Grazie alle sue proprietà fisiche e chimiche uniche, il nichel viene utilizzato nelle moderne metallurgie in un’ampia varietà di processi metallurgici, come la produzione di leghe, galvanica, nella produzione di batterie al nichel-cadmio e come catalizzatore nell’industria chimica e alimentare. L’elevata diffusione di prodotti contenenti questo metallo porta inevitabilmente all’inquinamento dell’ambiente da parte del nichel e dei suoi prodotti secondari in tutte le fasi di produzione, riciclaggio e smaltimento. I nichel e i composti di nichel hanno molti usi industriali e commerciali grazie alle proprietà chimiche, alla brillantezza e al basso prezzo. Il nichel viene utilizzato in gioielleria, chiavi, fermagli, chiusure per indumenti (come cerniere, bottoni automatici e fibbie per cinture) economici, utensili domestici in acciaio inossidabile, apparecchiature elettriche, armamenti, monete, leghe, industrie metallurgiche e alimentari, pigmenti e catalizzatori. Il nichel Raney (in polvere o in forma granulare) è un catalizzatore impiegato nelle reazioni di riduzione, ad es. la sintesi di olii idrogenati. Le leghe di nichel sono presenti nelle saldature, negli strumenti chirurgici in acciaio (5-20% Ni), nell’oro bianco (10-15% Ni), nell’argento tedesco (10-15% Ni) e nell’argento sterling.

Le leghe di nichel, come l’acciaio inossidabile, sono ampiamente utilizzate nella produzione di strumenti, macchinari, armamenti, attrezzature aerospaziali, monete, gioielli economici, protesi mediche e materiali ortodontici. È stato dimostrato che ogni sigaretta contiene mediamente una quantità di nichel di 2µg; il nichel nel fumo di tabacco può essere presente come nichel carbonile [Ni(CO)4], che è estremamente pericoloso per la salute umana. L’esposizione professionale di diversi milioni di lavoratori in tutto il mondo ha provocato alti livelli di nichel nel sangue, nelle urine e nei tessuti corporei, specialmente nei polmoni. In questo caso, i lavoratori sono esposti a fumi e polveri contenenti nichel e suoi composti. L’accumulo di nichel e composti di nichel nel corpo attraverso l’esposizione cronica può essere responsabile di una varietà di effetti avversi sulla salute degli esseri umani, come fibrosi polmonare, malattie renali e cardiovascolari e cancro del tratto respiratorio. È stata osservata un’alta incidenza di carcinoma nasale e polmonare nei lavoratori esposti a nichel e composti di nichel. Una piccola frazione di nichel viene assorbita per via cutanea, e gli ioni Ni2 + e le particelle di nichel penetrano nella pelle nei dotti del sudore e nei follicoli piliferi.

Le nanoparticelle di nichel sono associate a tossicità riproduttiva. Le nanoparticelle di nichel hanno ridotto significativamente l’attività della superossido dismutasi (SOD) e della catalasi (CAT) e hanno aumentato i livelli di ROS, malondialdeide (MDA, marcatore di perossidazione lipidica) e ossido nitrico (NO) negli animali da laboratorio. L’esposizione dei lavoratori a laboratori industriali e di ricerca potrebbe essere motivo di preoccupazione durante la produzione e la manipolazione di nanoparticelle di nichel. Tra le altre cause, anche i processi ad alta temperatura, come la saldatura, possono generare nanoparticelle. I risultati di molte ricerche in vivo e in vitro suggeriscono che le nanoparticelle di nichel e ossido di nichel sono responsabili di tossicità polmonare, infiammazione, stress ossidativo e cancro. In effetti, la IARC (The International Agency for Research on Cancer) ha classificato i composti di nichel solubili e insolubili come gruppo 1 (cancerogeni per l’uomo) e nichel e leghe come gruppo 2B (possibilmente cancerogeni per l’uomo). Oltre alle nanoparticelle, i composti di nichel insolubili rimangono nei polmoni per un tempo più lungo e sono le forme di nichel responsabili del cancro.

Studi epidemiologici hanno dimostrato un aumento della mortalità per tumore polmonare e per cancro delle cavità nasali nei lavoratori della raffineria di nichel, a causa della loro esposizione cronica a polveri e fumi contenenti nichel. La modalità con cui il nichel è cancerogeno per le cellule non dipende da lesioni dirette al DNA, come si pensava in precedenza. Piuttosto, è un potente induttore di variazioni chiamate “epigenetiche”. Esse sono modificazioni che la cellula aggiunge al DNA o alle sue proteine associate (istoni, HMG, ecc.) Per regolare l’espressione genica. Inoltre, c’è un altro fatto interessante. Gli ioni di nichel sono in grado di legarsi ai complessi di istone del DNA, avviando la condensazione della cromatina (eterocromatinizzazione). Si pensa che sia proprio tramite questo meccanismo che la cellula precipiti le modifiche epigenetiche che la porteranno a trasformarsi in maligna. Diversi autori hanno ipotizzato che l’eterocromatinizzazione potrebbe essere seguita dalla metilazione del DNA e che il risultato potrebbe essere la trasformazione cellulare (oncogenesi) e la progressione del tumore, se queste regioni di cromatina silenziate contenessero geni soppressori del tumore (oncosoppressori) o correlati alla senescenza o invecchiamento cellulare.

Infine il nickel, sottoforma soprattutto di composti solubili, può dare problemi alla riproduzione. Già da decenni si sa che l’esposizione di animali da laboratorio a cloruro o solfato di nickel causa danno cellulare alle gonadi maschili. Le cellule vanno incontro a stress ossidativo ovvero produzione di radicali liberi, non riescono a portare a termine i cicli di maturazione a spermatogoni, mostrano difetti di condensazione del materiale nucleare e morte per necrosi o apoptosi. Parimenti, la donna non è risparmiata dalla tossicità da nickel ma gli effetti sono maggiormente per il prodotto del concepimento. L’esposizione a sali di nickel in ratte o cavie gravide produce morte prematura fetale a 3 o 5 settimane. Nei sopravvissuti c’è un’elevata percentuale di nati morti, con malformazioni alle costole, al palato e difetti di chiusura del cranio. Gli esperti non escludono che il nickel possa causare difetti congeniti anche nelle donne incinte; e ritengono che gli stessi meccanismi responsabili della cancerogenesi nelle cellule respiratorie, possano essere invocati per i difetti che questo metallo causa sulla riproduzione.

Il nickel è anche un metallo con un forte potere allergizzante; almeno il 10% in media della popolazione mondiale mostra reazioni simil-allergiche a questo metallo. In questa sezione non si tratterà il problema perché è stato trattato in un articolo precedente, presente nell’archivio del sito, intitolato “Allergia al nickel: alla ricerca dei segreti oscuri di questo metallo” e datato Gennaio 2018.

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

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