METABOLITI REATTIVI DELL’OSSIGENO Anione superossido O2- Perossido di idrogeno H2O2 Radicale ossidrilico OH Cause: agenti fisici (radiazioni), sostanze chimiche, l’infiammazione, l’invecchiamento ischemia/riperfusione

NADPH ossidasi + O2 (fagocitosi)

Radicale ossidrilico OH radiolisi dell’acqua Reazione di Fenton: H2O2 + Fe2+  OH- + OH + Fe3+ Reazione di Haber-Weiss: O2- + Fe3+ O2 + Fe2+ OH- + OH + Fe3+ 2O2- + 2H+  O2 + H2O2

OH può agire su tutti i componenti della cellula: Lipidi perossidazione alterazione nella permeabilità delle membrane cellulari.

Proteine. Si formano, a livello delle proteine di membrana e non, ponti di solfuro, che le denaturano, causando alterazioni nella struttura e nella funzione e l’apertura di canali ionici. - S=S –

DNA. Reazioni con la timina producono rotture nel filamento di DNA

SOSTANZE TOSSICHE Azione diretta Azione indiretta Radicali liberi dell’O2 metaboliti Proteine, fosfolipidi

PIOMBO Bambini si contaminano mettendo in bocca oggetti verniciati con vernici al piombo (giocattoli, lettini…) Adulti si contaminano lavorando in fabbriche dove viene utilizzato il piombo (vernici, batterie…). Acqua per tubature, gas di scarico

Pb + -SH proteine

Mercurio minatori, lavoratori delle industrie utilizzanti il mercurio (es. plastica, fertilizzanti), fabbricanti di cappelli (una volta) consumatori di pesce contaminato da metilmercurio

effetti Sistema nervoso centrale (SNC): mercurio organico causa tremiti, disturbi mentali, riduzione del campo visivo, perdita dell’udito, disartria (difficoltà di parola). Rene: mercurio inorganico causa necrosi tubulare  oliguria  insufficienza renale.

RADIAZIONI radiazioni elettromagnetiche (propagano energia con velocità uguale a quella della luce); radiazioni corpuscolari (propagano energia mediante particelle atomiche o subatomiche fornite di alta velocità e quindi di energia cinetica).

spettro delle radiazioni elettromagnetiche

radiazioni corpuscolari: particelle  (costituite da 4 nuclei di elio con carica positiva), particelle  (elettroni, con carica negativa), protoni neutroni

sorgenti di radiazioni sorgenti naturali esterne: radiazioni cosmiche (sole) e terrestri (radiazioni naturali prodotte da sostanze radioattive presenti nella crosta terrestre, come uranio, torio, radio). sorgenti naturali interne: isotopi radioattivi dei vari elementi presenti in tutti gli organismi viventi (K40, C14). Le sostanze radioattive e gli isotopi perdono energia e massa emettendo radiazioni di vario tipo (decadimento nucleare): , , .

sorgenti artificiali: utilizzate per scopi scientifici, medici, industriali e bellici. L’esposizione ambientale deriva dallo sviluppo tecnologico (schermi dei televisori a colori, forni a microonde, telefoni cellulari), dalla ricaduta globale e dall’energia nucleare. L’esposizione medica è dovuta alle tecniche radiologiche di diagnosi e di terapia.

Onde radio e microonde effetti biologici delle onde radio (interazioni tra il campo elettromagnetico delle onde e quello prodotto dai tessuti): livello cerebrale, con alterazioni del comportamento e dei ritmi circadiani. tumori cerebrali e leucemie? nella popolazione vicino ai ripetitori di stazioni radio? effetti biologici delle microonde (tipo termico -surriscaldamento) occhi con alterazioni del cristallino (cataratta) testicolo con oligospermia.

Radiazioni infrarosse effetto termico (Energia < 1 eV) lesioni al cristallino con sviluppo di cataratta. I soffiatori di vetro sono le persone maggiormente esposte a queste radiazioni con conseguenti lesioni oculari.

Radiazioni ionizzanti E (energia > 10 eV) Atomo o molecola e- ione + unità di misura: rad (radiation absorbed dose) o il gray (100 rad). rad: energia effettivamente assorbita dal tessuto; dipende dalla natura della radiazione e dal tipo di tessuto biologico.

Raggi X e  Particelle α e β LET (linear energy transfer) Efficacia biologica relativa (EBR): dipende dal numero di ionizzazioni e dal percorso nel tessuto, aumenta con l’aumentare di LET e quindi è maggiore per  e  che non per X e .

Meccanismi d’azione delle radiazioni ionizzanti: livello molecolare: modo diretto (ionizzazione ed eccitazione di proteine o acidi nucleici) modo indiretto (radicali liberi dell’ossigeno, che derivano dalla radiolisi dell’acqua)

livello cellulare:

radiosensibilità Elevata (25-200 rad lesioni meno gravi, 300-800 rad lesioni gravi). I tessuti sensibili sono quelli a rapido rinnovamento come i linfonodi, il testicolo, l’ovaio, il midollo osseo, l’intestino tenue. Media (300-1000 rad lesioni meno gravi, 700-2000 rad lesioni gravi). I tessuti sensibili sono la cute, l’occhio, il sistema vascolare. Bassa (400-2000 rad lesioni meno gravi, 1200-4000 rad lesioni gravi). I tessuti sensibili sono quelli a lento rinnovamento come il polmone, il fegato, il rene.

Esposizione Esposizione lenta, cumulativa di tutto il corpo. Tale esposizione è data dalla radioattività naturale o trattamenti diagnostici. Panirradiazione acuta. L’esposizione improvvisa di tutto il corpo dà origine a sindromi diverse a seconda della dose della radiazione. Esposizione localizzata. Tale esposizione è dovuta in genere a trattamenti terapeutici.

Effetti: - acuti (necrosi dei tessuti processo infiammatorio acuto) - tardivi (cronici) tumori (danni genetici in cellule somatiche) complicanze non tumorali

TUMORI

complicanze non tumorali

stenosi e fibrosi: conseguenza di un processo infiammatorio in vari organi. malformazioni congenite derivano da danni genetici verificatisi nei gameti: microcefalia, riduzione della crescita, ritardo mentale, idrocefalo, cecità, spina bifida, palatoschisi ecc..

Radiazioni con lunghezza d’onda nel visibile Quando c’è l’oscurità completa, non maturano i neuroni della corteccia occipitale e dei corpi genicolati. Livelli intensi di illuminazione (eclissi, esplosioni nucleari, laser) causano lesioni retiniche. La luce nel visibile viene utilizzata per degradare la bilirubina nel caso di ittero neonatale. I neonati vengono esposti a lampade fluorescenti a luce blu (420-480 nmetri) in quanto la bilirubina essendo un composto giallo assorbe a 453 nmetri.

Radiazioni ultraviolette radiazioni eccitanti (Energia tra 1 e 10 eV): spostano in un atomo o in una molecola un elettrone dalla sua orbita in un orbita più esterna, senza allontanarlo come fanno le radiazioni ionizzanti. l’intensità delle radiazioni naturali che provengono dal sole dipende dall’altitudine, dalle coordinate geografiche, dalla stagione, dalle condizioni metereologiche. Sorgenti artificiali sono lampade, laser, apparecchi per saldatura.

effetto sulla cute degli UV effetto biochimico, in quanto trasformano il 7-deidrocolesterolo in vitamina D3. effetti molecolari con: denaturazione delle proteine e quindi inattivazione di enzimi formazione di dimeri di timina a livello del DNA perossidazione dei lipidi di membrana.

Conseguenze degli effetti inattivazione di batteri (sterilizzazione di ambienti e materiale con lampade a UV), inibizione della divisione cellulare, mutazioni, morte cellulare, tumore.

effetti sulla cute Immediati: (forte esposizione) scottature con eritema, flittene e dolore, seguite successivamente da ipercheratosi e desquamazione. esposizione graduale: processi di adattamento caratterizzati da ispessimento epidermico con ipercheratosi e iperpigmentazione. Tardivi: invecchiamento della cute e tumori (carcinoma basocellulare, carcinoma spinocellulare, melanoma).