Circa 500 anni fa, il medico e chimico svizzero Paracelso espresse il principio fondamentale della tossicologia: "Tutte le cose sono veleno e niente è senza veleno; solo la quantità fa sì che una certa cosa non diventi veleno". Questo concetto è condensato nella frase: "La dose fa il veleno". Significa che una sostanza che contiene proprietà tossiche può causare danni solo se si presenta in una concentrazione abbastanza alta.
In altre parole, qualsiasi sostanza può risultare tossica se ingerita o assorbita in eccesso nel corpo. La tossicità di una specifica sostanza dipende da una varietà di fattori, tra cui la quantità della sostanza a cui una persona è esposta, come è esposta e per quanto tempo.
L'argomento risulta essere sempre più attuale ed importante nel dibattito scientifico perché a partire dagli anni Novanta, un numero sempre maggiore di studi si è occupato, degli
effetti delle sostanze chimiche a basse dosi, principalmente delle cosiddette sostanze con attività endocrina, i famosi perturbatori endocrini.
Da questa premessa inizia l'analisi esposta in questo articolo che riportiamo nella versione in italiano. Vediamo infatti cosa scrivono al riguardo gli amici della associazione canadese ASEQ-EHAQ L'Association pour la santé environnementale du Québec / Associazione per la salute ambientale del Québec
Tossicologia: non è solo la dose che fa il veleno
Storia
La tossicologia nasce come scienza dei veleni. La storia mostra che le civiltà hanno effettivamente utilizzato la loro conoscenza sui veleni per uccidere e sostituire numerosi re e imperatori. Il concetto dell'uso di sostanze chimiche cambiò nel XV secolo quando Paracelso, considerato il padre della tossicologia moderna, affermò: "È la dose che fa il veleno". Capì che per ogni sostanza esiste una dose nociva e una dose terapeutica o non nociva. (1)
Tossicologia
Questo concetto è diventato estremamente importante, a seguito della rivoluzione industriale e soprattutto nell'ultimo secolo. Le persone sono ora esposte a molte sostanze chimiche diverse. Una persona media è contaminata fino a 200 sostanze chimiche a partire dal concepimento (2) (3) e quindi la conoscenza delle proprietà tossicologiche di queste sostanze chimiche è estremamente importante per proteggere la salute pubblica. La tossicologia si è evoluta dalla scienza dei veleni per includere la scienza della sicurezza. Tuttavia, nonostante gli sforzi per consolidare i dati pubblicati sulla tossicità, ci sono migliaia di sostanze chimiche ambientali per le quali attualmente esistono pochi o addirittura nessun dato. (4) (5)
Più di una dose?
Oggi sappiamo che più di una dose è sufficiente a fare un veleno, che le tossine possono esercitare effetti diversi con dosi diverse. Per esempio, ci sono sostanze chimiche, come i plastificanti,
che possono interferire con le funzioni ormonali a dosi minime, ma possono mostrare effetti diversi a dosi più elevate. Questa è la cosiddetta risposta non monotona. (6) (7)
(ndt) "In base all’ipotesi degli effetti a basse dosi, tali sostanze possono causare effetti avversi a basse
dosi, ma non necessariamente a dosi più elevate. Esse, pertanto, non seguono la classica (o “monotona”) curva dose‑risposta (secondo cui la probabilità di un effetto avverso è maggiore a dosi più
elevate), bensì possono mostrare un diverso tipo di curva dose-risposta, ad esempio una curva a forma di U, con risposte sia a basse sia ad alte dosi, ma non negli intervalli intermedi. Questo
tipo di curva dose-riposta viene definita curva dose-risposta non monotona." da EFSA Agenzia dell'Unione europea
La dimensione fa il veleno
Le tossine sono di tutte le dimensioni, come il particolato che domina l'inquinamento dell'aria. Più piccole sono le dimensioni del particolato, più profondamente possono penetrare nei polmoni, più facilmente vengono assorbite e più facilmente possono entrare negli organi e nelle cellule ed esercitare i loro effetti tossici. La dimensione fa il veleno. (8) (9)
Il tempo fa il veleno
Ci sono diverse fasi di maggiore vulnerabilità alle tossine durante la nostra vita. Anche la tempistica determina il pericolo. Siamo vulnerabili nell'utero, e il danno potenziale dipende da quale organo si sta sviluppando maggiormente quando avviene l'esposizione. (10) Anche i bambini sono più vulnerabili perché i loro organi si stanno ancora sviluppando. Le donne incinte sono più a rischio per condizioni specifiche come la preeclampsia. (11) E anche gli anziani sono più a rischio. Per esempio, ci sono tassi di sopravvivenza peggiori dopo un ictus, a seconda dei livelli di inquinamento del luogo in cui si vive. (12)
La durata fa il veleno
Anche la durata dell'esposizione fa il veleno. Ora stiamo osservando che le esposizioni che iniziano nell'utero e nella prima infanzia aumentano la probabilità che in età avanzata si sviluppino malattie croniche cardiovascolari, respiratorie e immunologiche, o alcuni tipi di cancro. (13)
Le miscele complesse della vita reale fanno il veleno
La tossicologia studia le esposizioni chimiche in laboratorio per cercare la quantità tossica. Gli studi della vita reale sono fatti dagli epidemiologi, che cercano i modelli di cambiamento nella popolazione associati alle esposizioni croniche. Nella vita reale, le esposizioni sono multiple e simultanee, ma costantemente in movimento. Sappiamo che le cellule viventi funzionano attraverso le interazioni di diverse molecole. La biologia dei sistemi studia queste reti biologiche, (14) (15) e la tossicologia dei sistemi studia le perturbazioni di queste reti biologiche in seguito all'esposizione a sostanze chimiche. (16) Una cosa che sappiamo dalla tossicologia dei sistemi è che le esposizioni all'inquinamento possono stimolare e sensibilizzare i recettori della superficie cellulare che rispondono a una moltitudine di sostanze chimiche, (17) e che sviluppare sensibilità chimica multipla è un rischio legato alle esposizioni all'inquinamento. (18)
La vita reale
i nostri corpi e l'ambiente che ci circonda sono contaminati da sostanze chimiche sintetiche. Ricordate che solo perché una sostanza chimica è usata commercialmente non significa che sia stata adeguatamente testata e che sia sicura. Il miglior consiglio è quello di aderire al Principio di Precauzione (19) e cercare di ridurre o eliminare le esposizioni a sostanze inquinanti ogni volta che si può. Una dose potrebbe non fare un veleno. Ma dosi multiple e simultanee per tutta la vita probabilmente sì.
John Molot, MD
Note Bibliografiche
(1) Grandjean P. Paracelsus Revisited: The Dose Concept in a Complex World. Basic Clin Pharmacol
Toxicol. 2016 Aug;119(2):126-32.
(2) Environmental Working Group. Body Burden: The Pollution in Newborns; July 2005 http://www.ewg.org/research/body-burden-pollution-newborns. Accessed February 14, 2021.
(3) Environmental Working Group. Pollution in Minority Newborns: BPA and Other Cord Blood Pollutants; November 2009. http://www.ewg.org/research/minority-cord-blood-report/bpa-and-other-cord-blood-pollutants. Accessed February 14, 2021.
(4) Judson R. The toxicity data landscape for environmental chemicals. Environ Health Perspect. 2009 May; 117(5): 685–695
(5) Silins I. Combined toxic exposures and human health: biomarkers of exposure and effect. Int J Environ Res Public Health. 2011 Mar;8(3):629-47.
(6) EPA. Environmental Protection Agency. “Review of the Environmental Protection Agency’s State-of-the-Science Evaluation of Nonmonotonic Dose-Response Relationships as they Apply to Endocrine Disruptors” at NAP.edu [Internet]. Accessed Feb 14, 2021. Available from: https://www.nap.edu/read/18608/chapter/1
(7) Xu Z, Liu J, Wu X, Huang B, Pan X. Nonmonotonic responses to low doses of xenoestrogens: A review. Environ Res. 2017 May;155:199-207. doi: 10.1016/j.envres.2017.02.018. Epub 2017 Mar 10. PMID: 28231547.
(8) Gillespie P, Tajuba J, Lippmann M, Chen L-C, Veronesi B. Particulate Matter Neurotoxicity in Culture is Size-Dependent. Neurotoxicology. 2013 May;36:112–7.
(9) Win-Shwe T-T, Fujimaki H. Nanoparticles and neurotoxicity. Int J Mol Sci. 2011;12(9):6267–80.
(10) Cooper K. Early exposures to hazardous chemicals/pollution and associations with chronic disease: a scoping review. Report from the Canadian Environmental Law Association, the Ontario College of Family Physicians and the Environmental Health Institute of Canada; 2011. https://www.aidp.bc.ca/downloads/early-exposures-to-hazardous-chemicals-pollution-and-associations-with-chronic-disease-a-scoping-review.pdf. Accessed February 14, 2021.
(11) Mendola P. Air pollution exposure and preeclampsia among US women with and without asthma. Environ Res. 2016 Apr 14;148:248-255.
(12) Maheswaran R. Impact of outdoor air pollution on survival after stroke. Stroke. 2010;41:869–877.
(13) Cooper K. Early exposures to hazardous chemicals/pollution and associations with chronic disease: a scoping review. Report from the Canadian Environmental Law Association, the Ontario College of Family Physicians and the Environmental Health Institute of Canada; 2011. https://www.aidp.bc.ca/downloads/early-exposures-to-hazardous-chemicals-pollution-and-associations-with-chronic-disease-a-scoping-review.pdf. Accessed February 14, 2021.
(14) Kitano H. Systems biology: a brief overview. Science. 2002;295:1662–1664
(15) Ma’ayan A. Complex systems biology. J R Soc Interface. 2017 Sep;14(134):20170391.
(16) Sturla SJ, Boobis AR, FitzGerald RE, Hoeng J, Kavlock RJ, Schirmer K, Whelan M, Wilks MF, Peitsch MC. Systems toxicology: from basic research to risk assessment. Chem Res Toxicol. 2014 Mar 17;27(3):314-29.
(17) Talavera K, Startek JB, Alvarez-Collazo J, Boonen B, Alpizar YA, Sanchez A, et al. Mammalian Transient Receptor Potential TRPA1 Channels: From Structure to Disease. Physiol Rev. 2020 Apr 1;100(2):725–803.
(18) Molot, J., 2013. 12,000 Canaries Can’t Be Wrong. Establishing the New Era of Environmental Medicine. EnviroHealth Publications, Canada.
(19) Ashford NA. Implementing the Precautionary Principle: incorporating science, technology, fairness, and accountability in environmental, health, and safety decisions. Int J Occup Med Environ Health. 2004;17(1):59-67.
