Gli agenti mutageni

GLI AGENTI MUTAGENI

I mutageni sono quegli agenti che causano delle mutazioni o delle alterazioni a carico del materiale genetico, danneggiando così quell'insieme codificato di informazioni che è presente in ogni cellula e che è responsabile dei vari processi biochimici e della trasmissione dei caratteri ereditari.

Le sostanze mutagene possono agire essenzialmente in tre modi:

provocando dei cambiamenti nella composizione chimica del DNA,

determinando delle alterazioni del riarrangiamento fisico di questa macromolecola

causando la fusione o la perdita di interi cromosomi.

In alcuni casi, l'azione dei mutageni non comporta alcun effetto negativo, in quanto colpisce quella parte del DNA che non è attiva; infatti pur avendo ogni cellula un corredo genico completo, gran parte dei geni non svolgono alcuna funzione effettiva, per cui non si manifestano conseguenze a carico della salute. per fare un esempio, se la mutazione colpisce il gene che regola la produzione di proteine per lo sviluppo delle unghie presente in una cellula dello stomaco, sicuramente la salute dell'individuo non ne risente in quanto quel gene è inattivo (in quel sito: lo stomaco ); abbiamo quindi a che fare con una mutazione silente.

Bisogna anche sottolineare il fatto che ogni cellula possiede dei meccanismi interni che provvedono alla riparazione del DNA e che permettono di correggere la maggior parte delle mutazioni prima che possano arrecare un qualsiasi tipo di danno all'organismo. Se le mutazioni colpiscono proprio questi meccanismi, come precedentemente spiegato, allora il numero delle mutazioni che può subire il genoma di un individuo aumenta enormemente.

L'esposizione agli agenti mutageni può determinare la comparsa di difetti genetici ereditari e qualche volta può causare l'insorgenza dei tumori.

Come per le sostanze cancerogene, non è possibile attribuire ai mutageni un valore limite di concentrazione sotto il quale vi è la garanzia assoluta di non correre rischi, in quanto l'azione di queste sostanze può manifestarsi anche in seguito all'assunzione (per via aerea o alimentare) di una singola dose a bassissima concentrazione.

CLASSIFICAZIONE DEGLI AGENTI MUTAGENI

Per quanto riguarda la potenziale mutagenicità delle sostanze, l'Unione Europea distingue tre diverse categorie:

1. Alla prima appartengono le sostanze sicuramente mutagene per l'uomo;

2. Alla seconda quelle che si comportano similmente ai mutageni umani sulla base degli studi condotti sugli animali;

3. Alla terza appartengono quelle sostanze per le quali gli studi hanno dato risultati preoccupanti, ma non sufficienti ad iscriverle alla seconda categoria.

TIPOLOGIE DI MUTAGENI

L' importante differenza tra mutageni fisici e chimici è che i primi agiscono indipendentemente dall'organismo; i mutageni chimici invece possono avere effetti diversi in funzione del sistema biologico che intaccano. Mentre una radiazione, infatti, colpisce direttamente il materiale genetico, un composto chimico può interagire con altre molecole (enzimi, metaboliti, specie reattive) presenti nella cellula e ne possono variare le caratteristiche.

MUTAGENI CHIMICI DIRETTI

(dati raccolti dall'A.R.P.A. - Associazione Regionale Prevenzione e ambiente-)

Verranno analizzati in particolare i comportamenti dei mutageni evidenziati

Agiscono in modo radicalico, quindi non necessitano di particolari condizioni per svolgere la loro funzione mutagena.

MUTAGENI CHIMICI INDIRETTI

I mutageni riportati in tabella agiscono solo in presenza di enzimi che attivano la loro funzione.

MUTAGENI FISICI(onde)

I mutageni riportati in tabella agiscono indipendentemente dal tipo di organismo che colpiscono.

PRINCIPALI MUTAGENI DELL'AMBIENTE

I seguenti mutageni comportano degli effetti anche sull'uomo in quanto è costante, nel quotidiano, la possibile iterazione dell'uomo con ambienti in cui sono presenti i seguenti agenti.

GLI EFFETTI DEGLI AGENTI MUTAGENI

Questo paragrafo descrive le caratteristiche di due diffusi agenti mutageni: radiazioni e piombo.

LE RADIAZIONI

ionizzanti o non ionizzanti.

L'effetto biologico delle onde elettromagnetiche dipende essenzialmente dalla loro intensità e dalla loro frequenza. Di conseguenza lo spettro elettromagnetico può essere suddiviso in due tipologie principali: le radiazioni ionizzanti (per esempio i raggi X e gamma) e quelle non ionizzanti, come le onde radio e le microonde . La linea di demarcazione tra i due tipi di radiazione si colloca all'interno delle frequenze dell'ultravioletto, sicché le radiazioni infrarosse e parte dell'ultravioletto rientrano nelle radiazioni non ionizzanti, mentre la componente superiore della radiazione ultravioletta fa già parte di quelle ionizzanti. Fra i due tipi di radiazione c'è una differenza fondamentale. Le radiazioni si differenziano fra loro per la diversa capacità che hanno di interagire con gli atomi e le molecole che compongono la materia. La forza delle radiazioni potrebbe essere

paragonata all'impatto di un meteorite su un pianeta. In un caso (radiazioni ionizzanti) a causa dell'impatto con il meteorite dal pianeta si staccherebbero rocce e terra, mentre nell'altro (radiazioni non ionizzanti) esso provocherebbe soltanto un terremoto.

DISTINZIONE DAL PUNTO DI VISTA FUNZIONALE TRA RADIAZIONI IONIZZANTI E NON IONIZZANTI

Le radiazioni ionizzanti (IR - Ionizating Radiation): sulla base delle loro caratteristiche di ionizzare (staccare dalla loro struttura singoli elettroni), possono rompere dei legami chimici di molecole del nostro corpo o creare in esso sostanze particolarmente reattive, che a loro volta possono causare danni rilevanti al sistema biologico, ed è infatti risaputo che anche piccole dosi di raggi ultravioletti o radiazioni ionizzanti (radioattività) possono determinare patologie anche molto gravi come i tumori della pelle o la leucemia.

Le radiazioni non ionizzanti (NIR - Non Ionizating Radiation): le radiazioni non ionizzanti, invece, anche in presenza d'intensità di campo assai elevate non sono in grado di ionizzare (staccare dalla loro struttura singoli elettroni) le molecole di cui è costituito il nostro corpo. Il principale effetto che riescono a produrre sulle molecole è quello di farle oscillare producendo attrito e di conseguenza calore (come accade ad esempio in un forno a microonde): il riscaldamento è proprio l'effetto principale delle radiazioni non ionizzanti.

EFFETTO BIOLOGICO DELLE RADIAZIONI

RADIAZIONI IONIZZANTI

Gli effetti biologici delle radiazioni ionizzanti costituiscono l'insieme di effetti osservati quando le radiazioni ionizzanti interagiscono con i tessuti viventi, trasferendo la loro energia alle molecole che costituiscono le strutture cellulari. Come risultato di tale interazione, le funzioni della cellula possono essere temporaneamente o permanentemente danneggiate, oppure la cellula può essere completamente distrutta. La gravità del danno dipende dal tipo e dalla dose di radiazione, dalla velocità a cui la dose è stata assorbita e dalla sensibilità alle radiazioni del tessuto interessato. Benché gli effetti delle radiazioni ionizzanti siano cumulativi, una dose elevata di radiazioni, emessa rapidamente, può a volte differire, nei danni prodotti, da una stessa dose, liberata lentamente. L'esposizione protratta è, infatti, meglio tollerata poiché alcuni dei danni possono essere riparati da appositi sistemi cellulari, quando l'esposizione è ancora in corso. Se la dose è, tuttavia, sufficiente a provocare effetti clinici gravi, la riparazione può comunque non essere sufficiente. L'esposizione a dosi di radiazioni, insufficienti a causare la distruzione delle cellule, può comunque indurre modificazioni cellulari che possono avere effetti clinici rilevabili solo dopo alcuni anni.

Effetti acuti

Dosi elevate di radiazioni su tutto il corpo provocano un caratteristico schema di lesioni. Le dosi sono misurate in gray: un gray (Gy) è uguale alla quantità di radiazione che libera l'energia di un joule per un kilogrammo di materia. Un'esposizione a dosi maggiori di 40 Gy danneggia gravemente il sistema vascolare dell'uomo, causando edema cerebrale, shock, disturbi neurologici e morte entro 48 ore. L'esposizione di tutto il corpo a dosi da 10 a 40 Gy causa danni vascolari meno gravi, ma provoca la perdita di liquidi ed elettroliti nello spazio intracellulare e nel canale digerente; la morte avviene entro 10 giorni, come conseguenza dello squilibrio liquido ed elettrolitico, della distruzione del midollo osseo e di eventuali infezioni. L'assorbimento nell'uomo di dosi da 15 a 10 Gy provoca gravi lesioni al midollo osseo, che portano a infezione ed emorragie; la morte, se sopravviene, può essere attesa da 4 a 5 settimane dopo l'esposizione e in genere colpisce circa la metà dei pazienti che sono stati colpiti al midollo osseo. Gli effetti di queste dosi relativamente basse possono, talvolta, essere curati in modo soddisfacente.

L'assorbimento accidentale di radiazioni da parte di piccole parti del corpo rappresenta la forma di esposizione più comune e provoca un danno localizzato. I danni ai vasi sanguigni delle aree esposte causano disturbi alla funzione dell'organo e, a dosi maggiori, necrosi (morte localizzata dei tessuti) e cancrena (o gangrena).

Effetti ritardati

Gli effetti ritardati non maligni delle radiazioni ionizzanti si manifestano in molti organi (soprattutto midollo osseo, reni, polmoni e cristallino dell'occhio) sotto forma di modificazioni degenerative e di danneggiamento delle funzioni. L'effetto ritardato più importante dell'esposizione a radiazioni è, tuttavia, l'aumento dell'incidenza delle forme di cancro e leucemia che colpiscono naturalmente i soggetti non esposti. Aumenti statisticamente significativi di leucemia e di cancro alla tiroide, al polmone e alla mammella sono stati dimostrati con certezza solo in popolazioni esposte a dosi relativamente alte (maggiori di 1 Gy). Effetti non specifici di diminuzione della durata di vita, suggeriti dai risultati di esperimenti su animali di laboratorio, non sono stati ancora dimostrati nell'uomo.

RADIAZIONI NON IONIZZANTI

Le radiazioni da radio-frequenze, da sorgenti come linee ad alta tensione, radar, reti di comunicazione e forni a microonde, non sono considerate pericolose, se non a dosi altissime, in grado di causare bruciature, cataratta, sterilità temporanea e altri effetti nocivi. Con la diffusione nell'ambiente di un numero sempre maggiore di strumenti che emettono questo tipo di radiazioni, i possibili effetti di un'esposizione a lungo termine a bassi livelli di radiazioni non ionizzanti hanno cominciato a essere oggetto di indagine di numerose ricerche scientifiche (soprattutto per la mutagenesi).

IL PIOMBO

Il piombo è un elemento metallico denso, con colore grigio-bluastro, di simbolo Pb e numero atomico 82; appartiene al gruppo IVA (o 14) della tavola periodica.

Probabilmente uno dei più antichi metalli conosciuti, il piombo veniva utilizzato dai romani per costruire tubi per la distribuzione di acqua; molto usate erano anche le leghe con lo stagno.

Fonde a temperatura relativamente bassa (300-350°C),è pochissimo solubile in acqua, la sua malleabilità ne fa uno dei metalli più utilizzati fin dalla antichità. Il piombo è un minerale in traccia altamente tossico. Negli ultimi anni l'avvelenamento da piombo per gli esseri umani ha cambiato provenienza ma ha probabilmente aumentato la sua estensione.

l piombo è un metallo pesante che può rendersi responsabile di contaminazione ambientale e consequenzialmente trasferirsi nella catena alimentare causando fenomeni di tossicità acuta e cronica in soggetti che si alimentano con cibi contaminati. La presenza del piombo negli ecosistemi varia a seconda dell'area geografica considerata; la sua diffusione è minore nelle zone rurali rispetto a quelle urbane ed è comunque condizionata dalla presenza di eventuali fonti di emissione, dalla composizione del terreno e dalla presenza di inquinamento atmosferico. Soltanto una piccola quantità di piombo è presente nell'ambiente per cause naturali: la maggior parte deriva da fenomeni d'inquinamento originati da varie attività umane quali la produzione metallurgica e metalmeccanica, la produzione di vernici e smalti per ceramiche, la fabbricazione di leghe metalliche, la produzione di sostanze metallorganiche, l'inquinamento dei mezzi di trasporto a combustione. L'esposizione dell'uomo non si limita solamente ai cibi ma si va a sommare alla possibile contaminazione procurata da vari oggetti contenenti piombo in quantità non ammesse (p. es. condutture in piombo, tinture per capelli, ceramiche, contenitori per il vino, ecc
Il corpo umano può tollerare una dose massima di piombo che va da 1 a 2 milligrammi senza intossicarsi (un chilo di cibo contaminato dal piombo, con un rapporto di 1 parte per milione, contiene un milligrammo di piombo. Ciò non lascia un largo margine di sicurezza).

Il piombo può essere introdotto nell'organismo attraverso 3 vie :

- inalatoria

- orale

- cutanea

Siti di azione del piombo:

Il piombo che si ritrova negli alimenti è sottoforma di sali ed ossidi e di conseguenza viene assorbito soltanto in piccola parte dall'uomo (fino al 10%). La tossicità causata dal piombo può essere acuta e cronica. Le forme acute di intossicazione sono rare e si caratterizzano per sintomi a carico dell'apparato gastro-enterico (nausea, vomito, diarrea), emopoietico (anemia) e nervoso (convulsioni). I fenomeni di tossicità cronica si manifestano principalmente attraverso una forma anemica. Questa è causata dal danno diretto generato dal tossico nei confronti dei globuli rossi circolanti nonché dalla sua azione deleteria a carico dell'attività emopoietica del midollo osseo. Sono possibili anche effetti tossici a carico del sistema nervoso (ipercinesia Comportamento motorio quantitativamente eccessivo, aggressività, deterioramento mentale, paralisi) e danni a livello renale. Tutte le classi di persone sono sensibili all'azione dannosa del piombo, tuttavia i soggetti giovani e il feto di donne gravide sembrano essere maggiormente recettivi e possono presentare disturbi dello sviluppo nervoso e ridotte capacità di apprendimento.

COME SAPERE SE IN UN DETERMINATO AMBIENTE O ORGANISMO VI SONO AGENTI MUTAGENI CON IL  RISCHIO DI CONTRARRE MUTAZIONI?