Effetti Tossici dei metalli pesanti sul sistema cardiovascolare
L’esposizione ai metalli pesanti, in particolare piombo, mercurio e cadmio, è associata a effetti tossici sistemici, con gravi conseguenze per vari distretti corporei, fra i quali il sistema cardiovascolare spicca per una relativa vulnerabilità. Questi metalli sono particolarmente dannosi perché si accumulano nei tessuti, inducendo stress ossidativo, infiammazione e alterazioni metaboliche che possono portare a malattie cardiovascolari (CVD) come ipertensione, aterosclerosi, cardiopatie ischemiche e insufficienza cardiaca.
Tossicità cardiovascolare del piombo
Il piombo è un metallo tossico che, se accumulato nell’organismo, provoca danni a livello cellulare e tissutale. Anche l’esposizione a livelli bassi e prolungati di piombo è stata associata a un aumento del rischio di malattie cardiovascolari. Il piombo genera specie reattive dell’ossigeno (ROS) e riduce la capacità antiossidante delle cellule. Questo stress ossidativo danneggia le cellule endoteliali e i vasi sanguigni, promuovendo l’infiammazione e contribuendo alla disfunzione endoteliale. In queste altera la funzione delle cellule endoteliali vascolari, compromettendo la produzione di ossido nitrico (NO), un importante vasodilatatore.
Questo provoca vasocostrizione e aumento della resistenza vascolare, contribuendo all’ipertensione. Infine, il piombo compete con il calcio nelle cellule muscolari lisce e nelle cellule del miocardio. L’aumento del calcio intracellulare causato dal piombo stimola la contrazione muscolare e aumenta la pressione arteriosa, facilitando la vasocostrizione e inducendo un effetto ipertensivo. Coloro che sono stati esposti per molti anni al piombo per ragioni professionali compare il cosiddetto “rene grinzo saturnino”, un rimpicciolimento delle dimensioni renali causati dall’effetto ischemizzante del piombo sulle sue arterie.
Conseguenze Cliniche
Studi epidemiologici hanno dimostrato una correlazione tra esposizione cronica al piombo e aumento della pressione arteriosa. L’accumulo di piombo altera il tono vascolare e la funzione renale, aumentando il rischio di ipertensione. Il piombo può accelerare l’aterogenesi promuovendo l’infiammazione e il danno ossidativo alle pareti arteriose, contribuendo alla formazione di placche aterosclerotiche. L’esposizione al piombo è stata associata a un maggiore rischio di ischemia miocardica e infarto, a causa dell’ipertensione, della disfunzione endoteliale e dell’aumento dell’infiammazione.
Tossicità del mercurio sul sistema cardiovascolare
Il mercurio è un altro metallo pesante altamente tossico per il sistema cardiovascolare. È presente nell’ambiente principalmente come mercurio elementare, inorganico o metilmercurio, la forma più tossica che si bioaccumula nella catena alimentare. In modo più spiccato rispetto al piombo, il mercurio è un forte pro-ossidante che aumenta la produzione di ROS e altera le difese antiossidanti delle cellule. Lo stress ossidativo indotto dal mercurio danneggia l’endotelio e accelera l’aterosclerosi. Anch’esso riduce la produzione di NO, che è cruciale per la vasodilatazione, il che può contribuire ai suoi effetti sull’ipertensione. L’esposizione al mercurio stimola la produzione di citochine pro-infiammatorie, come TNF-α e IL-6, che promuovono la risposta infiammatoria vascolare e danneggiano i tessuti cardiovascolari.
Conseguenze cliniche
Diversi studi hanno evidenziato che l’esposizione al mercurio è associata a un aumento della pressione arteriosa, in parte a causa della vasocostrizione indotta dalla ridotta produzione di NO. Il mercurio favorisce lo sviluppo di placche aterosclerotiche e aumenta il rischio di eventi cardiaci come infarto e ictus. L’infiammazione e il danno ossidativo sono alla base di questi effetti. L’esposizione cronica al mercurio può portare a danni al miocardio, contribuendo all’insufficienza cardiaca. Gli effetti cardiotossici del mercurio sono principalmente attribuiti all’infiammazione e allo stress ossidativo.
Effetti cardiotossici del cadmio
Il cadmio è un metallo pesante con una lunga emivita biologica che si accumula principalmente nei reni e nel fegato, ma esercita effetti dannosi anche sul sistema cardiovascolare. Il cadmio induce stress ossidativo e riduce la capacità antiossidante delle cellule, danneggiando le cellule endoteliali e compromettendo la funzione vascolare. Viene chelato principalmente dal glutatione (GSH), il principale antiossidante cellulare. Purtroppo, a differenza degli altri metalli pesanti, i complessi cadmio-glutatione (GS-Cd-SG) non sono neutralizzati, ma anzi fungono da inibitori tossici di altri enzimi glutatione-dipendenti (GSH reduttasi, GSH perossidasi, reduttasi NAD-dipendenti, ecc.), che esercitano un effetto tossico particolarmente a livello renale ma anche cardiaco. Lo stato redox delle cellule cardiache è un bilancio fra GSH e la proteina tioredoxina (Trx-1), che nello scompenso cardiaco è fortemente ossidata poiché c’è un difetto di rigenerazione redox fra queste due vie. E’ possibile che la comparsa di scompenso cardiaco congestizio che si osserva fra i lavoratori esposti ai metalli pesanti, possa includere questo meccanismo di tossicità cardiaca che si espleta nei decenni di esposizione professionale.
Conseguenze Cliniche
Il cadmio contribuisce all’aumento della pressione arteriosa attraverso l’accumulo nei reni, dove compromette la funzione renale e promuove la ritenzione di sodio e acqua, aumentando così il volume plasmatico. Il cadmio accelera l’aterosclerosi attraverso l’infiammazione cronica e il danno ossidativo, come spiegato sopra, aumentando la rigidità arteriosa e il rischio di malattie cardiovascolari. Essendo nefrotossico, il cadmio aumenta il rischio di insufficienza renale e malattie cardiovascolari.
Combinazioni tossiche e prevenzione
L’esposizione simultanea a piombo, mercurio e cadmio può avere effetti sinergici sul sistema cardiovascolare, aggravando i danni attraverso stress ossidativo cumulativo, infiammazione cronica e disfunzione endoteliale. L’interazione di questi metalli pesanti aumenta il rischio di aterosclerosi e altre malattie cardiovascolari, rendendo i danni più gravi rispetto all’esposizione a singoli metalli. Data la tossicità dei metalli pesanti e il rischio cardiovascolare ad essi associato, la prevenzione è fondamentale, specialmente in ambito lavorativo. Le strategie di prevenzione devono mirare alla riduzione dell’esposizione e alla protezione dei lavoratori. Di seguito alcune delle principali misure preventive.
Pincipi di prevenzione sul lavoro: riduzione dell’esposizione
- Controllo delle emissioni: Installare e mantenere efficienti sistemi di ventilazione e filtri per ridurre le emissioni di metalli pesanti nell’aria in aree di lavoro come miniere, fonderie, e industrie di produzione di batterie.
- Utilizzo di materiali sostitutivi: Dove possibile, sostituire i metalli pesanti con materiali meno tossici nelle attività industriali.
- Limitazione dell’accesso: Restrizione dell’accesso alle aree contaminate per i lavoratori non necessari e utilizzo di turni per limitare il tempo di esposizione.
Dispositivi di Protezione Individuale (DPI)
L’uso di dispositivi di protezione individuale è fondamentale per proteggere i lavoratori dall’esposizione diretta ai metalli pesanti:
a. Maschere respiratorie: Le maschere con filtri specifici aiutano a ridurre l’inalazione di particelle di metalli pesanti, proteggendo le vie respiratorie.
b. Guanti e indumenti protettivi: L’uso di guanti e tute resistenti a contaminanti chimici è essenziale per prevenire il contatto diretto con materiali contenenti piombo, mercurio o cadmio.
c. Occhiali protettivi: Gli occhiali proteggono gli occhi dall’esposizione accidentale a polveri o vapori tossici.
Monitoraggio Ambientale e Sanitario
a. Monitoraggio dell’aria e dei livelli di metalli: È necessario effettuare regolarmente campionamenti dell’aria e test dei livelli di contaminazione da metalli pesanti nelle aree di lavoro.
b. Screening dei lavoratori: Controlli sanitari periodici per monitorare la salute cardiovascolare dei lavoratori esposti a metalli pesanti, con particolare attenzione alla pressione arteriosa e a eventuali sintomi cardiovascolari.
c. Biomonitoraggio: Misurazione dei livelli di piombo, mercurio, cadmio e arsenico nel sangue o nelle urine dei lavoratori per individuare precocemente l’accumulo di questi metalli.
Educazione e formazione professionale
L’educazione dei lavoratori sui rischi associati ai metalli pesanti e sulle misure di sicurezza è essenziale per garantire il rispetto delle pratiche di prevenzione.
a. Formazione sui rischi specifici: Informare i lavoratori sugli effetti dei metalli pesanti sul sistema cardiovascolare e le modalità di esposizione.
b. Istruzione all’uso corretto dei DPI: Addestramento sull’uso e la manutenzione dei dispositivi di protezione per massimizzare la loro efficacia.
c. Politiche aziendali per la sicurezza: Implementazione di politiche aziendali che promuovano un ambiente di lavoro sicuro e rispettoso delle normative vigenti
Normative e standard di sicurezza
L’adozione di normative per la gestione della sicurezza in ambienti di lavoro con rischio di esposizione ai metalli pesanti è fondamentale. Le linee guida per i livelli di esposizione accettabili sono stabilite da enti come l’OSHA (Occupational Safety and Health Administration) e l’EPA (Environmental Protection Agency) negli Stati Uniti, o dall’EU-OSHA in Europa.
- A cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, phD, specialista in Biochimica Clinica.
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