1. Principi generali Definizione: la tossicologia è la scienza che studia i tossici o veleni e le alterazioni che essi provano nell’organismo – intossicazioni o avvelenamenti. La Tossicologia Forense , uno dei rami della tossicologia, è nata per soddisfare esigenze delle perizie giudiziarie, ovvero per accertare le cause di morte laddove si presuma un veneficio (omicidio causato dall’uso di veleni). Oggi il campo della Tossicologia Forense si estende a tutte le indagini che si rifanno a leggi e dispositivi volte alla tutela della salute individuale e della salubrità degli ambienti di vita e di lavoro. Definizione di tossico o veleno: ogni elemento o composto chimico il quale, una volta introdotto nell’organismo, agisce con meccanismi biochimici anche se presente in tracce, causando malattia o morte. Il potere tossico di una stessa sostanza varia con: quantità, solubilità, modalità di azione e provenienza.

4. La distillazione in corrente di vapore è un particolare processo di distillazione utilizzata nel caso di sostanze termolabili, cioè che si degradano a temperature prossime al loro punto di ebollizione, come ad esempio i composti aromatici naturali. L'aggiunta di acqua o vapore d'acqua all'interno della colonna di distillazione abbassa il punto di ebollizione delle sostanze, permettendone la separazione per distillazione. Se la sola aggiunta di acqua non è sufficiente ad abbassare abbastanza il punto di ebollizione, si opera sottovuoto (ovvero a pressioni minori di 1 atm). Il prodotto della distillazione consiste in una miscela di acqua e composti organici, che possono essere separati con facilità. La materia vegetale viene messa in contatto con il vapore acqueo, essa cede al vapore le sue sostanze volatili, si forma così un miscuglio Olio Essenziale - Vapore Acqueo che successivamente, attraverso il raffreddamento, condensa e si separa rapidamente nei due componenti olio essenziale e acqua.

5. La maggior parte dei veleni ha, poi, una tossicità sistemica e, in base agli effetti fisiopatologici prodotti, si possono dividere i veleni in: Irritanti e caustici Emotossici Cardiotossici Neurotossici Parenchimotossici Tossici sistemici effetto vescicante e corrosivo sulle superfici di contato (acidi organici forti, basi forti, gas soffocanti o asfissianti come cloro, fosgene, arsine. Effetti sono l’edema polmonare, lesioni infiammatorie, necrosi, ulcere). agiscono sul sangue combinandosi con l’Hb formando carbossi-Hb (CO) o meta-Hb (Clorati, sulfamidici, benzolo, nitroderivati), ledono lo stroma (strato) del globulo rosso causando emolisi, alterano la coagulazione del sangue (eparina, dicumarolo), ledono gli organi emopoietici. manifestano azione sulla fibra cardiaca, deprimendo o arrestando l’attività cardiaca o fibrillazione ventricolare. ipnotici, anestetici, narcotici, stupefacenti, psicofarmaci e molti alcaloidi, amfetamine, alcol etilico e metilico, e altri. determinano gravi degenerazioni e necrosi degli organi parenchimatosi (fegato, reni). Sono composti metallici e metalloidi, derivati alogenati, veleni e funghi, l’apiolo (abortivo). lesioni causate a più organi, poiché sono facilmente solubili e diffusibili.

6. Classificazione delle intossicazioni (alterazioni organiche e funzionali causate dai tossici o veleni) Esogene prodotte da veleni estranei all’organismo Collettive colpiscono più individui allo stesso tempo Sperimentali riprodotte nelle cavie animali In base al modo d’insorgenza , le intossicazioni saranno fulminanti (morte in pochi secondi o minuti), iperacute (morte in alcune ore), acute (durano 1-2gg), sub-acute (durano 1.2 settimane), croniche (assorbimento lento di piccole dosi che dura mesi o anni). Le intossicazioni potranno, poi, essere volontarie (tra cui rientrano quelle provocate dall’azione di agenti dopanti o abortivi, o derivanti da azioni autolesionistiche, suicidiarie, voluttuarie-abuso di stupefacenti, alcol, tabagismo)-, da cause belliche) o involontarie (alimentari, domestiche, professionali, medicamentose o genetiche-provocate dall’interazione tra tossico e materiale genetico, teratogenesi, con cellule somatiche, cancerogenesi, o ereditarie, genotossicità-)

7. Vie di entrata e di eliminazione dei tossici Le principali vie di penetrazione dei tossici sono: digerente, respiratoria, cutanea, parenterale (sottocutanea, intramuscolare, endovenosa) , altre (nasale, congiuntivale, rettale e vaginale). A seconda delle caratteristiche chimico-fisiche dell’agente tossico (in particolare volatilità, coefficiente di ripartizione aria/sangue e sangue/tessuti, polarità ecc) e modalità di utilizzo prevarrà una o più vie di assorbimento. In generale, la via cutanea è implicata soprattutto nei casi di intossicazioni accidentali (tinture o prodotti cosmetici), medicamentose (unguenti, pomate) o professionali (contatto diretto con indumenti contaminati o spargimenti accidentali di prodotto). Altro fattore da considerare è il veicolo tramite il quale il tossico è introdotto nell’organismo, che può influire sulla solubilità, assorbimento, o neutralizzarne l’azione. Ad esempio il fosforo giallo è innocuo se ingerito con acqua (veicolo), poiché liposolubile, può, invece, causare avvelenamento se lo stomaco è pieno di alimenti grassi (veicolo), dal momento che questi aumenteranno la quota di tossico solubilizzata, quindi, disponibile ad esplicare l’azione lesiva.

8. Vie di eliminazione La quota di tossico assorbita non resta in circolo a lungo, dal momento che l’organismo la elimina sia come tale sia mediante i prodotti metabolici. Le principali vie di eliminazione sono: renale , la più importante visto che attraverso le urine si bioelimina la massima quota di tossico assorbito. L’entità dell’eliminazione dipende dalla concentrazione ematica e dalla funzionalità renale; via digerente , attraverso l’epitelio di rivestimento e le ghiandole della mucosa gastro-intestinale sono escreti i sali di metalli pesanti (Pb, Hg), As, alogenati, sostanze poco diffusibili (morfina); via polmonare , veleni gassosi o volatili. In genere l’eliminazione è molto rapida; cutanea , soprattutto per i tossici volatili mediante l’escrezione sudoripara, che è complementare a quella renale, per alcuni veleni, es As, è importante anche l’eliminazione mediante unghie e capelli (incorporati nella matrice cheratinica); altre-saliva, placenta, latte, epato-biliare , partecipano in varia misura all’eliminazione dei tossici. Alcune sostanza espulse con la bile vengono in parte riassorbite dal fegato ritornando in circolo (circolo enteroepatico).

9. Distribuzione e trasformazione dei tossici. Tossicocinetica All’assorbimento segue la ridistribuzione dei tossici nei vari tessuti e organi, mediante il sistema cardiocircolatorio o il legame con i liquidi interstiziali dei tessuti o con i costituenti cellulari. Molti tossici presentano affinità selettiva verso determinati componenti organici, in cui si registrerà accumulo o captazione. La biotrasformazione degli agenti tossici ha lo scopo di produrre cataboliti meno dannosi o reattivi, che possano essere più facilmente eliminati . Si registrano, però, casi, in cui il metabolismo del tossico produce metaboliti più reattivi della sostanza stessa (è il caso del benzene). La Tossicocinetica studia i processi di trasformazione (sintetiche o non sintetiche, rispettivamente degradazioni e coniugazioni ), valutando matematicamente i rapporti tra quantità assunta, concentrazione ematica e fenomenologia tossica. La degradazione è, in genere, la prima tappa metabolica e comporta ossidazione/riduzione o idrolisi. La conuigazione o processi di sintesi prevedono il legame del tossico con macromolecole endogene (acido glicuronico, acido solforico, acetilazione, alchilazione, metilazione ecc) allo scopo di trasformare i tossici in prodotti facilmente eliminabili per via renale o biliate, riducendone, al contempo, la tossicità.

10. Tossicità e tollerabilità La tossicità misura l’energia lesiva di natura chimica manifestata da alcune sostanze . Può essere acuta, sub-auta e cronica . La tossicità acuta rappresenta l’effetto quali-quantitativo dei fenomeni causati dalla somministrazione di una dose unica della sostanza in esame. la quantità necessaria ad indurre intossicazione è detta dose tossica , quella necessaria a provocare morte della metà delle cavie animali è detta dose letale . La tossicità sub-acuta e cronica viene dedotta da somministrazioni ripetute della sostanza in esame, stabilendo le caratteristiche delle alterazioni morfologiche e strutturali provocate dal tossico in relazione alla dose e al tempo di somministrazione. La tossicità sub-cronica indica la dose minima tossica e la dose massima tollerata dall’animale di laboratorio cui la sostanza venga somministrata in quantità crescenti per 2-4 settimane. La tossicità cronica consente di stabilire a lungo termine i limiti di innocuità del prodotto/sostanza in un periodo di 3-6 mesi, valutando anche fenomeni di accumulo e di sommazione delle dosi. Risulta particolarmente importante nel valutare le patologie professionali, esponendo, in genere, l’attività lavorativa il soggetto a basse dosi di tossico per periodi di molti anni.

11. Dose letale 50 (DL50, mg/kg): quantità di tossico che causa la morte di metà delle cavie da laboratorio, per una determinata via di somministrazione. DL50 = 1mg/Kg -> molto tossico 1mg/Kg < DL50 > 50mg/Kg -> tossica 50mg/Kg < DL50 > 500mg/Kg -> moderata tossicità 0.5mg/Kg < DL50 > 5mg/Kg -> poco tossica 5g/Kg < DL50 > 15g/Kg -> non tossica DL50 > 15g/Kg -> non pericolosa Oltre a cambiare tra sostanza e sostanza, dose tossica e dose letale variano anche da soggetto a soggetto e, per lo stesso individuo e sostanza, variano in relazione a condizioni ambientali (T, P, umidità) e personali (età adulta o infantile, razza, sesso, peso corporeo, gravidanze, patologie in atto o precedenti).

12. La tollerabilità dell’organismo all’azione dei tossici è variabile per cause congenite o acquisite. L’insorgenza di tollerabilità ad una data sostanza si traduce in due fenomeni: assuefazione o idiosincrasia . L’assuefazione comporta l’abitudine dell’organismo ai veleni, in base a fenomeni di adattamento, che lo rendono resistente . per ottenere gli effetti è necessario aumentare le dosi, pertanto nei soggetti assuefatti non si registreranno intossicazioni acute, tipiche nei non assuefatti. L’assuefazione interviene nei consumatori di stupefacenti, nei fumatori, negli alcolisti. L’assuefazione preserva l’individuo dall’intossicazione acuta mortale, ma non da quella cronica. L’idiosincrasia è l’ipersensibilità di alcuni individui a determinate sostanze, quindi è opposta all’assuefazione . Senza cause apparenti gli individui idiosincrasici risentono in modo esagerato dell’azione del composto, presentando fenomeni gravi anche a dosi bassissime. Le reazioni di sensibilizzazione acquisita si traducono spesso in allergie.

13. Antagonismo, antidotismo e sinergismo Antagonisti: Composti dotati di azione contraria ad altri (agonisti), con il risultato di neutralizzarne gli affetti. Se l’azione è esplicata sugli stessi recettori si diranno antagonisti diretti (es. atropina, che paralizza le terminazioni nervose del sistema parasimpatico, antagonista della muscarina, che le eccita). Se antagonisti ed agonisti agiscono su strutture diverse, si diranno antagonisti indiretti (es. strictina induce convulsioni eccitando il midollo spinale, il curaro ne neutralizza gli effetti paralizzando le placche neuro-muscolari). I tossici possono esplicare tra loro antagonismo unilaterale o bilaterele , completo o incompleto . Gli antidoti, o contravveleni, sono in grado di neutralizzare, mediante reazioni chimico-fisiche, l’azione tossica di un dato veleno . Tale azione può avvenire in cavità accessibili dall’esterno (tubo digerente), tipica dell’antidotismo esterno , oppure nel sangue o in altre compagini, quindi ad assorbimento avvenuto, tipico dell’ antidotismo interno. Gli antidoti ad azione fisica ostacolano l’assorbimento dei veleni, grazie a lle proprietà adsorbenti (carbone medicinale); gli antidoti chimici agiscono in corrispondenza delle vie digerenti, impedendo l’assorbimento dei tossici ingeriti (olio di paraffina, che blocca l’azione dei tossici lipofili come benzolo, trielina).

14. Sinergismo In seguito all’assorbimento di due tossici simultaneamente può registrarsi un’azione sinergica. L’effetto registrato può essere pari alla somma dei singoli effetti ( sinergismo additivo ) o essere ancora maggiore ( potenziamento ). L’azione sinergica sarà registrata per tossici che agiscono sullo stesso recettore (alcol-barbiturici, morfina-tranquillanti), oppure su recettori diversi ma esplicando lo stesso effetto finale (curaro-morfina, il prima blocca la trasmissione neuromuscolatoria, la seconda deprime i centri respiratori bulbari, insieme inducono insufficienza respiratoria).

15. Diagnostica generale dell’avvelenamento In termini generali, un sospetto di intossicazione/morte per avvelenamento (volontario o non) può insorgere da un complesso di fatti, che debbono essere attentamente valutati (es. il brusco manifestarsi di un quadro morboso in un soggetto fin lì in piena salute, o morte improvvisa avvenuta in circostanze misteriose, in modo repentino o a seguito di manifestazioni sintomatologiche poco chiare. Il sospetto può nascere dall’insorgenza di odori che emanino dall’alito del malato o all’apertura del corpo in fase autoptica, di colorazioni cutanee , di sintomi allarmanti (cianosi, vomito, convulsioni, coma repentino). Vista la facilità di introdurre veleni per ingestione (volontaria o non), la comparsa di disturbi digerenti acuti immediatamente dopo l’ingestione di cibi o bevande può essere sintomatico di un avvenuto avvelenamento. I casi di avvelenamento volontario a scopo suicida sono ricostruibili a partire dalle notizie anamnestiche riferite dai familiari o da altri elementi circostanziali. In generale, in casi di presunto avvelenamento si procederà con diverse valutazioni, i cui risultati saranno utilizzati in modo organico. Le diagnosi si fondano su cinque criteri: clinico, anamnestico, chimico, biologico e circostanziale.

16. Criterio clinico Si avvale di fenomeni morbosi rilevati direttamente o riferiti; i risultati delle deduzioni saranno diversi a seconda che si tratti di reazioni acutissime per azione immediata del tossico o di forme più protratte di cui si sia seguito il decorso e il quadro clinico. Il criterio clinico sfrutta: Anamnesi : per ricavare precedenti patologie, forme morbose del soggetto, abitudini di vita e di lavoro, eventuali terapie precedenti e il loro esito (es. tipo, quantità e durata di assunzione di un farmaco). Si cerca di stabilire se i sintomi sono scaturiti in piena salute o in fase di terapia per precedente patologia. Sintomi locali : analisi del corpo alla ricerca di lesioni necrotiche (es, cutanee, intorno alla bocca, nel cavo orale o faringeo), il cui colore può indirizzare il medico sulla natura del tossico che l’ha provocato (giallastre per acido nitrico, nerastre per acido solforico, bianco-gialastre per acido cloridrico, bianco-giallastre brillanti per azione di alcali). Sintomi digerenti : in seguito ad avvelenamento per ingestione dei tossici si avranno manifestazioni intestinali acute, dolori addominali, nausea, vomito, diarrea, seguiti da disidratazione e collasso. In seguito all’assorbimento, possono comparire ittero, anuria (lesioni renali), secchezza delle fauci ecc.

17. Sintomi respiratori : l’inalazione di vapori o gas ad effetto irritante può causare tosse convulsa, espettorazione mucosa o sanguigna e dispnea intensa. A seguito di aggressione grave il quadro clinico può evolvere in edema polmonare frequentemente mortale. La comparsa di odori tipici può facilitare l’individuazione del tossico (es. etere, cloroformio, solfuro di carbonio). Sintomi nervosi :numerose sostanze inducono depressione o eccitazione delle funzioni nervose, che possono evolvere in coma superficiale o profondo, convulsioni, delirio, paralisi periferica. Sintomi epato-renali : l’azione tossica a livello renale comporta comparsa di ittero ed insufficienza acuta; le lesioni renali acute sono dovute al danneggiamento delle strutture tubulo-glomerulari, con segni di nefropatia tossica ed insufficienza renale acuta. Nella pratica medico-legale non è possibile sfruttare il criterio diagnostico sintomatologico allorquando il soggetto sia stato colto da morte improvvisa, senza l’assistenza medica, se le notizie raccolte o desunte dal sopralluogo sono frammentarie ed insufficienti; le deduzioni fatte saranno, poi, inattendibili allorquando vi sia il fondato sospetto che la sintomatologia sia volontariamente taciuta o alterata.

18. Criterio anatomico Si parte dall’osservazione diretta del cadavere ( necroscopia ), allo scopo di descrivere e studiare le alterazioni morfologiche prodotte dal veleno nei vari organi ( criterio anatomo-patologico stretto ) e rivelare lo stato dei fenomeni cadaverici ( criterio tanatologico ). In seguito ad autopsia (l’asportazione di organi e tessuti da sottoporre ad ulteriori indagini) può individuare la causa certa della morte, escludendo l’azione di tossici o veleni (rescissione di un’arteria, infarto del miocardio ecc). L’esito del referto potrà esser positivo o negativo a seconda che si individuino o meno sostanze tossiche la cui azione sia capace di influenzare il decorso dei fenomeni cadaverici registrati, escludendo , quindi, o non la possibilità di avvenuto avvelenamento. L’autopsia deve essere completata da esami istologici dei visceri, che permette di localizzare la presenza del tossico nelle strutture cellulari colpite, come nel caso di intossicazioni da metalli pesanti. Il criterio anatomico, pur offrendo utili elementi, non sempre è in grado da solo di risolvere la diagnosi da avvelenamento.

20. Caso 2), avvelenamento senza veleno In tali casi il reperto chimico sarà negativo (ovvero nessun tossico determinato nei fluidi e nei tessuti) pur in presenza di un avvelenamento. Ciò può essere dovuto a completa metabolizzazione del veleno prima della morte, alle piccolissime dosi necessarie per indurre morte (per cui una volta assorbito e distribuito all’intera massa corporea non è più possibile rivelarne la presenza), rapido assorbimento e scarsa stabilità dei prodotti di metabolizzazione ecc. c) il veleno è stato introdotto in modo fraudolento nel cadavere, morto naturalmente, allo scopo di simulare il veneficio per incolpare un terzo. In questi casi, il veleno immesso post-mortem nello stomaco non sarà presente nemmeno in tracce nei fluidi biologici e negli organi/tessuti (visto che non c’è stato assorbimento), né, tantomeno, saranno riscontrabili prodotti metabolici. Un ulteriore fonte di errore è la determinazione di sostanze organiche azotate ad affinità chimica con gli alcaloidi, dette ptomaine , che si formano, però, a seguito dei processi di decomposizione cadaverici. La loro tossicità non è scarsa, anche se minore del corrispondente alcaloide.

22. Criterio biologico Consiste nel testare su cavie da laboratorio appositamente scelte la tossicità di estratti ottenuti dai visceri del cadavere . Tale approccio è utile quando il materiale a disposizione (tracce di vomito) è minimo e tale da non consentire un’analisi chimica completa. Si valuteranno le reazioni fisiologiche o fisiopatologiche per cercare di risalire al veleno che può averle indotte. Criterio circostanziale Consiste nella raccolta di circostanze e notizie mediante documenti, testimonianze o accertamenti diretti (ad es. dell’autorità giudiziaria). Le notizie vengono raccolte sia sulla vittima sia sull’indiziato (aveva motivi di rancore verso la vittima, possedeva tossici, poteva propinare il veleno alla vittima; personalità, abitudini di vita e di lavoro, rettitudine morale ecc). In tal modo si cerca di discernere tra possibile veneficio (al giorno d’oggi assai raro), avvelenamento casuale, professionale, errore terapeutico e così via . Come detto oggi le morti dovute a veneficio sono assai rare, ma sono cresciute quelle dovute ad avvelenamento professionale, a seguito di frodi alimentari, per la presenza di inquinanti negli ambienti di vita, casi in cui il criterio circostanziale sarà molto utile per discernere tra cause accidentali o presenza di precise responsabilità.