L’uomo, i viventi, l’ambiente Luca Fiorani L’uomo, i viventi, l’ambiente Lezione 8 Rischio, tossicologia e salute umana

Rischi e pericoli Il rischio è la possibilità di subire un danno a causa di un pericolo che può provocare una lesione, una malattia, una perdita economica o un danno ambientale Il rischio è espresso in termini di probabilità (0-1) La valutazione del rischio usa dati, ipotesi e modelli per stimare la probabilità di un danno – a salute, società, ambiente – come risultato dell'esposizione a un pericolo 2

Rischi e pericoli I principali tipi di rischio sono: rischi culturali: condizioni di vita non sicure (fumo) rischi chimici: sostanze chimiche dannose in aria, acqua, cibo rischi fisici: radiazioni, rumore, terremoti… rischi biologici da patogeni (virus, batteri, parassiti…), allergeni e animali (api, serpenti…) 3

Rischi e pericoli Il fumo uccide 5 milioni di persone all'anno 419 mila fumatori attivi e 30-60 mila fumatori passivi muoiono all'anno negli Stati Uniti (Italia: 70 mila) Il tabacco costa 70-100 miliardi di $ all'anno negli Stati Uniti 4

Tossicologia La tossicità è la misura di quanto dannosa sia un agente e dipende da: dose (quantità ingerita, inalata o assorbita) durata dell'assunzione frequenza dell'esposizione età della persona esposta funzionalità del sistema di detossificazione (fegato, polmoni, reni) 5

Tossicologia La risposta indica tipo e quantità di danno alla salute conseguente all'esposizione all'agente: un effetto acuto è una reazione rapida (dalla vertigine alla morte) un effetto cronico è una conseguenza che dura a lungo (danni a un organo) Dose e risposta dipendono anche da: bioaccumulo biomagnificazione 6

Tossicologia Il bioaccumulo è l'aumento della concentrazione di una sostanza in un tessuto a un livello più alto di quello atteso La biomagnificazione è un processo in cui i livelli di una sostanza tossica aumentano nei passaggi della rete trofica 7

Tossicologia Tracce di sostanze tossiche possono non essere pericolose Anche l'acqua in eccesso può essere mortale (encefalopatia iponatriemica, Maratona di Boston 2002, 15 litri in 5-6 ore) Quanta esposizione a una sostanza causa una risposta dannosa? Non è detto che le sostanze naturali non siano dannose e quelle sintetiche lo siano (chiedete a Socrate…) 8

Tossicologia Per determinare la tossicità si procede a: studio dei casi (su persone che presentano effetti avversi dopo l'esposizione) indagini di laboratorio (su animali test, per determinare tempo di residenza, tossicità, organo colpito, tipo di danno…) epidemiologia (studi di popolazioni esposte ad agenti pericolosi o a malattie) 9

Tossicologia La curva dose-risposta mostra gli effetti di un agente, ottenuti con esperimenti controllati su un gruppo di test e un gruppo di controllo (simili) I risultati ad alte dosi sono estrapolati a basse dosi I valori sono estrapolati agli esseri umani Si calcola la dose letale per il 50% degli individui Per il modello lineare dose-risposta, qualsiasi dose presenta un certo rischio Per il modello dose soglia-risposta, sotto una dose soglia non c'è alcun effetto dannoso rilevabile 10

Tossicologia 11

Tossicologia Gli studi dei casi forniscono solo indicazioni L'epidemiologia può stabilire associazioni forti, moderate, deboli o non statisticamente significative tra rischio e salute I test sugli animali richiedono 2-5 anni, costano 200 mila-2 milioni di $, sono criticati dagli animalisti e comportano l'incertezza legata all'estrapolazione agli umani Tutti i metodi tossicologici sono limitati: gli standard permessi per l'esposizione sono stabiliti a 1/100 o 1/1000 degli effetti dannosi stimati 12

Tossicologia 13

Rischi chimici Le sostanze chimiche tossiche possono risultare fatali Le sostanze chimiche pericolose causano un danno perché: sono infiammabili o esplosive irritano o danneggiano pelle e polmoni interferiscono o prevengono la capacità di assumere e distribuire ossigeno (asfissianti) inducono reazioni allergiche del sistema immunitario (allergeni) 14

Rischi chimici Gli agenti mutageni (sostanze chimiche o radiazioni) causano mutazioni del DNA (trasferibili alla prole se colpiscono i gameti) Gli agenti teratogeni (sostanze chimiche, radiazioni o virus) colpiscono l'embrione Gli agenti cancerogeni (sostanze chimiche, radiazioni o virus) provocano tumori: fumo (30-40%) dieta (20-30%) esposizione occupazionale (5-15%) inquinamento ambientale (1-10%) 15

Rischi chimici Passano 10-40 anni tra l'esposizione a un agente cancerogeno e la manifestazione dei sintomi Non ci sono livelli di soglia per gli agenti mutageni, teratogeni e cancerogeni: la sola esposizione di sicurezza è 0 16

Rischi chimici L'esposizione a lungo termine ad agenti tossici disturba i sistemi immunitario, nervoso ed endocrino Sostanze chimiche, virus e radiazioni rendono il sistema immunitario più debole di fronte agli attacchi di allergeni, virus, batteri e protozoi Alcune sostanze chimiche sono neurotossine 17

Rischi chimici Altre sostanze interferiscono con gli ormoni o imitandoli o bloccandoli 18

Rischi chimici "I tossicologi conoscono molto su poche sostanze chimiche, poco su molte sostanze e quasi niente sulla maggior parte" (Joseph V. Rodricks, esperto ambientale) Delle 72 mila sostanze in commercio: il 2% è stato testato per valutare se sia cancerogeno, teratogeno o mutageno il 10% è stato analizzato per la tossicità Ogni anno si introducono nel mercato 1000 nuove sostanze Solo lo 0.5% delle sostanze è regolamentato 19

Rischi chimici Le leggi considerano innocue le sostanze fino a prova contraria Non c'è abbastanza denaro, personale, strumentazione e animali test per studiare tutte le sostanze È troppo difficile e costoso analizzare l'effetto combinato e l'interazione di varie sostanze chimiche Il principio di precauzione suggerisce di prevenire l'inquinamento: chi introduce una nuova sostanza dovrebbe provare a sue spese che è innocua 20

Pericoli fisici: terremoti ed eruzioni vulcaniche Nelle rocce si può creare una frattura (faglia) con rilascio di energia (anche per successivi scorrimenti) che provoca terremoti e tsunami 21

Pericoli fisici: terremoti ed eruzioni vulcaniche Possiamo ridurre i danni dei terremoti: esaminando le serie storiche facendo misure geologiche stabilendo standard di costruzione cercando di predire i terremoti 22

Pericoli fisici: terremoti ed eruzioni vulcaniche In un vulcano attivo il magma raggiunge la superficie attraverso un cratere o una fenditura rilasciando nell'ambiente materiale piroclastico, lava e gas Non tutto è negativo: fertilità del suolo Possiamo ridurre i danni dei vulcani con: analisi della storia di un'area vulcanica pianificazione del territorio previsione delle eruzioni (fenomeni che le precedono, come il cambiamento dei gas emessi) piani di evacuazione 23

Rischi biologici: malattie nei paesi sviluppati e in quelli in via di sviluppo Una malattia non trasmissibile non è causata da organismi e non può passare da una persona all'altra (malattie cardiovascolari) Una malattia trasmissibile è causata da un organismo e può passare da una persona all'altra (influenza) Gli agenti infettivi, detti patogeni, sono trasportati da aria, acqua, cibo, fluidi corporei e da vettori (trasportatori non umani come gli insetti) Ogni anno nei paesi in via di sviluppo 11 milioni di bambini sotto i 5 anni muoiono di infezioni 24

Rischi biologici: malattie nei paesi sviluppati e in quelli in via di sviluppo L'80% delle malattie nei paesi in via di sviluppo deriva da acqua potabile e sistemi sanitari Nel 1998, le sette infezioni più mortali sono state: infezioni respiratorie acute (3.7 milioni) AIDS (2.5 milioni) malattie diarroiche (2.5 milioni) malaria (1.5-2.7 milioni) tubercolosi (2 milioni) morbillo (1 milione) epatite B (1 milione) 25

Rischi biologici: malattie nei paesi sviluppati e in quelli in via di sviluppo Le malattie virali includono: influenza (trasmessa da fluidi corporei o immissione aerea) ebola (trasmessa da fluidi corporei) rabbia (trasmessa da cani e altri animali) AIDS (trasmessa da fluidi corporei) I virus si adattano geneticamente in modo rapido Gli ufficiali sanitari temono un nuovo ceppo di influenza (Spagnola, 20-30 milioni di morti) AIDS: 34 milioni di infetti, 2 milioni di morti all'anno 26

Rischi biologici: malattie nei paesi sviluppati e in quelli in via di sviluppo Le malattie virali riducono la resistenza del corpo ad altre infezioni Esistono pochi antivirali L'arma più efficace è il vaccino Vaiolo: il vaccino è stato introdotto da Edward Jenner nel 1796 e la malattia è stata dichiarata sradicata dall'OMS nel 1979 27

Rischi biologici: malattie nei paesi sviluppati e in quelli in via di sviluppo La comparsa di malattie infettive spesso avviene per un cambiamento dell'ambiente fisico, sociale o biologico dei serbatoi di malattie, dei vettori che le trasportano o degli ospiti per le nuove popolazioni La zanzara tigre (febbre dengue) nel 1985 è stata portata accidentalmente negli Stati Uniti La migrazione verso aree urbane aumenta la diffusione di tubercolosi, colera e malattie trasmesse sessualmente 28

Rischi biologici: malattie nei paesi sviluppati e in quelli in via di sviluppo La migrazione verso aree non abitate espone a nuove malattie L'aumento di malattie tropicali nei paesi in via di sviluppo potrebbe essere legata a perdita di biodiversità e deforestazione (mancato controllo dei vettori) Anche i cambiamenti climatici possono influire sulla diffusione delle infezioni, come nel caso del riscaldamento delle acque durante El Niño e della conseguente proliferazione di copepodi vettori del colera (5 mila morti nel 1991) 29

Rischi biologici: malattie nei paesi sviluppati e in quelli in via di sviluppo I disastri naturali (inondazioni, terremoti, frane e uragani) possono diffondere gli organismi che causano le malattie Le inondazioni sono particolarmente pericolose perché possono contaminare le riserve d'acqua I terremoti e le frane possono rilasciare nell'aria funghi e altri organismi infettivi del suolo Gli uragani possono trasferire i vettori di malattie dalle aree tropicali a quelle temperate 30

Rischi biologici: malattie nei paesi sviluppati e in quelli in via di sviluppo Il 45% della popolazione vive in regioni in cui è presente la malaria Si stimano: 300-500 milioni di infettati 270-480 milioni di nuovi casi all'anno 1.5-2.7 milioni di morti all'anno 31

Rischi biologici: malattie nei paesi sviluppati e in quelli in via di sviluppo La malaria è causata da quattro specie di protozoi del genere Plasmodium È trasmessa quando una femmina non infetta delle 60 specie di zanzara del genere Anopheles punge una persona infetta, ingerisce il sangue e punge una persona non infetta Il Plasmodium si moltiplica nel fegato e nel sangue La malaria può essere trasmessa anche con trasfusioni o scambi di siringa 32

Rischi biologici: malattie nei paesi sviluppati e in quelli in via di sviluppo 33

Rischi biologici: malattie nei paesi sviluppati e in quelli in via di sviluppo Il ciclo si ripete fino a: sviluppo dell'immunità cura morte Negli anni '50 e '60 la diffusione è stata fermata (prosciugamenti, insetticidi e farmaci) Negli anni '70 la malaria è ricomparsa a causa della resistenza genetica di protozoi e zanzare La lotta è più difficile del previsto (si pensa anche a modificare geneticamente la zanzara) 34

Rischi biologici: malattie nei paesi sviluppati e in quelli in via di sviluppo L'approccio migliore è la prevenzione: aumento del flusso d'acqua nelle irrigazioni (prevenzione dello sviluppo delle larve) uso di zanzariere bagnate di insetticida non tossico allevamento di pesci che si nutrono di larve taglio della vegetazione coltivazione di piante che assorbono l'acqua 35

Rischi biologici: malattie nei paesi sviluppati e in quelli in via di sviluppo Nei paesi industrializzati diminuiscono le malattie infettive dei bambini e aumentano le malattie croniche degli adulti Le cause di morte negli Stati Uniti nel 1996 erano: 39% attacchi cardiaci e colpi apoplettici 24% cancro 5% malattie infettive (polmonite, influenza e AIDS) 4% incidenti (di cui la metà automobilistici) Quasi i 2/3 derivano da malattie croniche: sarebbe meglio prevenire (il 95% del denaro è speso per curare) 36

Rischi biologici: malattie nei paesi sviluppati e in quelli in via di sviluppo Potremmo ridurre diffusione e incidenza delle malattie infettive: aumentando la ricerca sulle malattie tropicali combattendo sovrappopolazione, acqua non sicura, sanità inadeguata, malnutrizione e povertà monitorando l'apparire delle malattie non usando antibiotici per infezioni minori educando all'uso degli antibiotici (prendere tutti quelli prescritti) non usando antibiotici che hanno causato una resistenza genetica 37

Rischi biologici: malattie nei paesi sviluppati e in quelli in via di sviluppo prendendo solo gli antibiotici prescritti riducendo l'uso di antibiotici per il bestiame promuovendo programmi contro le infezioni nelle strutture sanitarie (lavarsi le mani) riducendo l'uso di pesticidi finanziando lo sviluppo di vaccini combattendo il riscaldamento globale aumentando le cure mediche preventive nei paesi in via di sviluppo e in quelli sviluppati 38

Analisi del rischio L'analisi del rischio richiede: identificazione del pericolo valutazione del rischio analisi comparativa del rischio gestione del rischio comunicazione del rischio La valutazione del rischio comporta: determinazione dei tipi di rischio stima della probabilità di ciascun rischio quantificazione delle persone esposte e di quelle che subiranno un danno serio 39

Analisi del rischio Es. di analisi comparativa del rischio (consulenti EPA e cittadini) Gli scienziati non comunicano bene I media trasmettono peggio! Analisi rischio-beneficio 40

Analisi del rischio Il più grande rischio è la povertà Il secondo è lo stile di vita: non fumare -grassi/alcol e +frutta/verdura +esercizio e -peso +prudenza in auto non prendere troppo sole 41

Analisi del rischio L'affidabilità di un sistema tecnologico è il prodotto delle affidabilità tecnologica e umana Affidabilità tecnologica: progettazione attenta controllo della qualità manutenzione monitoraggio Affidabilità umana: più bassa e difficile da predire Gli elementi che possono fallire devono essere spostati dal lato umano a quello tecnologico 42

Analisi del rischio La valutazione del rischio è limitata e incerta (ad es. le valutazioni tossicologiche hanno limiti scientifici ed economici) Domande chiave: quanto sono affidabili i dati e i modelli per la valutazione del rischio? chi trae beneficio dal permesso di mantenere sostanze chimiche pericolose nell'ambiente? chi accorda questo permesso? dovremmo considerare di più i rischi a breve termine o quelli a lungo termine? 43

Analisi del rischio chi deve prendere questa decisione? dobbiamo determinare il rischio accettabile o minimizzare il danno (prevenzione)? chi deve eseguire l'analisi rischio-beneficio (governo, scienziati, cittadini)? dovremmo considerare gli effetti combinati di vari rischi? i livelli di rischio dovrebbero essere più alti per i lavoratori che per il pubblico? i lavoratori e le loro famiglie dovrebbero partecipare a questa decisione? 44

Analisi del rischio L'esposizione alle sostanze chimiche tossiche provoca: 25-35 mila morti di cancro all'anno tra i lavoratori 10-20 mila morti di cancro all'anno tra il pubblico I critici della valutazione del rischio sostengono che l'attenzione dovrebbe essere spostata sulla prevenzione e accusano le aziende di giocare sull'incertezza, piegando i risultati ai loro interessi La gestione del rischio comprende azioni amministrative, politiche ed economiche per ridurre un rischio con costi accettabili 45

Analisi del rischio La gestione del rischio comporta: decidere quali rischi valutare e gestire determinare in che ordine di priorità stimare l'affidabilità dell'analisi rischio-beneficio e della valutazione del rischio decidere quanto rischio è accettabile calcolare il costo per ridurre il rischio determinare l'effetto dei fondi limitati su questa riduzione elaborare, implementare, monitorare e comunicare al pubblico il piano di gestione del rischio 46

Analisi del rischio La nostra percezione del rischio è falsata: 1 morto su 50 motociclisti 1 morto su 300 fumatori (1 pacchetto al giorno) 1 morto su 5 mila automobilisti 1 morto su 5 milioni di passeggeri in aereo 1 morto su 300 milioni di bagnanti per squali 1 morto su 2 miliardi per tricloroetilene nell'acqua Ogni anno il 99.1% delle persone non muore La speranza di vita è in aumento 47

Analisi del rischio Il pubblico sovrastima il rischio di una tecnologia quando: è nuova e complessa (impianti nucleari, ingegneria genetica…) è percepita come involontaria (aereo rispetto ad auto) è vista come non necessaria (additivi per i cibi) comporta molti morti in pochi incidenti anziché ancor più morti ma diluiti nel tempo (centrali nucleari e a carbone) 48

Analisi del rischio implica una distribuzione del rischio non bilanciata (effetto nimby) è stata implementata senza coinvolgere la popolazione nel processo decisionale il suo uso non ha comportato una ricerca veritiera e una valutazione delle alternative 49

Fine della lezione… 50