Linee giuda sul monitoraggio biologico

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  • The left axis shows the 24-h excretion of 1-hydroxyoyrene (urine and/or feces); the right axis shows the same data, but expressed in molar % of the injected pyrene dose; the abscissa shows the various groups: Poor in Alpha-cellulose (PA), Poor in Pectin (PP), Rich in Alpha-Cellulose (RA), rich in Pectin (RP) and No Fibres (NF). The dotted lines that are animated allow the comparison with the urinary, fecal and total urinary/fecal excretion observed in the ”No Fibres” group. It is readily seen that compared to the latter group, the rats receiving fibres in their diet have a reduced urinary excretion and increased fecal excretion of 1-hydroxypyrene. As it is difficult to ensure complete collection of feces, there is a large variability in fecal yields among rats within each group. The trend is however clear.
  • This is just a schematic representation of the impact of fibres on the area under the curve (AUC) of the Blood Concentration of 1-OHP vs. Time.
  • This is a schematic representation of 1-hydroxypyrene (1-OHP) traffic in the organism. Once pyrene is biotransformed to 1-OHP, it can be excreted in urine, further biotransformed to polyoxygenated metabolites, and secreted in the bile. From this latter path, the diagram indicates that a substantial proportion if cycled back in the blood after reabsorption from the intestine.
  • This diagram now shows that dietary fibres reduce the intestinal reabsorption of 1-OHP and increases its fecal excretion. The net result is that the area under the curve (AUC) of the « 1-OHP blood concentration vs. Time » is lowered. This in turn also reduces the amount of 1-OHP available for urinary excretion and also the amount available for further biotransformation of 1-OHP into other metabolites. As a result, the total amount of excreted 1-OHP (urine + feces) is increased because less 1-OHP is diverted to other metabolites.
  • Linee giuda sul monitoraggio biologico

    1. 1. Società Italiana di Medicina del Lavoro e Igiene Industriale (S.I.M.L.I.I.) Programma di formazione per l’accreditamento di eccellenza e l’aggiornamento in Medicina del Lavoro 2004-06 <ul><li>Linee Guida sul Monitoraggio Biologico </li></ul><ul><li>Parte 1 </li></ul><ul><li>Maurizio Manno </li></ul><ul><li>Università degli Studi di Napoli Federico II </li></ul><ul><li>Perugia, 15 dicembre 2006 </li></ul>
    2. 2. Gruppo di lavoro sulle Linee Guida SIMLII sul Monitoraggio Biologico <ul><li>A. Mutti (coordinatore), G. De Palma, P. Manini,   A. Baccarelli, G.B. Bartolucci, P. Carta, </li></ul><ul><li>M. Dell’Omo, V. Foà, S. Ghittori, S. Iavicoli, M. Imbriani, M. Manno, L. Perbellini, E. Pira, P. Apostoli </li></ul>
    3. 3. No. of pubblications quoted by PubMed (1980 to 2004) containing the keywords biological monitoring or protein.
    4. 4. Contenuti <ul><li>Introduzione ( Parte 1) </li></ul><ul><li>- Principi di tossicologia occupazionale </li></ul><ul><li>- La valutazione del rischio chimico </li></ul><ul><li>Il Monitoraggio Biologico ( Parte 2) </li></ul><ul><ul><ul><li>Definizione e aspetti generali </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Indicatori per classi di composti </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Indicatori di esposizione, effetto, suscettibilità </li></ul></ul></ul><ul><li>Aspetti etici ( Parte 3) </li></ul><ul><li>Conclusioni </li></ul>
    5. 5. Parte 1 <ul><li>A. Cenni di Tossicologia Occupazionale </li></ul>
    6. 8. Settori della tossicologia occupazionale <ul><li>Descrittiva </li></ul><ul><ul><li>osservazione e descrizione dei fenomeni tossicologici </li></ul></ul><ul><li>Meccanistica </li></ul><ul><ul><li>identificazione e comprensione del modo d’azione dei tossici </li></ul></ul><ul><li>Regolatoria </li></ul><ul><ul><li>decisioni sulla base delle due precedenti </li></ul></ul>
    7. 13. Parte 1 <ul><li>B. Valutazione del rischio chimico </li></ul>
    8. 14. Definizione di “rischio chimico” <ul><li>La stima della probabilità che in un individuo </li></ul><ul><li>o gruppo di individui si verifichi </li></ul><ul><li>un effetto avverso per la salute </li></ul><ul><li>a causa di una determinata esposizione </li></ul><ul><li>ad un fattore di rischio chimico. </li></ul><ul><li>Il rischio può essere espresso quantitativamente </li></ul><ul><li>in termini assoluti (%) o relativi (RR). </li></ul>
    9. 16. <ul><li>La Valutazione del Rischio Chimico: </li></ul><ul><li>A. Definizione e obiettivi </li></ul>
    10. 17. Definizione di Valutazione del Rischio secondo la National Academy of Science, U.S.A. (1983): <ul><li>“ Caratterizzazione dei potenziali effetti nocivi dell'esposizione umana a fattori di rischio ambientali.” </li></ul>
    11. 18. Valutazione del rischio chimico Stima della probabilità che uno specifico effetto sulla salute si verifichi in seguito ad una determinata esposizione ad un fattore di rischio. (M. Manno, 2004)
    12. 19. Le 4 fasi della valutazione del rischio secondo la National Academy of Sciences (USA) <ul><li>Identificazione del fattore di rischio </li></ul><ul><li>Valutazione della dose-risposta </li></ul><ul><li>Misura dell’esposizione </li></ul><ul><li>Caratterizzazione del rischio </li></ul>
    13. 20. Obiettivi specifici della Valutazione del Rischio secondo la National Academy of Sciences <ul><li>Identificazione degli agenti di rischio per valutare se gli stessi possano essere causa di danno per la salute; </li></ul><ul><li>Definizione della/e relazione/i dose-risposta , allo scopo di individuare la relazione tra l'entità dell’esposizione ( dose ) e la frequenza di un particolare effetto nocivo ( risposta ) nella popolazione esposta; </li></ul><ul><li>Valutazione dell’ esposizione , nella popolazione e stimata in modo qualitativo o quantitativo (in questo caso con misure di monitoraggio ambientale e biologico); </li></ul><ul><li>Caratterizzazione del rischio , per stimare/valutare la probabilità e la gravità di eventuali danni per la salute nei soggetti esposti a quella data dose o concentrazione. </li></ul>
    14. 21. I 3 pilastri della valutazione del rischio chimico <ul><li>Meccanismo di tossicità </li></ul><ul><li>Dose </li></ul><ul><li>Suscettibilità </li></ul>
    15. 22. 1. Il meccanismo di tossicità
    16. 23. Definizione di meccanismo di tossicità L’insieme concatenato di eventi biochimici/funzionali/strutturali alla base dell’effetto biologico di un agente tossico. Perché è tossico ?
    17. 26. 2. la dose
    18. 28. Definizione di “dose” in Medicina del Lavoro <ul><ul><li>Quantità di un agente chimico, fisico o biologico presente nell’ambiente di lavoro che, in seguito a contatto o assorbimento, può causare effetti tossici in un lavoratore esposto. </li></ul></ul>
    19. 29. La dose esprime concetti diversi in base a: <ul><li>via di esposizione : </li></ul><ul><ul><li>dose cutanea </li></ul></ul><ul><ul><li>dose inalata, ecc. </li></ul></ul><ul><li>sede : </li></ul><ul><ul><li>dose esterna </li></ul></ul><ul><ul><li>dose interna o assorbita </li></ul></ul><ul><ul><li>dose al bersaglio </li></ul></ul><ul><ul><li>dose residua, ecc. </li></ul></ul><ul><li>tempo-durata : </li></ul><ul><ul><li>dose singola </li></ul></ul><ul><ul><li>dose giornaliera </li></ul></ul><ul><ul><li>dose totale, ecc. </li></ul></ul><ul><li>effetto : </li></ul><ul><ul><li>dose letale </li></ul></ul><ul><ul><li>dose tossica acuta </li></ul></ul><ul><ul><li>dose tossica cronica </li></ul></ul><ul><ul><li>dose biologicamente efficace, ecc. </li></ul></ul>
    20. 30. Tre concetti-chiave in Medicina del Lavoro <ul><li>Dose-effetto </li></ul><ul><li>Dose-risposta </li></ul><ul><li>Dose-soglia </li></ul>
    21. 31. Dose - effetto <ul><li>Il comparire o l’aggravarsi di un effetto tossico in un individuo o gruppo di individui con l’aumentare della dose. </li></ul><ul><li>Esempio : neurotossicità, ematotossicità e nefrotossicità da piombo compaiono per esposizioni via via maggiori, e inoltre ciascuna di esse sarà tanto più grave quanto maggiore è stata la dose assorbita. </li></ul>
    22. 32. Dose - risposta <ul><li>A livello di gruppo: </li></ul><ul><li>L’aumentare della prevalenza/incidenza di malattia in una data popolazione esposta col crescere della dose. </li></ul><ul><li>A livello individuale: </li></ul><ul><li>L’aumentare della probabilità di malattia in un soggetto esposto col crescere della dose. </li></ul>
    23. 33. Dose - soglia <ul><li>La dose (o concentrazione) di un agente chimico in determinate condizioni di esposizione al di sotto della quale non si osserva alcun effetto per la salute nella specie considerata. </li></ul><ul><li>NOAEL (No Observed Adverse Effect Level): la più alta dose/conc. che non determina effetti aversi osservabili nella specie studiata (uomo o animale). </li></ul>
    24. 36. Figura 2: Rappresentazione schematica delle diverse relazioni possibili tra Esposizione e Risposta. Per ciascun livello di esposizione/dose (X, Y) vi sono probabilità di risposta diverse (A,B,C,D) a seconda del tipo di effetto considerato (a, b, c, d). d d B A C D X Y X 0 100 20 40 60 80 Esposizione/Dose (U.A.) Risposte (%) a b c Z Y X
    25. 37. 3. Suscettibilità
    26. 38. Definizione di “suscettibilità” <ul><li>“ Capacità di subire influenze esterne che tendono a modificare lo stato (di salute) iniziale.” </li></ul><ul><li>Garzanti, 1989 </li></ul>
    27. 44. <ul><li>La Valutazione del Rischio Chimico: </li></ul><ul><li>B. Procedimento standard </li></ul>
    28. 45. Diagramma di flusso della valutazione/gestione del rischio (Risk Assessment vs. Risk Management) Risk Assessment Risk Management
    29. 46. STUDI EPIDEMIOLOGICI UTILIZZATI NELLA VALUTAZIONE DEL RISCHIO CHIMICO <ul><ul><li>1. trasversali (prevalenza) </li></ul></ul><ul><ul><li>2. prospettici (incidenza) </li></ul></ul><ul><ul><li>3. caso-controllo (rischio relativo) </li></ul></ul><ul><ul><li>4. di monitoraggio biologico (dose, effetto) </li></ul></ul><ul><ul><li>5. meta-analisi (rischio complessivo ponderato) </li></ul></ul>
    30. 49. <ul><li>La Valutazione del Rischio Chimico: </li></ul><ul><li>C. Estrapolazione </li></ul>
    31. 50. Come estrapolare il rischio dalle alte alle basse dosi?
    32. 52. <ul><li>A (con soglia) </li></ul><ul><li>y = (x-b) a </li></ul>alte dosi basse dosi
    33. 53. Fattori di “sicurezza” (o di “incertezza”) usati nell’estrapolazione del rischio <ul><li>Variabilità tra specie x 10 </li></ul><ul><li>Variabilità interindividuale x 10 </li></ul><ul><li>Altri fattori di variabilità x 1-100 </li></ul>
    34. 54. <ul><li>B (senza soglia) y = a x </li></ul>basse dosi alte dosi
    35. 55. <ul><li>La Valutazione del Rischio Chimico: </li></ul><ul><li>D. Strumenti </li></ul>
    36. 56. Strumenti della Valutazione del rischio in Medicina del Lavoro <ul><li>monitoraggio ambientale </li></ul><ul><li>monitoraggio biologico </li></ul><ul><ul><ul><li>dell’esposizione </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>degli effetti biologici </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>della suscettibilità </li></ul></ul></ul><ul><li>sorveglianza sanitaria </li></ul>
    37. 58. Le tre misure fondamentali alla base di una corretta valutazione del rischio: <ul><li>Esposizione (Monit. Amb.) </li></ul><ul><li>Dose (Monit. Biol.) </li></ul><ul><li>Risposta (Monit. Biol. / Sorv. Sanit.) </li></ul>
    38. 59. Figura 1: Relazione tra Esposizione, Dose e Risposta biologica OEL: limite di esposizione professionale ( occupational exposure limit ); BEI: indice biologico di esposizione (biological exposure index) BLV: valore limite biologico ( biological limit value ). Monitoraggio ambientale BLV Esposizione Dose OEL/ TLV Risposta BEI Monitoraggio biologico Interpretazione a livello di gruppo Interpretazione a livello individuale
    39. 60. Parte 2 <ul><li>Il Monitoraggio Biologico </li></ul>
    40. 61. Definizione <ul><li>Misura periodica di un indicatore biologico da confrontare con appropriati valori o limiti di riferimento. </li></ul><ul><ul><li>Valori di riferimento: valori elaborati statisticamente di campioni ottenuti da una pololazione di riferimento selezionata con criteri predefiniti. </li></ul></ul><ul><ul><li>Valori limite: livelli ambientali o biologici di una sostanza che non devono essere superati al fine di evitare effetti sulla salute nella quasi totalità dei soggetti/lavoratori esposti. </li></ul></ul>
    41. 63. Vantaggi del MB sul MA <ul><li>Ulteriori informazioni fornite dal MB rispetto al MA: </li></ul><ul><li>Dose interna (assorbita, al bersaglio, efficace, ecc.) </li></ul><ul><li>Variabilità intra- e inter-individuale </li></ul><ul><li>Esposizione cutanea e/o per ingestione </li></ul><ul><li>Esposizione pregressa </li></ul><ul><li>Effetti biologici </li></ul><ul><li>Suscettibilità individuale </li></ul><ul><li>Efficacia mezzi di protezione </li></ul>
    42. 65. Criteri di classificazione degli indicatori biologici (biomarcatori o biomarkers) <ul><li>In base a: </li></ul><ul><li>matrice biologica in cui vengono testati (urine, sangue, tessuti, aria espirata, ecc.) </li></ul><ul><li>b) organo o tessuto in cui hanno origine o che li ha prodotti (renali, epatici, del Sistema Nervoso, ecc.) </li></ul><ul><li>c) caratteristiche chimico-fisiche (volatili, idro/lipo-solubili, ecc.) </li></ul><ul><li>d) significato tossicologico e al valore predittivo che viene loro attribuito rispetto al fattore di rischio di cui sono indicatori. </li></ul>
    43. 66. Sequenza di eventi tossicologici nel continuum dall’ esposizione alla patologia e relativi indicatori biologici Evento rilevante     Indicatore biologico (IB) di 1. Assorbimento (via inalatoria, digestiva, cutanea, parenterale, ecc.) <ul><li>esposizione (IBE) </li></ul><ul><ul><li>- corrente (IBEC) , </li></ul></ul><ul><ul><li>- recente (IBER) </li></ul></ul><ul><ul><li>- pregressa (IBEP) </li></ul></ul>2. Distribuzione/accumulo (ossa, SNC, ecc.) <ul><li>accumulo (IBA) </li></ul>3. Escrezione (urinaria, epatica, resp.) <ul><li>esposizione (IBE) o dose interna (IDI) </li></ul>4. Legame con bersaglio critico o non-critico (DNA, Hb, enzimi, ecc.) <ul><li>dose biologicamente efficace (IDBE) o dose al bersaglio (IDB) </li></ul>5. Alterazioni biochimiche, funzionali o strutturali precoci <ul><li>risposta/effetto (IBR) </li></ul><ul><ul><li>deterministico (d’organo/sistemico) </li></ul></ul><ul><ul><li>stocastico (tumore,immunoall., ecc.) </li></ul></ul>6. Suscettibilità genetica o acquisita <ul><li>suscettibilità (IBS) </li></ul>7. Lesione iniziale d’organo o sistema <ul><li>precoce di malattia (IPM) </li></ul><ul><li>  </li></ul>
    44. 67. Indicatore biologico di esposizione (IBE) (o di dose interna) <ul><li>Sostanze esogene ( xenobiotici ), loro metaboliti o prodotti dell’interazione tra le sostanze o loro metaboliti reattivi (elettrofili o radicalici) e molecole-bersaglio endogene nucleofile, misurati in un compartimento accessibile dell’organismo. </li></ul><ul><li>(NRC 1989, modificata) </li></ul>
    45. 68. Caratteristiche dell’indicatore biologico di esposizione “ideale” <ul><li>Specificità per un solo agente chimico </li></ul><ul><li>Sensibilità, ovvero possibilità di evidenziare anche esposizioni molto basse </li></ul><ul><li>Facilità d’analisi: misurabile con metodiche semplici, non invasive e poco costose </li></ul><ul><li>Persistenza, consentendo di quantificare anche l’esposizione pregressa </li></ul><ul><li>Predittività per specifici stati patologici </li></ul>
    46. 69. Diverse categorie di IBE in base alla struttura chimica <ul><li>Struttura Esempio </li></ul><ul><li>Composto tal quale Pb, benzene, ecc. </li></ul><ul><li>Addotti </li></ul><ul><ul><ul><li>a proteine (Hb, albumina) Hb-CO </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>al DNA B(a)P-DNA </li></ul></ul></ul><ul><li>Metaboliti </li></ul><ul><ul><ul><li>Prodotti di attivazione 2,5-ED </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Prodotti di detossificazione S -PMA </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Metaboliti di significato incerto t,t-MA </li></ul></ul></ul>
    47. 70. Diverse categorie di IBE in base all’emivita biologica <ul><li>molto breve (minuti) , come ad esempio il benzene nell’aria espirata; </li></ul><ul><li>breve (ore-giorni) , come ad esempio il fenolo urinario nell’esposizione a benzene o il 2,5-esandione urinario nell’esposizione ad esano; </li></ul><ul><li>media (giorni-settimane) , ad esempio i metalli pesanti (piombo, mercurio, cadmio) dosati nel sangue, </li></ul><ul><li>4. lunga (settimane-mesi) gli addotti al DNA o all’Emoglobina di composti o metaboliti elettrofili; </li></ul><ul><li>molto lunga (anni) , come ad esempio la piomburia dopo chelazione indicativa della concentrazione ossea del metallo. </li></ul>
    48. 71. Figura 7. Andamento nel tempo di ipotetici indicatori di esposizione in funzione della loro emivita biologica. Tempo dopo l’esposizione (giorni) Livelli relativi degli indicatori biologici Metaboliti urinari Addotti alla Emoglobina Addotti al DNA
    49. 72. Vie metaboliche del benzene
    50. 73. Correlation between benzene exposure in air and t,t -MA in urine
    51. 74. Correlation between benzene exposure and t,t-MA in urine (all workers)
    52. 75. Environmental Monitoring Mean occupational benzene exposure by different task White Collars (n=11) (range: 1,7-22,8) Drivers (n=12) (range: 7,7-5.086) Operators (n=9) (range: 38,8-593,5) Benzene (ug/m 3 )
    53. 78. Rapporto tra emivita biologica e tempo di prelievo piombo Metaboliti di solventi org. Solventi organici Esempio Indifferente Urine o sangue > 100 hr Fine settimana Urine o sangue 10 < 100 hr Fine turno Urine o sangue 2 < 10 hr Istantaneo Aria espirata < 2 hr Tempo di prelievo Indicatore biologico Emivita
    54. 79. Fattori che modificano il rapporto tra TLV e BEI <ul><li>Variabilità biologica </li></ul><ul><ul><li>assorbimento </li></ul></ul><ul><ul><li>distribuzione </li></ul></ul><ul><ul><li>metabolismo </li></ul></ul><ul><ul><li>escrezione </li></ul></ul><ul><ul><li>accumulo </li></ul></ul><ul><li>Carico di lavoro </li></ul><ul><li>Esposizione multipla </li></ul><ul><li>Dieta </li></ul>
    55. 80. Effetto della variabilità individuale sul rapporto tra TLV ® e B EI ® Livello di esposizione Livello dell’indicatore biologico di esposizione Valore Medio= BEI x Limite inferiore dell’IC 95% = BEI y BEI ® Y BEI ® x TLV ® X
    56. 81. Valore Medio Limite superiore dell’IC 95% TLV ® BEI ® Livello dell’indicatore biologico di esposizione Figura 4: La dispersione di dati intorno alla media (retta di regressione) non consente di applicare il concetto di BEI ® per interpretare dati individuali di monitoraggio biologico, che potrebbero condurre ad una sottostima del rischio reale. Livello di esposizione Effetto della variabilità individuale sul raporto tra BEI ® e TLV ® Soggetto y Soggetto x
    57. 82. pesante leggero riposo BEI ® A OEL/TLV ® Livello di esposizione X Lavoro BEI ® B BEI ® C Fig. 5a: Il carico di lavoro modifica la pendenza della relazione tra indicatore di esposizione (OEL/TLV ® ) e dose (BEI ® ), tanto che per uno stesso OEL/TLV ® potrebbero/dovrebbero essere proposti BEI diversi per carichi di lavoro diversi (A, B, C). Livello dell’indicatore biologico di esposizione Effetto del carico di lavoro sul raporto tra OEL/TLV ® e BEI ®
    58. 83. A + B + C +… (in miscela) BEI ® B BEI ® A OEL/TLV ® Livello di Esposizione ad A Fig. 5b. La relazione esposizione-dose ( OEL/TLV ® - BEI ®) è modificata dalla presenza di altri composti in miscela, tanto che dovrebbero essere previsti BEI ® differenziati per soggetti esposti a singole sostanze (A) o a miscele (A+B+C+…). Livello dell’indicatore biologico di esposizione A (da solo) Effetto dell’esposizione multipla sul raporto tra OEL/TLV ® e BEI ®
    59. 84. Diet and 1-OHP excretion Results in vivo Cumulative 24-h excretion
    60. 85. Diet and 1-OHP excretion Discussion-3 AUC + FIBRES AUC NO FIBRES AUC fibres < AUC no fibres
    61. 86. Effect of diet on 1-OHP excretion in rats (No fibres) 1-OHP/blood 1-OHP/urine 1-OHP/feces 1-OHP/bile 1-OHP/intestine NO FIBRES Further biotransformation
    62. 87. Effect of diet on 1-OHP excretion in rats (+ fibres) 1-OHP/blood 1-OHP/urine 1-OHP/feces 1-OHP/bile Further biotransformation 1-OHP/intestine + FIBRES
    63. 88. Tre regole da non dimenticare… <ul><li>Non esiste l’indicatore biologico di esposizione (IBE) ideale </li></ul><ul><li>Ogni IBE ha significato, modalità e tempi di campionamento propri. </li></ul><ul><li>E’ importante, quindi, utilizzare, quando possibile, più di un IB con significato, modalità e tempi di campionamento diversi. </li></ul>
    64. 89. Metodiche utilizzate nel MB <ul><li>HPLC (High performance Liquid Chromatography) (composti organici volatili e non) </li></ul><ul><li>Spettrometria ad assorbimento atomico </li></ul><ul><li>(metalli) </li></ul><ul><li>Gascromatografia-Spettrometria di massa (composti organici volatili) </li></ul><ul><li>Cromatografia liquida-Spettrometria di massa </li></ul><ul><li>(composti organici non volatili) </li></ul><ul><li>ICP-MS (Inductively Coupled Plasma-Mass Spectr.) (speciazione di elementi) </li></ul>
    65. 90. Indicatori biologici di risposta (IBR) (o di effetto) <ul><li>“ Modificazioni misurabili di parametri biochimici o funzionali che, secondo la loro entità, permettono di identificare un ampio spettro di risposte biologiche, da semplici fenomeni di adattamento funzionale fino a malattie conclamate. </li></ul><ul><li>(NRC 1989) </li></ul>
    66. 91. Composti ad azione tossica locale (1) <ul><li>Meccanismo : agiscono localmente nel punto di contatto con l’organismo e, pertanto causano effetti prevedibili in base ai livelli di esposizione, piuttosto che della dose assorbita. </li></ul><ul><li>Esempi : Sostanze altamente reattive, incluse alcune specie di elementi metallici di transizione, dotate di proprietà caustiche e corrosive </li></ul><ul><ul><li>Composti insolubili di elementi metallici pneumotossici </li></ul></ul><ul><ul><li>Componenti chimici di fibre resistenti ai processi di digestione operati dai macrofagi </li></ul></ul><ul><ul><li>Pro-cancerogeni e cancerogeni sia genotossici che non genotossici che agiscono localmente, soprattutto a livello delle vie respiratorie </li></ul></ul>
    67. 92. Composti ad azione tossica locale (2) <ul><li>Gli indicatori biologici di esposizione al bersaglio (ancora in fase di studio sistematico): </li></ul><ul><li>Tentativi di quantificazione e speciazione dei composti eliminati con l’aria esalata , previa condensazione, per ottenere una stima della concentrazione di specie tossiche di elementi metallici nel liquido delle vie respiratorie o ELF ( Epithelial Lining Fluid ). </li></ul><ul><li>Tentativi di quantificazione della dose alla cute , attraverso l’impiego di tecniche di campionamento del sudore nelle diverse varianti del “ wipe test ”. </li></ul>
    68. 93. MECCANISMI DI CANCEROGENESI <ul><li>Agenti Inizianti Agenti Promoventi </li></ul><ul><li> (genotossici) (epigenetici) </li></ul><ul><li>- Alterano il DNA - Stimolano la mitosi (mitogeni) </li></ul><ul><li>- Cancerogeni completi - Necessitano di un iniziante </li></ul><ul><li>- Sono o formano specie reattive - Non sono elettrofili/radicali </li></ul><ul><li>(elettrofile o radicaliche) </li></ul><ul><li>- Spesso sono mutageni - Non sono mutageni </li></ul><ul><li>Basta la singola esposizione - Necessaria l’esposizione ripetuta </li></ul><ul><li>Assente la dose-soglia - Presente la dose-soglia </li></ul>
    69. 94. Monitoragio biologico di cancerogeni genotossici <ul><li>Indicatore significato vantaggi/svantaggi </li></ul><ul><li>- Composti/metaboliti esposizione buona specificità </li></ul><ul><li>- Addotti dose alta specificità </li></ul><ul><li>- a proteine dose biol. efficace esposizione pregressa </li></ul><ul><li>- al DNA dose al bersaglio esposizione recente </li></ul><ul><li>- Danno citogenetico effetto bassa specificità </li></ul><ul><li>- SCE (Scambio crom. fr.) alta sensibilità </li></ul><ul><li>- AC (Aberrazioni cromos.) qualità variabile </li></ul><ul><li>- MN (Micronuclei) </li></ul><ul><li>- CT (Comet Test) </li></ul>
    70. 95. Monitoragio biologico di cancerogeni epigenetici (non genotossici) <ul><li>composti tal quali o metaboliti (sangue e urine) </li></ul><ul><li>induzione enzimatica </li></ul><ul><ul><ul><li>indicatori diretti (contenuto/attività di CYP, GST, ecc.) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Indicatori indiretti ( γ GT, D -GA, ecc.) </li></ul></ul></ul><ul><li>proliferazione cellulare </li></ul><ul><li>inibizione della comunicazione intercellulare ( gap-junction ) </li></ul><ul><li>apoptosi </li></ul><ul><li>marker genomici o proteomici </li></ul><ul><ul><li>espressione dell’RNA </li></ul></ul><ul><ul><li>espressione delle proteine </li></ul></ul>
    71. 96. Relazione tra i diversi indicatori biologici nel continuum dall’ esposizione alla malattia (tumore) Fattori di suscettibilità individuale Dose Interna Sostanza chimica/ suoi metaboliti (urina, sangue, tessuti) Alterazioni della struttura o funzione Spettri mutazionali in tessuti/cellule tumorali Malattia Esposizione Dose Efficace Addotti al DNA e alle proteine (urina, sangue, tessuti) Effetto Biologico Mutazioni somatiche in oncogeni/geni oncosoppressori Prodotti genici Alterazioni citogenetiche Aberrazioni cromosomiche Micronuclei Aneuplodia Scambi tra cromatidi fratelli < Indicatori Biologici di Esposizione > < Indicatori Biologici di Effetto >
    72. 97. Composti teratogeni o tossici per l’apparato riproduttivo <ul><li>Per monitorare l’esposizione ad agenti tossici o gli effetti sullo sviluppo intrauterino , è possibile misurare gli addotti proteici nel sangue del cordone ombelicale o addotti al DNA nella placenta e/o nel sangue (correlazioni con l’esposizione a fumo di tabacco). </li></ul><ul><li>Per identificare potenziali effetti sull’apparato riproduttivo femminile , il danno alle cellule germinali può essere valutato tramite la misurazione degli addotti al DNA negli oociti e nelle cellule della granulosa. </li></ul><ul><li>Per monitorare le esposizioni ad agenti chimici potenzialmente tossici per l’apparato riproduttivo maschile , possibili indicatori sono rappresentati dagli addotti al DNA e alle proteine o dal Comet test , valutati tutti sugli spermatozoi. </li></ul>
    73. 98. Significato clinico degli indicatori biologici di effetto/risposta (IBR) <ul><li>Tipo di indicatore rilevanza clinica </li></ul><ul><li>di dose (indicatori indiretti ma sensibili) assente </li></ul><ul><ul><ul><ul><li>ALA-D, ALAU (Pb) </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Inibizione AChE nel sangue (OP) </li></ul></ul></ul></ul><ul><li>di rischio per l’organo bersaglio potenziale </li></ul><ul><ul><ul><ul><li>Micro albuminuria (nefropatia diabetica) </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Zn-PP eritrocitaria, porfirine urinarie (Pb) </li></ul></ul></ul></ul><ul><li>di effetto precoce dubbia </li></ul><ul><ul><ul><ul><li>Effetti citogenetici (composti genotossici) </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Micro proteinuria (solventi organici, metalli) </li></ul></ul></ul></ul><ul><li>di danno in atto o residuo certa </li></ul><ul><ul><ul><ul><li>GOT, GPT (epatotossici) </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Citologia urinaria (amine aromatiche) </li></ul></ul></ul></ul>
    74. 99. Indicatori biologici di suscettibilità (IBS) <ul><li>Parametri biochimici o funzionali indicativi di una ridotta (o aumentata) risposta tossicocinetica o tossicodinamica, anche potenziale, conseguente l’esposizione ad un agente tossico. </li></ul>
    75. 105. Figura 8. Flusso biologico che dall’informazione genetica (DNA) conduce all’espressione di proteine ed alla generazione di metaboliti. Metabonomica Genomica Proteomica Genomica Funzionale Trascrittomica DNA RNA Proteina Metabolita
    76. 106. Applicazione della Biologia Molecolare alla Medicina del Lavoro <ul><li>Ricerca di nuovi biomarcatori in soggetti esposti a basse dosi di solventi </li></ul><ul><li>Il CYP 2E1 come possibile indicatore di effetto nell’esposizione a toluene </li></ul>
    77. 107. <ul><li>Environmental Health Perspectives Volume 114, Number 4, </li></ul><ul><li>April 2006 </li></ul><ul><li>Occupational Toluene Exposure Induces </li></ul><ul><li>Cytochrome P450 2E1 mRNA Expression in Peripheral Lymphocytes </li></ul><ul><li>Ania Mendoza-Cantú, Fabiola Castorena-Torres, Mario Bermúdez de León, Bulmaro Cisneros, Lizbeth López-Carrillo, Aurora E. Rojas-García, Alberto Aguilar-Salinas, Maurizio Manno, and Arnulfo Albores </li></ul>
    78. 108. <ul><li>AIM OF THE STUDY </li></ul><ul><li>T he effects of occupational exposure to toluene on the induction of CYP2E1 were investigated in workers of the printing industry by measuring: </li></ul><ul><li> a) CYP2E1 mRNA expression in peripheral lymphocytes </li></ul><ul><li>and </li></ul><ul><li> b) the 6-OH-CHZ/CHZ metabolic ratio </li></ul>
    79. 116. Preliminary conclusions <ul><li>CYP2E1 mRNA expression in lymphocytes, but not CYP 2E1 activity in vivo (CHZ ratio), may be a promising biomarker of effect in workers exposed to low levels of toluene. </li></ul><ul><li>CYP 2E1 activity is correlated with hippuric acid in urine but not with CYP mRNA expression in lymphocytes. </li></ul><ul><li>The relationship between mRNA expression and CYp 2E1 activity remains to be clarified. </li></ul>
    80. 118. Altre due regole da non dimenticare… <ul><li>Un’esposizione anche protratta > TLV (o >BEI) non comporta di per sé l’esistenza di un danno alla salute. </li></ul><ul><li>Un’esposizione < TLV (o <BEI) non garantisce l’assenza di effetti sulla salute. </li></ul>
    81. 119. Parte 3 <ul><li>Aspetti etici del Monitoraggio Biologico </li></ul>
    82. 122. ICOH Code of Ethics: Basic Principles
    83. 134. <ul><li>Per valutare l’opportunità di un test è necessario conoscere: </li></ul><ul><ul><li>Prevalenza della patologia </li></ul></ul><ul><ul><li>Sensibilità del test </li></ul></ul><ul><ul><li>Specificità del test </li></ul></ul><ul><li>Supponiamo di utilizzare un test predittivo di una data patologia per valutare l’idoneità di un gruppo di lavoratori… </li></ul>
    84. 135. Esempio 1 (alta prevalenza e specificità, bassa sensibilità) <ul><li>Supponiamo che la patologia indagata abbia una prevalenza pari al 50% e che il test abbia una sensibilità dell’80 % (20% di falsi negativi) e una specificità del 98% (2% di falsi positivi). </li></ul><ul><li>Su 100 lavoratori sottoposti al test, 50 risulteranno positivi, di cui 40 veri (80% di 50) e 10 falsi (20% di 50) , mentre 50 risulteranno negativi, di cui 49 veri (98% di 50) e 1 falso (2% di 50) . </li></ul><ul><li>Quindi il test porterà all’esclusione dalla mansione, oltre che di 40 soggetti malati, anche di 1 lavoratore sano, con un rapporto costo/beneficio pari a 1:40 (mentre 10 soggetti malati continueranno ad essere esposti). </li></ul><ul><li>Valutazione etica: Raccomandato </li></ul>
    85. 136. Esempio 2 <ul><li>Supponiamo che la patologia indagata abbia una prevalenza del 10% nella popolazione studiata, che il test abbia una sensibilità (falsi negativi) e una specificità (falsi positivi) entrambe del 90 %. </li></ul><ul><li>Su 100 lavoratori sottoposti al test, 18 risulteranno positivi, di cui 9 veri e 9 falsi, mentre 82 risulteranno negativi, di cui 81 veri e 1 falso. </li></ul><ul><li>Quindi il test porterà all’esclusione dalla mansione, oltre che di 9 soggetti malati, anche di 9 lavoratori sani con un rapporto costo/beneficio pari a 1:1 (mentre 1 soggetto malato conrinuerà ad essere esposto) </li></ul><ul><li>Valutazione etica: accettabile </li></ul>
    86. 137. Esempio 3 (bassa prevalenza e specificità, alta sensibilità) <ul><li>Supponiamo infine che la patologia indagata abbia una prevalenza nella popolazione studiata pari a solo l’1% e che il test predittivo abbia una sensibilità (falsi negativi) del 99% e una specificità (falsi positivi) dell’80%. </li></ul><ul><li>Su 100 lavoratori sottoposti al test, 21 risulteranno positivi, di cui solo 1 vero e ben 20 falsi, mentre 79 risulteranno negativi, di cui 78 veri e 1 falso. </li></ul><ul><li>Quindi il test porterà all’esclusione dalla mansione, oltre che dell’unico soggetto malato, anche di ben 20 lavoratori sani con un rapporto costo/beneficio pari a 20:1 (in questo caso nessun lavoratore malato continuerà ad essere esposto). </li></ul><ul><li>Valutazione etica: Non giustificato </li></ul>
    87. 138. Conclusioni <ul><li>Il monitoraggio biologico è uno strumento fondamentale in medicina del lavoro e in igiene industriale per la valutazione del rischio chimico. </li></ul><ul><li>Le nuove tecniche analitiche e gli strumenti della biotossicologia molecolare suggeriscono nuovi indicatori biologici sempre più sensibili, ma il cui significato tossicologico non è sempre chiaro. </li></ul><ul><li>E’ necessario affrontare e cercare di superare i problemi di natura pratica, scientifica ed etica che ancora limitano l’applicazione su più larga scala e l’interpretazione dei dati di molti test. </li></ul>
    88. 139. [email_address] www.occupationaltoxicology.unina.it

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