Pesticidi e metalli pesanti: quando sono assieme cambiano obiettivo

Tra i metalli pesanti l’arsenico (As), piombo (Pb), cadmio (Cd) e mercurio (Hg) hanno gravi implicazioni sulla salute (Csavina et al. 2012; Sharma et al. 2014; Gupta et al. 2015a). Questi metalli hanno la primaria importanza per il loro significato fisiopatologico in quanto il loro bio-accumulo nei sistemi viventi può causare gravi danni agli organi vitali, in particolare i sistemi riproduttivi, il sistema nervoso e il tratto gastrointestinale (Sharma et al. 2014; Gupta et al. 2015b). Anche se l’esatto meccanismo della loro patogenicità non è pienamente noto, i rapporti di vari laboratori hanno indicato come l’esposizione di metalli pesanti o il loro accumulo eccessivo possa indurre la produzione di radicali liberi [specie reattive dell’ossigeno (ROS)] che portano allo stress ossidativo. I radicali liberi sono stati implicati nel danno al DNA, nell’ossidazione delle proteine ​​e nella perossidazione lipidica. Si ritiene che il cadmio e il piombo siano neurotossici inibendo l’enzima acetilcolinesterasi (AChE) nel sangue e nel cervello. I metalli pesanti producono tossicità formando complessi con composti cellulari contenenti zolfo, ossigeno o azoto entrando nel nostro corpo attraverso il cibo, l’acqua potabile e l’aria. Questi complessi inattivano o modulano i sistemi enzimatici critici o le strutture proteiche che portano alla disfunzione cellulare e alla necrosi.

Secondo l’Organizzazione per l’alimentazione e l’agricoltura degli Stati Uniti, i pesticidi sono le sostanze o le miscele di sostanze destinate a prevenire, distruggere o controllare qualsiasi parassita, compresi i vettori di malattie, erbacce, animali che causano danni alla produzione di colture che possono essere somministrate agli animali per il controllo di insetti, aracnidi o altri parassiti dentro o sul loro corpo. l’uso diffuso di pesticidi nei programmi sanitari e agricoli ha causato gravi danni ambientali e per la salute, compresi casi di intossicazione grave, acuta e cronica (Satoh, 2006). I pesticidi sono sostanze (composti chimici e fitochimici naturali) che vengono utilizzati per uccidere i parassiti nelle pratiche agricole e di conservazione domestica (Damalas ed Eleftherohorinos, 2011). Includono composti etichettati come insetticidi (es. organoclorurati, organofosfati, carbammati, ecc.), rodenticidi (arsenico e anticoagulanti), erbicidi (Paraquat, Diquat, ecc.), fungicidi (ditiocarbammati e Captan) e fumiganti. È stato dimostrato che i pesticidi inducono la produzione di ROS che alla fine porta allo stress ossidativo (Sharma et al. 2015).

Lo stress ossidativo si verifica quando la produzione di ROS supera la capacità di spegnimento dei radicali liberi/capacità antiossidante delle cellule, che porta al danno delle bio-molecole strutturali della cellula (acidi nucleici, lipidi e proteine) (Agrawal e Sharma, 2010). Un’ampia indagine sulle letterature attualmente disponibili ha indicato che lo stress ossidativo indotto da pesticidi è stato considerato come un possibile meccanismo di tossicità (Agrawal and Sharma, 2010). I pesticidi sono noti per aumentare il tasso di perossidazione alterando sia l’attività di enzimi (superossido dismutasi, catalasi e glutatione-S-transferasi) che i livelli di riserve antiossidanti non enzimatiche della cellula (glutatione totale, vitamina C e vitamina E) e causare stress ossidativo. Sempre maggiori evidenze scientifiche compaiono anche a carico dell’effetto combinato di metalli pesanti e pesticidi. Ad esempio, è dimostrato che l’associazione piombo-dimethoate diminuisce il volume del timo e il volume corpuscolare dei globuli rossi (MCV). Questo vuol dire che, a parte l’azione del piombo sul midollo osseo, in presenza di dimethoate esso ha un’azione tossica pura sul sistema immunitario. Effetto analogo è stato rilevato per dimethoate-arsenico, cadmio-propoxur e nichel-diclorpyrifos. Invece, l’associazione cadmio-diazinon condiziona selettivamente l’apparato riproduttivo, uccidendo i precursori degli spermatozoi, cosa che il diazinon sembra non fare primariamente. E’ possibile che l’azione tossica dei due derivati ​​derivi dalla formazione di un complesso stabile, che cambia affinità per i suoi bersagli cellulari, ma questo non è noto ai ricercatori.

È molto difficile decifrare l’interazione tra i composti, a causa di tecniche limitate (Chen et al., 2013). Non esiste alcun meccanismo di interazione tra metalli pesanti e pesticidi. I pesticidi e i metalli pesanti possono influenzare la tossicità reciproca, il che potrebbe aumentare o diminuire l’effetto del conseguente effetto tossico e potrebbe essere responsabile dell’effetto cumulativo di entrambi gli xenobiotici. Fino ad ora non è stato trovato nessuno studio che riporta come i metalli pesanti e i pesticidi influenzano o influenzano la tossicità reciproca. Sostanze genotossiche e cancerogene possono mostrare le loro relazioni dose-risposta non lineari. La metrica della dose potrebbe essere un biomarker per la comparsa di cancro e potrebbe essere convalidata in relazione alla dose. Tuttavia, non vi è abbastanza lavoro nel campo della bio-trasformazione di metalli pesanti e pesticidi rispetto allo studio combinato. Nel caso degli esseri umani, l’esposizione combinata di queste sostanze xenobiotiche agisce in due modi diversi: in primo luogo, il rischio tossico di un singolo componente potrebbe essere modificato nelle esposizioni combinate, il che può portare a conseguenze negative impreviste sulla salute. In secondo luogo, lo spettro degli effetti tossici (compresi quelli immunologici) di un singolo composto, può essere modificata dalle interazioni con uno o più altri metalli pesanti o altre sostanze.

Terreno minato per la salute pubblica, dunque: se quello che causa una singola sostanza necessita ancora ulteriori chiarimenti, figurarsi quello che riserva l’associazione di due o più.

  • a cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, Medico specialista in Biochimica Clinica.

Recensioni specialistiche

Agarwal A  et al. (2012) The effects of oxidative stress on female production: a review. Reprod. Biol. Endocrinol. 10:49.

Agrawal A, and Sharma B. (2010) Pesticides induced oxidative stress in mammalian systems: review article. Int. J. Biol. Med. Res. 1, 90–104.

Chen L. et al. (2013) Characterization of the interaction between cadmium and chlorpyrifos with integrative techniques in incurring synergistic hepatoxicity. PLoS ONE 8:e59553.

Csavina J et al. (2012). A review on the importance of metals and metalloids in atmospheric dust and aerosol from mining operations. Sci. Total Environ. 433C, 58–73.

Damalas CA, Eleftherohorinos IG (2011) Pesticide exposure, safety issues and risk assessment indicators. Int. J. Environ. Res. Public Health. 8, 1402–1419.

Gupta VK et al. (2015b). Rat brain acetyl cholinesterase as a biomarker of cadmium induced neurotoxicity. Open Access J. Tox. 1:555553.

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Satoh T (2006) “Global epidemiology of organophosphate and carbamate poisonings” in Toxicology of Organophosphate and Carbamate Compounds. 1st Edn., ed RC Gupta (Burlington, MA: Elsevier Academic Press).

Sharma B et al. (2014) Biomedical implications of heavy metals induced imbalances in redox systems. Biomed. Res. Int. 2014: 640754.

Informazioni su Dott. Gianfrancesco Cormaci 2486 Articoli
- Laurea in Medicina e Chirurgia nel 1998 (MD Degree in 1998) - Specialista in Biochimica Clinica nel 2002 (Clinical Biochemistry specialty in 2002) - Dottorato in Neurobiologia nel 2006 (Neurobiology PhD in 2006) - Ha soggiornato negli Stati Uniti, Baltimora (MD) come ricercatore alle dipendenze del National Institute on Drug Abuse (NIDA/NIH) e poi alla Johns Hopkins University, dal 2004 al 2008. - Dal 2009 si occupa di Medicina personalizzata. - Detentore di un brevetto sulla preparazione di prodotti gluten-free a partire da regolare farina di frumento immunologicamente neutralizzata (owner of a patent concerning the production of bakery gluten-free products, starting from regular wheat flour). - Responsabile del reparto Ricerca e Sviluppo per la società CoFood s.r.l. (leader of the R&D for the partnership CoFood s.r.l.) - Autore di un libro riguardante la salute e l'alimentazione, con approfondimenti su come questa condizioni tutti i sistemi corporei. - Autore di articoli su informazione medica, salute e benessere sui siti web salutesicilia.com e medicomunicare.it