polmoni, pelle Anche il CYP1B1 è capace di attivare il BaP in diidrodiol - epossidi e si trova in tessuti steroidogeni (ovaio, mammella, utero ecc)

Gruppo 1 – cancerogeni per l’uomo Gruppo 2A – probabili cancerogeni per l’uomo (sostanze con limitata evidenza di cancerogenicità nell’uomo e evidenza sufficiente nell’animale) Gruppo 2B – agenti sospetti cancerogeni per l’uomo (sostanze come sopra ma con studi sperimentali assenti o inadeguati) Gruppo 3 – agenti non classificabili per la cancerogenità per l’uomo Gruppo 4 – agenti che probabilmente non sono cancerogeni per l’uomo Cancerogenicità: criteri di classificazione (IARC)

Polycyclic aromatic hydrocarbons in marine organisms from the Adriatic Sea, Italy. Perugini M., Visciano P., Giammarino A., Manera M., Di Nardo W., Amorena M. Chemosphere Jan;66(10): Polycyclic aromatic hydrocarbons in marine organisms from the Gulf of Naples, Tyrrhenian Sea. Perugini M., Visciano P., Manera M., Turno G.A. Lucisano A., Amorena M. J Agric Food Chem Mar 7;55(5):

Risultati PAHs Media ed intervallo di coonfidenza 95% della somma degli IPA (ng/gr grasso) durante la stagione estiva ed invernale a a b b

Golfo di Napoli

Distribuzione degli IPA nelle cozze campionate durante la stagione invernale e quella estiva

Polycyclic aromatic hydrocarbons in farmed rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) processed by traditional flue gas smoking and by liquid smoke flavourings. Visciano P, Perugini M, Conte F, Amorena M. Food Chem Toxicol May;46(5): doi: /j.fct Epub 2008 Jan 10. Review. Polycyclic aromatic hydrocarbons in fresh and cold-smoked Atlantic salmon fillets Polycyclic aromatic hydrocarbons in fresh and cold-smoked Atlantic salmon fillets P Visciano, M Perugini, M Amorena, A Ianieri Journal of Food Protection&# 174; 69 (5),

Il 19 agosto 2011 è stato pubblicato il Reg. UE 835/2011 che modifica il Reg. CE 1881/2006 per quanto riguarda i tenori massimi di Idrocarburi Policiclici Aromatici nei prodotti alimentari. Benzo[a]pirene Benzo (a)antracene Benzo(b)fluorantrene Crisene (7)È necessario introdurre nuovi tenori massimi per la somma delle quattro sostanze (IPA4) benzo(a)pirene, crisene, benzo(a)antracene e benzo(b)fluorantene e mante­nere nel contempo un tenore massimo separato per il benzo(a)pirene. (8) Un tale sistema consentirebbe di mantenere il tenore di IPA negli alimenti a livelli non preoccupanti per la salute e fornirebbe la possibilità di controllare la quantità di IPA nei campioni in cui non è individuabile il benzo(a)pirene ma sono presenti altri IPA. (9) Il tenore massimo separato per il benzo(a)pirene è man­tenuto al fine di garantire la comparabilità di dati prece­denti e futuri. Dopo un certo periodo di applicazione della presente modifica e in base ai nuovi dati che sa­ranno generati in futuro è opportuno rivalutare la necessità di mantenere un tenore massimo separato per il benzo(a)pirene

Inquinanti organici PoliClorurati Bifenili La reazione produce una miscela di 209 congeneri Il benzene, pur essendo molto stabile, ad alte temperature può scindere i legami C-H. In questo modo si producono industrialmente difenili scaldando il benzene a 750°C in presenza di Pb come catalizzatore I difenili vengono fatti reagire con Cl2 in presenza di FeCl3 (cloruro ferrico) per ottenere difenili policlorurati. Dalla fine degli anni '50 è stato prodotto oltre un milione di tonnellate di PCB.

PoliClorurati Bifenili  Si presentano come liquidi oleosi, trasparenti, viscosi  all’aumentare del Cl  K aw K oc K ow  K oc  K ow Punto di ebollizione fra 278 e 415C° (elevata stabilit à termica) Punto di ebollizione fra 278 e 415C° (elevata stabilit à termica) Resistenti agli Acidi ed Alcali, non corrosivi Resistenti agli Acidi ed Alcali, non corrosivi

PoliClorurati Bifenili Principali Impieghi

Assorbimento enterico (superiore 90% per 76 e 126) LatteFeci Passaggio per via linfatica Distribuzione Tess.adiposo Cervello FEGATO P450, ossidazione in posizione para e sull’anello benzenico meno clorurato Metaboliti polari escreti Urine PoliClorurati Bifenili- Tossicocinetica

I PCB hanno una spiccata capacità di bioamplificazione: la concentrazione di PCB presenti nelle uova dei gabbiani reali che vivono nei Grandi Laghi americani supera di 5000 volte quella presente nel fitoplancton BIOAMPLIFICAZIONE DEI PCB Benchè il loro uso aperto sia bandito in occidente (dagli anni ‘70) il carico ambientale dei PCB continua ad essere riciclato tra acqua, atmosfera e suolo, entrando a far parte delle catene trofiche

Studi condotti su popolazioni umane particolarmente esposte come quelle che mangiano pesce pescato nei Grandi Laghi Americani) dimostrano effetti cronici notevoli dei PCB a seguito di esposizione prenatale TOSSICITÀ CRONICA DEI PCB nascita prematura, sottopeso e circonferenza cranica ridotta a sette mesi correlazione tra livelli di PCB e deficit di memoria visiva a quattro anni correlazione tra esposizione prenatale e deficit di capacità verbali e mnemoniche Inoltre i PCB sono pericolosi perché danno origine a molecole diossinosimili: i dibenzofurani, che possono essere altamente cancerogeni

PoliClorurati Bifenili- TOSSICITA’ (2A)  PCB diossina simile ( )  PCB non diossina simile  A livello epatico: Induzione del CYP2B; ipertrofia, steatosi, necrosi.  Neurotossicità (riduzione dei livelli di dopamina; alterazione dell’omeostasi del Ca) con riduzione della capacità di apprendimento  Immunotossicità (mancata degranulazione dei neutrofili)  Azione estrogenica o  Alopecia e cloracne (fenomeni acuti)

Assessment of Edible Marine Species in the Adriatic Sea for Contamination from Polychlororinated Biphenyls and organochlorine Insecticides Perugini M., Giammarino A., Olivieri V., Di Nardo W., Amorena M. Journal of Food Protection, (2006) Vol 69, n°5, “Polychlorinated biphenyls and organochlorine pesticide levels in tissues of Caretta caretta from the Adriatic Sea”. Perugini M., Giammarino A., Olivieri V., Guccione S., Lai OR., Amorena M. Diseases of Aquatic Organisms (2006) 71:2, Levels of polychlorinated biphenyls and organochlorine pesticides in some edible marine organisms from the Central Adriatic Sea Levels of polychlorinated biphenyls and organochlorine pesticides in some edible marine organisms from the Central Adriatic Sea M Perugini, M Cavaliere, A Giammarino, P Mazzone, V Olivieri, M Amorena Chemosphere (2004) 57 (5), PCB concentrations in freshwater wild brown trouts ( Salmo trutta trutta L) from Marche rivers, Central Italy PCB concentrations in freshwater wild brown trouts ( Salmo trutta trutta L) from Marche rivers, Central Italy A Piersanti, M Amorena, M Manera, T Tavoloni, C Lestingi, M Perugini Ecotoxicology and environmental safety (2012) 84, 355-9

Risultati PCBs