Fonti di diossina in campo medico veterinario 

Numerosi episodi di intossicazione in diverse specie di animali da reddito o di affezione sono stati causati dal contatto più o meno prolungato degli stessi con strutture (stalle, cucce, grigliati) realizzate con legno impregnato da PCP (pentaclorofenolo) inquinato da diossine. L'uso di PCP per questo tipo di trattamento è attualmente proibito, ma sono ancora presenti grandi quantità di legname trattato. Le diossine contenute nel legname vengono progressivamente rilasciate nell'aria dell'ambiente. Gli animali che vivono in locali contaminati assumono diossine sia per via respiratoria che per contatto diretto con le strutture in legno. Il ruolo dei pentaclorofenoli come fonte di diossine aumenta proporzionalmente con il passare del tempo, perchè, a differenza di altre fonti, essi vengono raramente individuati e controllati: nella tabella 1,
 

Tabella 1, emissioni di diossina nell’atmosfera. Quantità calcolate per il 1991 per i Paesi Bassi e previste per il 2000 espresse in g I-TEQ (RIVM/TNO, 1991)

 
Processo
1991
2000
Incenerimento di rifiuti urbani:
382
3
Processi di sinterizzazione:
26
3
Emissioni da PCP usato in passato:
25
20
Incenerimento di rifiuti chimici:
16
1,7
Incenerimento di legname:
12
9
Traffico:
7
2,6
Industria metallurgica:
4
4
Combustione di carbone e lignite:
3,7
3,7
Processi ad alta temperatura (vetro):
2,7
2,7
Incenerimento di rifiuti ospedalieri:
2,1
0
Eliminazione di cavi e motori:
1,5
1,5
Combustione di olii residui:
1
Processi di produzione chimica:
0,5
0,5
Incenerimento di biogas e fanghi:
0,3
1,5
Mescolatura asfalto:
0,3
0,3
Cremazione:
0,2
0,2
Totale:
484
57,7

  che elenca esempi delle fonti più importanti di emissione di diossine nei Paesi Bassi, si può vedere come i PCP si trovassero, nel 1991, al terzo posto per quantità dietro all'incenerimento dei rifiuti urbani e quasi a pari merito con i processi industriali di sinterizzazione. Nel 2000 essi sono però destinati a divenire di gran lunga la fonte più importante di diossine disperse in atmosfera (ammesso che vengano conseguiti i miglioramenti pianificati nella sinterizzazione e nell’incenerimento). Episodi clamorosi di intossicazione si sono avuti in passato a causa della dispersione, in ippodromi e maneggi, di olio contaminato da residui industriali (esausti di reazione della sintesi dei clorofenoli) al fine di controllare il sollevarsi della polvere (Kimbrough et al., 1977).
Una fonte di particolare interesse è rappresentata dai liquidi di percolazione in discariche dove vengono stoccate ceneri provenienti da inceneritori di rifiuti. Tali liquidi possono facilmente inquinare appezzamenti di terreno a valle della discarica. Sono stati segnalati casi di intossicazione in bovini ed ovicaprini condotti al pascolo in terreni contaminati da percolati contenenti diossine (Lloyd, 1991; Williams, 1988).
Un possibile rischio di contaminazione da diossine per animali da reddito o di affezione è rappresentato dall’ impiego di diserbanti a base di acido 2,4-diclorofenossiacetico (2,4-D) che, seppure meno contaminato del 2,4,5-T, ora non più in uso, rappresenta un pericolo non trascurabile: ad esempio i cani che vivono in giardini trattati con 2,4-D vengono colpiti da tumori (soprattutto linfomi) in misura doppia rispetto ad animali controllo (Hayes et al., 1991).

Tossicità
Fra tutte le diossine ed i dibenzofurani esistenti, i composti di rilevante interesse tossicologico possiedono le seguenti caratteristiche:

Allo stato attuale delle conoscenze, le sole diossine che soddisfano tutti e tre questi requisiti sono quelle sostituite in posizione 2,3,7,8: in particolare, la maggior parte delle altre diossine non è in grado di accumularsi nell’organismo dei mammiferi (Abraham et al., 1989; Neubert et al., 1990). Quindi la TCDD ed i suoi sostituito-congeneri contribuiscono alla grande maggioranza della tossicità espressa in I-TEQ. Gli effetti tossici in-dotti da queste sostanze sui tessuti animali sono molteplici: solo di recente si è riusciti a comprendere come la TCDD, grazie alle sue proprietà simil-ormonali, sia in grado di agire come un potentissimo modulatore della crescita e della differenziazione cellulare, specialmente nei tessuti epiteliali. Tale meccanismo d’azione consente alla TCDD di avere effetti variegati e contraddittori a seconda della dose e del tessuto colpito.

Caratteristiche tossicocinetiche
Per comprendere il potenziale tossico della diossina è indispensabile analizzare gli aspetti tossicocinetici di questa sostanza, in quanto le vie di assunzione, metaboliche e di accumulo, portano a manifestazioni differenti. 

Assorbimento e distribuzione tissutale
L’ assorbimento enterico della TCDD è molto elevato; si calcola una percentuale superiore all’80% per animali adulti, ammesso che la diossina venga assunta in forma libera disponibile (Poiger & Schlatter, 1980). La percentuale di assorbimento è inferiore per le diossine maggiormente alogenate. Di conseguenza, la composizione della miscela di diossine assorbita potrebbe essere molto diversa da quella di esposizione, con le frazioni tetra- e penta-clorate più facilmente trattenute. Le diossine si accumulano nel tessuto adiposo e nel fegato, in proporzioni variabili a seconda della dose e della specie animale coinvolta (tabella 6).
 

Tabella 6, distribuzione delle diossine nel tessuto adiposo e nel fegato.
Dati relativi ad una singola somministrazione (Abraham et al., 1988, 1989; Poiger & Schlatter, 1986)

 
Specie Dose (ng/kg p.v.) Concentrazione (ppt)
Fegato Tess. adiposo
uistiti 100 900 1000
ratto 100 700 600
ratto 10 40 50
ratto 1 3 <5
uomo 1 - 3
 

Eliminazione e persistenza
Tutte le diossine diverse dalle tetracloro-sostituite vengono rapidamente eliminate dall’organismo dei mammiferi attraverso due differenti meccanismi: nel primo caso le diossine vengono convertite nel fegato in composti dalle caratteristiche maggiormente polari, che vengono poi escreti per via biliare (Poiger et al., 1982). Il secondo meccanismo è rappresentato dalla escrezione diretta attraverso la parete intestinale, specialmente per quanto riguarda le diossine con un elevato numero di atomi di cloro (Abraham et al., 1989).

Tossicocinetica nelle esposizioni croniche
Nel caso di esposizioni protratte a dosi molto basse, la concentrazione di TCDD tende ad assumere un valore costante di equilibrio, con valori differenti da specie a specie, a causa dei differenti tempi di dimezzamento: ad esempio si può passare dalle 3 settimane del ratto (Rose et al., 1979) ai sette anni dell’uomo (Poiger & Schlatter, 1986). In tali condizioni, ad esempio, una assunzione giornaliera di soli 10 pg/kg p.v. porterà nell’uomo allo stesso livello di accumulo raggiugibile nel ratto con una dose di 1 ng/kg p.v./giorno.

Tossicità acuta
La dose in grado di indurre la morte è molto variabile da specie a specie, ma anche all’interno della stessa specie animale a seconda del sesso e del ceppo, nonché dell’età e della via di somministrazione. La DL50 nella cavia maschio, la specie più sensibile, è 8000 volte minore di quella del criceto dorato. Il ratto sembra la seconda specie più sensibile, anche se la DL50 può variare di circa 200 volte tra ceppi differenti (figura 8).
 

Figura 8, variazione della DL50 della TCDD
Figura 8

Anche nel topo si assiste a una tale variabilità, anche tra ceppi uguali ma provenienti da allevatori differenti (Walden & Schiller, 1985). La causa di questo fenomeno risiede probabilmente nella variabilità genetica riguardo al recettore AHR (vedi “Meccanismo d’azione”). Per quanto riguarda la differente sensibilità tra i sessi, la maggior parte dei lavori su topi, ratti e criceti riporta dati in contraddizione tra loro (Schvetz et al., 1973; Beatty et al., 1978; Smith et al., 1981; Mc Connel et al., 1978; Silkworth et al., 1982; Olson et al., 1980).

Cancerogenesi
La TCDD possiede un elevato potenziale cancerogeno in alcuni animali: i dati disponibili dimostrano la sua capacità di agente promovente in grado di indurre la trasformazione neoplastica di cellule epatiche se assunta dopo l’esposizione a dosi sub-carcinogenetiche di altri agenti cancerogeni (Holder & Menzel, 1989). A conferma della complessità dei meccanismi di interazione biologica della diossina, è evidente anche una azione “anticancerogena” di questa molecola, la cui assunzione porta alla diminuzione della insorgenza di alcuni tipi di tumore (ipofisi, pancreas, tiroide, utero, ghiandole mammarie, surrene), nelle stesse specie (ratti) in cui, alle stesse dosi, provoca neoplasie al palato duro, ai turbinati, alla lingua, al fegato e al polmone (Kociba et al., 1978). Per di più la diossina pare caratterizzata da una soglia ben precisa, al di sotto della quale non si osserva alcun effetto oncogeno: nel ratto, in ceppi diversi e con diversi protocolli di somministrazione, l’azione cancerogena si osserva solo con dosi di oltre 10 ng/kg p.v./die (Kociba et al., 1978; NTP, 1982; Pitot et al., 1987). Il tumore indotto nel polmone è un carcinoma a cellule squamose, peraltro molto raro nel ratto. Allo stesso modo, anche i carcinomi alla lingua ed al palato duro raramente insorgono in modo spontaneo.
La tabella 2 riassume i dati dei test di cancerogenicità delle PCDD somministrate per via orale in animali da laboratorio.
 

Tabella 2, carcenogenicità delle PCDD (W.H.O., 1989)

 
Molecole usate (riferimento)
Somministrazione dose, durata tratt. /durata test
Specie/ceppo/sesso
Tipo di tumore ed incidenza
2,3,7,8-TCDD(Van Miller et al., 1977) Orale (dieta) 0.0, 0.001, 0.005, 0.05, 0.5, 1.0, 5.0 mg/kg 78/95 settimane Ratto/Sprague-Dawley/M per tutti i tumori: 0/10 a 0.0, 0/10 a 0.001, 5/10 a 0.005, 3/10 a 0.05, 4/10 a 0.5, 4/10 a 1.0, 7/10 a 5.0 mg/kg
2,3,7,8-TCDD(Kociba et al., 1978) Orale (dieta) 0.0, 0.001, 0.01, 0.1 mg/kg/die 105/105 settimane Ratto/Sprague-Dawley/M carcinoma a cellule squamose del palato duro: 4/50 a 0.1 mg/kg/die; carcinoma a cellule squamose della lingua 1/50 a 0.001 e 0.01, 3/50 a 0.1 mg/kg; adenoma della corticale surrenale 2/5 a 0.01 e 5/50 a 0.1
    Ratto/Sprague-Dawley/F carcinoma epatocellulare 0/86 a 0.0, 0/50 a 0.001, 2/50 a 0.01, 11/49 a 0.1; carcinoma a cellule squamose della lingua 1/50 a 0.01, 4/49 a 0.1, carcinoma a cellule squamose del polmone 7/49 a 0.1
2,3,7,8-TCDD (NIH, 1982a) Orale (olio di mais/acetone 9/1) 0.0, 0.1, 0.05, 0.5 mg/kg alla settimana104/105-107 sett. Ratto/Osborne-Mendel/M carcinoma della tiroide 1/69 a 0.0, 5/48 a 0.1, 8/50 a 0.05, e 11/50 a 0.5 mg/kg/settimana
    Ratto/Osborne-Mendel/F carcinoma della tiroide 3/73 a 0.0, 2/45 a 0.1, 1/49 a 0.05, 6/47 a 0.5; carcinoma epatocellulare 5/75 a 0.0, 1/49 a 0.1, 3/50 a 0.05, 14/49 a 0.5 mg/kg/settimana
2,3,7,8-TCDD(NIH, 1982a) Orale (olio di mais/acetone 9/1) Maschi 0.0, 0.01, 0.05, 0.5 mg/kg alla settimanaFemmine 0.0, 0.04, 0.2, 2 mg/kg alla settimana104/105 settimane Topi/B6C3F18/M Carcinoma epatocellulare 8/73 a 0.0, 9/49 a 0.01, 8/49 a 0.05, 17/50 a 0.5 mg/kg alla settimana
    Topi/B6C3F18/F Carcinoma epatocellulare 1/73 a 0.0, 2/50 a 0.04, 2/48 a 0.2, 6/47 a 2.0adenoma delle cellule follicolari della tiroide 0/69 a 0.0, 3/50 a 0.04, 1/47 a 0.2, 5/46 a 2.0 mg/kg alla settimana
1,2,3,6,7,8,/1,2,3,7,8,9-HEXACDD (1/2)(NIH, 1980b) Orale (olio di mais/acetone 9/1), 0.0, 1.25, 2.5, 5.0, mg/kg alla settimana104/105 settimane Ratto/Osborne-Mendel/M Noduli neoplastici al fegato o carcinoma epatocellulare 0/74 a 0.0, 10/50 a 1.25, 1/50 a 2.5, 4/48 a 5.0, mg/kg alla settimana
    Ratto/Osborne-Mendel/F Noduli neoplastici al fegato o carcinoma epatocellulare 5/75 a 0.0, 10/50 a 1.25, 12/50 a 2.5, 30/50 a 5.0, mg/kg alla settimana
1,2,3,6,7,8,/1,2,3,7,8,9-HEXACDD (1/2)(NIH, 1980b) Orale (olio di mais/acetone 9/1), Maschi 0.0, 1.25, 2.5, 5.0, mg/kg alla settimanaFemmine 0.0, 2.5, 5.0, 10.0 mg/kg alla settimana104/105-108 settimane Topi/B6C3F18/M adenomi epatocellulari o carcinomi: 15/73 a 0.0, 14/50 a 1.25, 14/49 a 2.5, 24/48 a 5.0 mg/kg alla settimana
    Topi/B6C3F18/F adenomi epatocellulari o carcinomi: 3/73 a 0.0, 4/48 a 2.5, 6/47 a 5.0, 10/47 a 10.0 mg/kg alla settimana

  Effetti sull’apparato endocrino
Tra i contaminanti ambientali sospettati di attività perturbante nei confronti del sistema endocrino (figura 9),
 
Figura 9, ormoni ambientali.
Molecole contaminanti ambientali che, come la diossina, possiedono azione simil-ormonale (Zacharewsky, 1995) | 34k |.

 
Figura 9 small

 

le diossine rivestono un ruolo di primo piano (U.S. EPA, 1994). Esse possono determinare effetti a volte anti-estrogenici, a volte simil-estrogenici a seconda del tessuto o dell’organo interessato, attraverso il legame con il recettore non-ormonale AHR. Negli animali da laboratorio, l’esposizione a basse dosi di TCDD è in grado di inibire gli effetti degli estrogeni a livello di ghiandola mammaria, mentre dosi più sostenute durante la gravidanza inducono effetti demascolinizzanti nella prole maschile, con modalità simili a quanto osservato somministrando estrogeni sintetici (U.S. EPA, 1994; Safe, 1995). La TCDD sembra ridurre l’incidenza delle neoplasie dell’utero e della ghiandola mammaria sia nella specie umana che negli animali, probabilmente interferendo con l’azione di altre sostanze ad azione estrogenica di origine sia endogena che esogena (medicinali, fitoestrogeni, ecc.). Una singola dose di 64 ng/kg p.v. somministrata a femmine di ratto in gravidanza, è in grado di indurre effetti sulla morfostruttura di testicoli e prostata nella progenie maschile, con successiva riduzione funzionale che si evidenzia nella conta degli spermatozoi (Mably et al., 1991 - 1992). Le lesioni intervengono solo somministrando la TCDD in un determinato giorno della gravidanza, corrispondente alla differenziazione dell’apparato sessuale maschile. La TCDD possiede una notevole attività perturbante nei confronti della tiroide, specialmente in animali giovani: l’induzione enzimatica a livello epatico da essa determinata sembra portare ad una prematura degradazione dell’ormone tiroideo T4, con conseguente iperstimolazione della tiroide da parte dell’ipofisi, fino alle estreme conseguenze dell’induzione neoplastica.