Vai al contenuto| Home page|

   Ti trovi in: HOME »Programmi, progetti e risultati »I progetti »PRIN - Programmi di ricerca di Rilevante Interesse Nazionale»Programma di ricerca
INIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE

PROGRAMMA DI RICERCA

italiano - english
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
Classificazione geografica
Bibliografia
1) ATSDR (Agency for Toxic Substances and Disease Regustry): Toxicological Profile for Benzene (1997). Atlanta, GA: Public Health Service.
2) Bruckner,J.V. and Warren,D.A. (2001) Toxic effects of solvents and vapors. In Klaassen,C.D. (ed.) Casarett & Doull’s Toxicology the basic science of poisons. McGraw-Hill, USA, pp. 869-916.
3) Snyder,R. (2002) Benzene and leukaemia. Crit. Rev. Toxicol., 32; 155-210.
4) IARC. Monographs on the evaluation of the carcinogenic risk of chemicals in humans (1987). Overall evaluations of carcinogenicity: an updating of IARC monographs volumes 1 to 42. Lyon 1987.
5) Hayes,R.B., Songnian,Y., Dosemeci,M. and Linet,M. (2001) Benzene and lymphohematopoietic malignancies in human. Am. J. Ind. Med, 40, 117-126.
6) Zhang,L., Eastmond,D.A. and Smith,M.T. (2002) The nature of chromosomal aberrations detected in humans exposed to benzene. Critic. Rev. Toxicol., 32, 1-42.
7) Liu,L., Zhang,Q., Feng,J., Deng,L., Zeng,N., Yang,A., Zhang,W. (1996). The study of DNA oxidative damage in benzene-exposed workers. Mutat. Res., 370, 145-150.
8) Rothman,N., Smith,M.T., Hayes,R.B., Traver,R.D., Hoener,B., Campleman,S., Li,G., Dosemeci,M., Linet,M., Zhang,L., Xi,L., Wacholder,S., Lu,W., Meyer,K.B., Titenko-Holland,N., Stewart,J.T., Yin,S., Ross,D. (1997). Benzene poisoning, a risk factor for haematological malignancy, is associated with the NQ01 609 C T mutation and rapid fractional excretion of chloroxzone. Cancer Res., 57, 2839-2842.
9) Eastmond,D.A., Shuler,M., Frantz,C., Chen,H.W., Parks,R., Wang,L., Hasegawa,L. (2001) Characterization and mechanisms of chromosomal alterations induced by benzene in mice and humans. Health Effects Institute, research Report 103.
10) Snyder,R., Witz,G., Goldestein,B.D. (1993). The toxicology of benzene. Environ. Health Perspect., 100, 293-306.
11) World Health Organization, 1996. Updating and revision of the Air Quality Guidelines for Europe. Report no. EUR/ICP/EHAZ9405/MT12.
12) ACGIH. Threshold limit values and biological exposure indices (2000). American Conference of Governmental Industrial Hygienists. Cincinnati, Ohio, USA,.
12) Ghittori,S., Maestri,L., Fiorentino,M.L., Imbriani,M. (1995). Evaluation of occupational exposure to benzene by urinalysis. Int Arch Occup Environ Health, 67, 195-200.
13) European Union Parliament and Council (2000). Directive 2000/69/CE of the European Parliament and Council of the 16 November 2000 concerning the limit values for benzene and carbon monoxide in environmental air. Official Journal of the European Communities, 13.12.2000: L313/12-21.
14) Cocheo,V., Sacco,P., Boaretto,C., De Saeger,E., Ballesta,P.P., Skov,H., Goelen,E., Gonzalez,N., Caracena,A.B. (2000). Urban benzene and pollution exposure. Nature, 404, 141-142.
15) Groopman,J.D., Kensler,T.W. (1993). Molecular Biomarkers for human chemical carcinogen exposures. Chem. Res. Toxicol., 6, 764-770.
16) Perera,F.P., Whyatt,R.M. (1994). Biomarkers and molecular epidemiology in mutation/cancer research. Mutat. Res., 313, 117-129.
17) Grittori, S., Maestri,L., Fiorentino, M.L., Imbriani,M. (1995) Evaluation of occupational exposure to benzene by urinalysis. Int. Arch. Occup. Environ. Health, 67, 195-200.
18) Waidyanatha,S., Rothman,N., Fustinoni,S., Smith,M.T., Hayes,R.B., Bechtold,W., Dosemeci,M., Guilan,L., Yin,S., Rappaport,S.M. (2001). Urinary benzene as a biomarker of exposure among occupationally exposed and unexposed subjects. Carcinogenesis, 22, 279-286.
19) Hagmar,L., Brogger,A., Hansteen,I.L., Heim,S., Hogstedt,B., Knudsen,L., Lambert,B., Linnainmaa,K., Mitelman,F., Nordenson,I., Reuterwall,C., Salomaa,S., Skerfving,S., Sorsa, M. (1994). Cancer risk in humans predicted by increased levels of chromosomal aberrations in lymphocytes: Nordic study group on the health risk of chromosome damage. Cancer Res., 54, 2919-22.
20) Hagmar,L., Bonassi,S., Stromberg,U., Brogger,A., Knudsen,L.E., Norppa,H., Reuterwall,C. (1998). Chromosomal aberrations in lymphocytes predict human cancer: a report from the European Study Group on Cytogenetic Biomarkers and Health (ESCH). Cancer Res. 1998, 58, 4117-4121.
21) Bonassi,S., Hagmar,L., Stromberg,U., Montagud,A.H., Tinnerberg,H., Forni,A., Heikkila,P., Wanders,S., Wilhardt,P., Hansteen,I.L., Knudsen,L.E., Norppa,H. (2000). Chromosomal aberrations in lymphocytes predict human cancer independently of exposure to carcinogens. European Study Group on Cytogenetic Biomarkers and Health. Cancer Res., 60, 1619-1625.
22) Fenech,M., Holland,N., Chang,W.P., Zeiger,E., Bonassi,S. (1999). The Human MicroNucleus Project—an international collaborative study on the use of the micronucxleus technique for measuring DNA damage in humans. Mutat. Res., 428, 271-283.
23) Fenech,M. (2002). Biomarkers of genetic damage for cancer epidemiology. Toxicology, 181-182, 411-416.
24) Kassie,F, Parzefall,W, Knasmuller,S. (2000). Single cell gel electrophoresis assay: a new technique for human biomonitoring studies. Mutation Res, 463, 13-31.
25) Schmezer,P., Rajaee-Behbahani,N., Risch,A., Thiel,S. (2001). Rapid screening assay for mutagen sensitivity and DNA repair capacity in human peripheral blood lymphocytes. Mutagenesis,16, 25-30.
26) Rossi,A.M., Guarnirei,C., Rovesti,S., Gobba,F., Ghittori,S., Vivoli,G., Barale,R. (1999). Genetic polymorphisms influence variability in benzene metabolism in humans. Pharmacogenetics, 9, 445-451.
27) Rothman,N., Wacholder,S. Caporaso,N.E., Garcia-Closas,M. Buetow,K., Fraumeni,J.F. (2001). The use of common genetic polymorphisms to enhance the epidemiologic study of environmental carcinogens. Biochem. Biophysica acta, 1471, C1-10.
28) Zhao,X., Niu,J., Wang,Y., Yan,C., Wang,X. and Wang,J. (1998) Genotocicity and chronic health effects of automobile exhaust: a study on the traffic policemen in the city of Lanzhou. Mutat. Res., 415, 185-190.
29) Anwar,W.A. and Kamal,A.A.M. (1988) Cytogenetic effects in a group of traffic policemen in Cairo. Mutat. Res., 208, 225-231.
30) Chardrasekaran,R., Samy,P.L.P. and Murthy,P.B.K. (1996) Increased sister chromatid exchange (SCE) frequencies in lymphocytes from traffic policemen exposed to automobile exhaust pollution. Hum. Exp. Toxicol., 15, 301-304.
31) Bolognesi,C., Merlo,F., Rabboni,R., Valerio,F. and Abbondandolo,A. (1997) Cytogenetic biomonitoring in traffic police workers: micronucleus test in peripheral blood lymphocytes. Environ. Mol. Mutagen., 30, 396-402.
32) Carere,A., Andreoli,C., Galati,R., Leopardi,P., Marcon,F., Rosati,M.V., Rossi,S., Tomei,F., Verdina,A., Zijno,A. and Crebelli,R. (2002) Biomonitoring of exposure to urban air pollutants: analysis of sister chromatid exchanges and DNA lesions in peripheral lymphocytes of traffic policemen. Mutat. Res., 518, 215-224.
33) Leopardi,P., Zijino,A., Marcon,F., Conti,L., Carere,A., Verdina,A., Galati,R., Tomei,F. and Crebelli,R. (2003) Analysis of Micronuclei in peripheral blood lymphocytes of traffic wardens: effects of exposure, metabolic genotypes, and inhibition of excision repair in vitro by ARA-C. Environ. Mol. Mutagen., 41, 126-130.
Parole Chiave
INQUINAMENTO AMBIENTALE; BENZENE; BIOMARCATORI; METABOLITI URINARI; DANNO GENETICO; MICRONUCLEI; POLIMORFISMO GENETICO; RIPARAZIONE DEL DNA; RISCHIO CANCEROGENO

ESPOSIZIONE AMBIENTALE ED OCCUPAZIONALE A BENZENE: IDENTIFICAZIONE DI BIOMARCATORI DI ESPOSIZIONE, EFFETTO E SUSCETTIBILITA' PREDITTIVI DI RISCHIO

Università degli Studi di Bologna
Abstract
Il benzene è un inquinante ambientale che interessa dal punto di vista espositivo tutta la popolazione. In ambito urbano, l'unica distinzione che si può operare è tra chi per mansioni lavorative trascorre la maggior parte del tempo all'aperto e chi opera in ambiente confinato. E' quindi possibile identificare categorie professionali, tra cui agenti del traffico e addetti alle stazioni di servizio, a maggior rischio espositivo rispetto alla popolazione generale. Queste importanti differenze nell'esposizione devono essere quindi tenute in considerazione nel disegno di studi epidemiologici sugli effetti dell'inquinamento atmosferico. Mentre l'esposizione occupazionale è associata a danni genetici e ad aumentato rischio di tumori ematici, l'informazione sui rischi associati agli attuali livelli ambientali di benzene è carente. Le direttive comunitarie hanno fissato limiti espositivi standard sia per i luoghi di lavoro che per la popolazione generale. Tuttavia, allo stato attuale delle conoscenze, non è possibile escludere a priori un possibile rischio cancerogeno derivante da un'esposizione anche a livelli di benzene che rientrano in quelli considerati accettabili. L'epidemiologia molecolare, attraverso l'impiego di biomarcatori, è fondamentale per l'analisi dell'impatto dell'inquinamento ambientale sulla salute dell'uomo, soprattutto per quanto riguarda il rischio cancerogeno. Il progetto di ricerca è rivolto alla identificazione di biomarcatori di esposizione, di effetto e di suscettibilità predittivi del rischio derivante dall'esposizione a benzene in ambienti urbani a diverso grado di inquinamento. Studi di biomonitoraggio su popolazioni esposte a concentrazioni medio-basse di benzene ambientale ad ora non hanno dimostrato una chiara relazione dose-effetto, probabilmente a causa della difficoltà nella definizione della sola esposizione ambientale. Vi è quindi la necessità di un approccio di studio sistematico che consideri la reale esposizione ambientale a benzene e la correli a biomarcatori appropriati. A questo studio parteciperanno popolazioni a diverso livello di esposizione a benzene, selezionate sulla base di criteri epidemiologici standard: individui esposti a basse (popolazione generale) ed a medio-alte concentrazioni ambientali (agenti del traffico e addetti alle stazioni di servizio). Il disegno sperimentale includerà una batteria di biomarcatori validati e complementari, quali biomarcatori di esposizione (presenza di benzene, acido t,t-muconico, acido S-fenilmercapturico ed altri metaboliti nelle urine), biomarcatori di effetto (frequenza di micronuclei e rotture a singolo/doppio filamento del DNA in linfociti di sangue periferico, prodotti di ossidazione del DNA nelle urine) e biomarcatori di suscettibilità (polimorfismi negli enzimi del metabolismo MPO, NQO1 e famiglia della GST e capacità di riparazione del DNA in linfociti di sangue periferico). Una valutazione adeguata dell'esposizione individuale a benzene verrà fornita dal monitoraggio effettuato con campionatori personali. I risultati ottenuti permetteranno di verificare se l'esposizione a benzene ambientale possa causare effetti tossici a breve termine, anche a livelli di esposizione che rientrano nei limiti accettabili. Inoltre, i dati ottenuti contribuiranno alla identificazione del valore predittivo di ogni biomarcatore nei confronti dell'esposizione e del rischio di cancro a seguito di esposizione a benzene ambientale. L'aspettativa scientifica più importante è che questo progetto, attraverso la contemporanea valutazione della specifica esposizione a benzene, degli effetti genotossici precoci correlati all'insorgenza di cancro e dei fattori che influenzano la risposta a seguito dell'esposizione, porti ad una migliore comprensione del contributo del benzene, presente in aree urbane inquinate, a qualsiasi aumento di rischio di tumore nella popolazione. Queste conoscenze contribuiranno ad un chiaro razionale per l'attuazione di misure preventive. <<<

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Patrizia HRELIA Università degli Studi di BOLOGNA
Obiettivo del Programma di Ricerca
Il progetto di ricerca rappresenta uno sforzo collettivo volto alla identificazione di biomarcatori (di esposizione, effetto e suscettibilità) predittivi del rischio per la salute associato all'esposizione a benzene della popolazione generale e di lavoratori, in ambiente urbano a diverso grado di inquinamento atmosferico. Le competenze scientifiche dei partecipanti allo studio, essendo complementari, consentiranno un approccio multidisciplinare unico per l'indagine dei fattori di rischio presenti nell'ambiente e per la valutazione di quelli che concorrono ad una maggiore o minore suscettibilità ad esprimere il danno associato all'esposizione.
Il progetto di ricerca si fonda su una serie di indagini inter-dipendenti, necessarie a raggiungere gli obiettivi prefissati, che richiedono un insieme di competenze tecniche ed un monte lavoro nettamente superiori a quelli che un singolo gruppo o istituzione potrebbe svolgere nell'arco dei due anni progettuali.
Il progetto è innovativo, in quanto rappresenta un'azione congiunta tesa alla valutazione dell' esposizione, a livello individuale, a bassi ed alti livelli di benzene ambientale, alla correlazione in tempi appropriati con diversi biomarcatori genetici ed all'applicazione delle ottimizzate procedure di monitoraggio a Bologna e Bari, con lo scopo di tracciare, per la prima volta, un profilo degli effetti correlati all'esposizione a benzene ambientale in zone molto diverse tra loro per urbanistica e composizione atmosferica.
Nello specifico il progetto si prefigge di: 1) identificare il valore predittivo di ogni biomarcatore nei confronti dell'esposizione e del rischio cancerogeno; 2) ottimizzare i metodi di valutazione dell'esposizione a benzene ambientale nell'ottica della valutazione dei rischi per la salute; 3) contribuire all'identificazione del benzene come un fattore di rischio al quale la popolazione generale è esposta; 4) studiare la/e relazione/i tra danno cromosomico in cellule somatiche e polimorfismi genetici che possono modulare la suscettibilità individuale ad effetti avversi per la salute da benzene ambientale; 5) identificare eventi ematotossici e genetici precoci, indotti dal benzene ambientale anche a bassi livelli di esposizione e studiare i meccanismi di base di genotossicità in cellule somatiche in vivo, compresa la capacità riparativa del DNA; 6) identificare i fattori responsabili delle variazioni inter-individuali, sia genetiche che acquisite, nella risposta tossica.
Il progetto porterà ad una aumentata conoscenza sugli effetti tossici associati ad una esposizione cronica a bassi ed alti livelli di benzene ambientale e sull'influenza di polimorfismi genetici, quali fattori responsabili delle variazioni di danno genetico osservate nella popolazione in studio. In termini più ampi, il monitoraggio di popolazioni che vivono e/o lavorano in ambiente urbano può contribuire a migliorare i criteri di qualità dell'aria stabiliti dalle vigenti normative. Queste conoscenze, a lungo termine, concorreranno ad un miglioramento della qualità della vita e ad una diminuzione delle patologie correlate all'ambiente. In futuro, l'applicazione di questi modelli dovrebbe facilitare la valutazione del rischio e la comprensione dell'eziologia di malattie legate all'inquinamento ambientale, fornendo un chiaro razionale per l'attuazione di misure di prevenzione. <<<
Risultati parziali attesi
I risultati attesi in questa prima fase saranno l'identificazione ed il successivo reclutamento di soggetti professionalmente esposti a benzene e soggetti di controllo opportunamente appaiati, residenti nelle città di Bologna e Bari. In particolare, le aspettative scientifiche sono:
1) la conduzione di uno studio di epidemiologia molecolare sul ruolo del benzene ambientale in patologie umane;
2) l'identificazione di fattori responsabili delle variazioni inter-individuali nei livelli di danno genetico, ponendo particolare attenzione agli effetti dovuti all'età, all'abitudine al fumo e al consumo di bevande alcoliche;
3) la valutazione degli effetti dovuti all'esposizione a benzene nelle aree urbane, caratterizzate da diversi livelli di inquinamento ambientale;
4) l'identificazione della relazione che intercorre tra esposizione a benzene ambientale (basse ed alte concentrazioni) e biomarcatori idonei;
5) la comprensione degli effetti sulla salute causati dall'esposizione a benzene ambientale in due città italiane, diverse per architettura e condizioni climatiche.Risultati attesi

1) Sviluppo, validazione ed utilizzazione di nuove metodiche analitiche e miglioramento di quelle già a disposizione per la determinazione dell'esposizione a inquinamento atmosferico, ed in particolare a benzene;
2) ruolo dei metaboliti del benzene e loro presenza nelle urine di individui esposti;
3) valutazione del possibile impiego di diversi biomarcatori di esposizione nella determinazione della concentrazione del benzene ambientale attualmente osservata sul posto di lavoro e nelle aree urbane;
4) possibile relazione tra biomarcatori di esposizione e biomarcatori di effetto.1) Identificazione di lesioni precoci indotte anche a bassi livelli di esposizione a benzene ambientale e valutazione dei meccanismi di genotossicità in cellule somatiche in vivo, compresa la riparazione dei danni al DNA;
2) identificazione di biomarcatori di effetto come indici precoci di danno, predittivi di malattia;
3) identificazione del benzene ambientale come fattore di rischio genotossico per gli individui che vivono e lavorano in ambiente urbano;
4) sviluppo e validazione di metodologie per la valutazione degli effetti sulla salute, con particolare enfasi sugli effetti precoci, causati dall'esposizione a benzene ambientale;
5) consolidamento delle basi scientifiche che puntualizzano l'importanza della valutazione del rischio da esposizione a tossici ambientali, mediante l'applicazione delle metodologie esistenti e descritte.1) Valutazione di una serie di genotipi suscettibili o meno agli effetti derivanti dall'esposizine al benzene ambientale;
2) identificazione della possibile influenza di alcuni polimorfismi in geni che codificano per enzimi del metabolismo sugli effetti genotossici osservati in linfociti di sangue periferico;
3) analisi della relazione tra effetto genotossico e danno al DNA, riparazione dei danni al DNA e polimorfismi genetici in enzimi del farmaco metabolismo, come fattori che modulano la risposta;
4) identificazione e miglioramento delle conoscenze delle basi della suscettibilità genetica che determinano affetti avversi nella popolazione generale, a seguito dell'esposizione a benzene ambientale;
5) identificazione di gruppi di individui "geneticamente" a rischio, a seguito di esposizione a tossici ambientali.1) Identificazione degli approcci ottimali per l'analisi dei dati sperimentali, compresa l'identificazione della possibilità di trasformazione dei dati stessi;
2) sviluppo ed applicazione di metodi statistici, quali l'analisi di regressione multipla, per l'identificazione di fattori che possono influenzare l'effetto genotossico:
3) identificazione del benzene ambientale come possibile causa dell'aumento degli effetti genotossici in individui che vivono e lavorano in aree urbane. <<<
Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
Il benzene è un inquinante ambientale ubiquitario le cui principali sorgenti sono i processi industriali, quali combustione di olio e carbone, produzione e stoccaggio di rifiuti, gas di scarico degli autoveicoli, evaporazione dalle stazioni di benzina. Inoltre il fumo di sigaretta rappresenta un'altra fonte di introduzione dell'inquinante nell'ambiente.
Il principale effetto tossico del benzene riguarda l'ematopoiesi, un effetto esclusivo, che lo contraddistingue da tutti gli altri idrocarburi aromatici (1, 2). I dati riguardanti gli effetti a seguito di esposizione acuta per via inalatoria (60 ppm per due ore) indicano chiaramente l'insorgenza di leucopenia, anemia e trombocitopenia sebbene alterazioni ematologiche possono evidenziarsi anche in individui professionalmente esposti a vari livelli di benzene e per periodi di tempo intermedi o prolungati. Il potenziale meccanismo responsabile dell'insorgenza di pancitopenia nell'uomo è la distruzione delle cellule staminali del midollo osseo, il disturbo della differenziazione di queste cellule e/o la distruzione di precursori delle cellule del sistema ematopoietico e delle cellule circolanti. La pancitopenia, quando è seriamente compromessa la funzionalità del midollo osseo può evolvere in anemia aplastica. La pancitopenia può essere accompagnata da iperplasia del midollo osseo, una condizione considerata preluecemica (1-3).
Studi epidemiologici hanno dimostrato che l'esposizione industriale a benzene è associata ad un aumentato rischio di leucemia mieloide acuta (3-5). Questo effetto sembra essere mediato dalle proprietà clastogene ed aneuploidogene del benzene stesso (6). Studi su individui professionalmente esposti hanno evidenziato anomalie cromosomiche al seguito di esposizioni sufficienti a produrre discrasie ematiche (1, 6). L'esposizione professionale, cronica a benzene sembra causare danni cromosomici in linfociti e cellule del sistema ematopoietico. Numerosi sono gli studi effettuati su individui esposti ad un ampio intervallo di livelli di benzene -da 1 ppm a 100 ppm- per periodi variabili (1, 6), che hanno evidenziato un incremento della frequenza di aberrazioni cromosomiche sia strutturali che numeriche. Più di recente, incrementi della frequenza di micronuclei sono stati dimostrati in linfociti di lavoratori esposti, anche con risultati dose-dipendenti (7). I dati ottenuti da studi condotti sul roditore hanno confermato la potente genotossicità del benzene, con risultati chiaramente positivi per quanto riguarda incidenza di aberrazioni cromosomiche, sister chromatid exchanges (SCE) e micronuclei in cellule di midollo osseo ed in linfociti (1, 2).
La tossicità del benzene è riconducibile al suo complesso metabolismo. Il benzene viene convertito ad ossido dalle ossidasi microsomiali epatiche a funzione mista. L'ossido può riarrangiarsi non enzimaticamente a formare fenolo; reagire con il glutatione a formare acido premercapturico, che a sua volta viene convertito ad acido l-fenil-mercapturico; o, ancora, reagire con l'epossido idrolasi microsomiale che lo converte in benzene 1,2-diidrodiolo o 1,4-diidrodiolo. La deidrodiolo deidrogenasi citosolica è responsabile della riaromatizzazione dell'anello, con formazione di catecolo ed idrochinone. Un altro metabolita potenzialmente tossico del benzene, la muconaldeide, derivante dall'apertura dell'anello epossidico, va incontro ad una serie di reazioni che portano alla produzione di uno dei metaboliti urinari, l'acido t,t-muconico (2).
La tossicità ematopoietica del benzene è direttamente correlata al metabolismo nel midollo osseo degli idrossiderivati formati nel fegato (2, 3). I metaboliti chinonici, tra cui il p-benzochinone, sembrano essere i principali responsabili della tossicità del benzene, grazie alla capacità di legare covalentemente le proteine (2). Il catecolo e l'idrochinone sono ulteriormente metabolizzati nel midollo osseo da parte dell'enzima mieloperossidasi (MPO), rispettivamente in 1,2- e 1,4-semichinoni che, a loro volto possono disproporzionare portando a catecolo, 1,2- o 1,4-benzochinone (8). Il legame covalente del benzene e suoi metaboliti al DNA avviene a livelli di esposizione molto più bassi, suggerendo che altri tipi di eventi molecolari siano i responsabili del danno cromosomico indotto dal benzene (3). In particolare, è stato dimostrato che: 1) l'induzione del danno nel midollo osseo è dovuto alla formazione di specie reattive all'ossigeno nei processi di ossido-riduzione dei metaboliti del benzene; 2) i metaboliti attivi (idrochinone e catecolo) possono inibire la topoisomerasi II, enzima critico nei processi di riparazione e replicazione cellulare; 3) il benzene può causare instabilità genetica tramite ricombinazione, rotture a doppio filamento e anomalie a carico del fuso mitotico, che causano aberrazioni cromosomiche strutturali e numeriche (3,6,9).
Attualmente il benzene non è più impiegato come solvente negli ambienti di lavoro, sebbene l'esposizione professionale sia ancora possibile in alcune realtà lavorative, quali la raffinazione e la distribuzione dei prodotti petroliferi, alcuni settori dell'industria chimica ed i laboratori di chimica. Di recente, l'attenzione si è rivolta al potenziale rischio associato alla presenza di benzene ambientale, prodotto dai gas di scarico degli autoveicoli, ed ai suoi possibili effetti sulla salute delle popolazioni che vivono o lavorano in prossimità di aree urbane altamente inquinate. Alcuni studi hanno evidenziato che l'inquinamento derivante dal traffico automobilistico può causare leucemia, con un rischio di circa 4 casi per milione di persone esposte per l'intera vita a concentrazioni di benzene di 1ug/m3 d'aria (10, 11).
L'American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) (12) ha fissato i limiti per l'esposizione professionale a benzene in 0.5ppm, (pari a 1.6mg/m3), mentre la legge Italiana 66/2000 ha fissato un limite di 1ppm. Per limitare i rischi per la salute umana, una Direttiva Europea del 2000 (13) ha stabilito che l'esposizione a benzene ambientale sia ridotta a 5ug/m3 per l'anno 2010. Tuttavia, i livelli di esposizione, e quindi la valutazione del rischio, non possono essere semplicemente estrapolati dai valori di concentrazione ambientale del benzene (14). Utilizzando un campionatore in grado di monitorare sia l'esposizione personale che la concentrazione ambientale, è stato evidenziato che in varie città europee alcuni individui sono esposti a concentrazioni di benzene sino a due volte superiore la media (14). Ciò pone grosse implicazioni per l'analisi del rischio di particolari categorie occupazionali e sottogruppi della popolazione generale. E' quindi di critica importanza definire gli effetti biologici derivanti dalla reale esposizione individuale al benzene presente in aree urbane a diverso livello di inquinamento ambientale.
L'epidemiologia molecolare rappresenta un valido approccio di studio alla valutazione del rischio, in quanto analizza la relazione esistente tra esposizione ad agenti tossici e la quantificazione di biomarcatori legati alle prime fasi della cancerogenesi. I biomarcatori possono essere distinti in biomarcatori di esposizione, che considerano sia la dose interna che la dose biologicamente efficace dell'agente tossico; biomarcatori di effetto, che riflettono il danno biologico causato dall'esposizione all'agente tossico; e biomarcatori di suscettibilità che valutano le differenze inter-individuali nelle risposte al composto tossico (15, 16).
I biomarcatori di esposizione, che valutano la presenza di metaboliti nelle urine (o altri fluidi biologici) forniscono un'indicazione della complessiva esposizione del soggetto all'agente tossico. Esiste però il problema di identificare quale dei metaboliti che si formano dalla biotrasformazione del benzene possa essere utilizzato come biomarcatore di esposizione, in particolare per concentrazioni di benzene inferiori a 1ppm. Il fenolo urinario, in passato usato come biomarcatore di dose interna, si è rivelato essere un parametro di valutazione poco credibile, in quanto i bassi livelli di fenolo attesi, derivanti dai bassi livelli di benzene attualmente presente negli ambienti di lavoro, sostanzialmente non andrebbero a modificare i livelli di fondo di fenolo urinario originati da altre sorgenti espositive. Anche la determinazione degli acidi t,t-muconico e S-fenilmercapturico, i biomarcatori attualmente impiegati per il monitoraggio dell'esposizione presentano alcune limitazioni. Infatti, le concentrazioni di acido t,t-muconico sono influenzate dall'assunzione di acido sorbico con la dieta, mentre la determinazione dell'acido s-fenilmercapturico è possibile solo attraverso una complessa metodologia analitica, che di fatto ne rende pressoché impossibile l'utilizzo su larga scala come biomarcatore di esposizione a benzene. Altri prodotti di biotrasformazione del benzene, quali l'idrochinone o il catecolo, vengono impiegati come biomarcatori di dose interna. L'utilità di questi biomarcatori di monitoraggio biologico è stata dimostrata anche per livelli di esposizioni a benzene inferiori a 0.5 ppm. In alcuni casi, inoltre è stato dimostrato che la determinazione delle concentrazioni urinarie di idrochinone permette di distinguere tra soggetti fumatori e non fumatori, utilizzando, tra l'altro, un approccio analitico molto più semplice di quello necessario per determinare l'acido S-fenilmercapturico. Anche la valutazione del benzene urinario è stata proposta come valido biomarcatore a breve termine di dose interna, per esposizione a livelli molto bassi di benzene (0.01 ppm) (17, 18).
La determinazione di biomarcatori citogenetici, come aberrazioni cromosomiche, SCE e micronuclei, sono comunemente impiegati per valutare l'esposizione occupazionale ad agenti mutageni o cancerogeni. Gli studi di cohorte nordico ed italiano hanno dimostrato che la frequenza di aberrazioni cromosomiche può essere un indice prognostico di incidenza di tumore (19-21). Studi analoghi sono attualmente impegnati nella validazione di altri marcatori genetici, come i micronuclei, più facilmente applicabili allo studio di grandi popolazioni. I micronuclei derivano da cromosomi interi a frammenti acentrici che non migrano ai poli durante l'anafase e non vengono incorporati in uno dei nuclei principali, dando origine a nuclei accessori più piccoli. Con il test del micronucleo è quindi possibile rilevare sia effetti clastogeni che aneuploidogeni, due fenomeni di danno genetico legati agli stadi iniziali della cancerogenesi (22, 23). Negli ultimi anni un crescente interesse è stato rivolto al comet assay, una nuova tecnica che permette di evidenziare, in singole cellule, specifici danni al DNA, quali rotture a singolo e doppio filamento, siti alcali-labili e processi di riparazione (24, 25).
L'epidemiologia molecolare ha di recente introdotto l'impiego di biomarcatori di suscettibilità. Negli ultimi anni è infatti emerso che differenze inter-individuali nei processi di attivazione e detossificazione metabolica, nonché nei processi di riparazione del DNA, possono modulare le risposte all'esposizione a xenobiotici, giocando quindi un ruolo di peculiare importanza nello sviluppo di patologie cronico-degenerative. Una significativa proporzione dei geni che codificano per enzimi appartenenti ai sistema di attivazione e detossificazione metabolica e di riparazione al DNA esistono in forma polimorfa. L'esistenza di alleli multipli ai loci di questi geni offre la possibilità di espressione di fenotipi suscettibili ed altri resistenti che, a loro volta, possono spiegare la differente suscettibilità individuale agli effetti mutageni e cancerogeni di tossici presenti nell'ambiente. Il numero di geni polimorfi che si pensa in grado di modificare gli effetti di noti o sospetti cancerogeni è in rapida crescita e benché lo studio di polimorfismi nell'eziologia del cancro sia ancora agli inizi, stanno emergendo dati promettenti. Lo studio dei polimorfismi come biomarcatori di suscettibilità potrebbe portare all'identificazione di sottogruppi di individui ad alto rischio di sviluppo di certi tipi di cancro. Tutti i polimorfismi relativi a geni coinvolti nel metabolismo del benzene potrebbero essere rilevanti per la valutazione delle possibili associazioni tra esposizione a benzene ambientale e rischio individuale di leucemia (8, 26, 27).
Studi di epidemiologia molecolare, nei quali vengono valutate le relazioni tra esposizione a benzene ambientale e vari biomarcatori di esposizione, di effetto e di suscettibilità, sono particolarmente rilevanti per la valutazione degli effetti sulla salute legati all'inquinamento urbano. Studi di biomonitoraggio condotti su popolazioni esposte occupazionalmente a benzene ambientale (non industriale) sono piuttosto rari, e solitamente riguardano solo l'impiego di marcatori genetici. Ad esempio, un significativo aumento della frequenza di micronuclei è stato osservato nei linfociti dei vigili urbani della città di Lanzhau (Cina) (28), aumenti della frequenza di aberrazioni cromosomiche e SCE sono stati riscontrati nei vigili urbani del Cairo (Egitto) (29) ed un aumento di SCE è stato evidenziato nei poliziotti di Madras (India) (30). Al contrario, non è stato osservato alcun incremento del danno cromosomico in vigili urbani in alcune città italiane, come Genova e Roma (31-33). La concordanza o meno dei risultati ottenuti nei diversi studi di biomonitoraggio può essere riconducibile a diversi fattori. Studi di biomonitoraggio su popolazioni esposte a basse ad alte concentrazioni di benzene ambientale non hanno dimostrato una chiara relazione dose-effetto, probabilmente a causa dell'esistenza di più sorgenti e più vie di esposizione a benzene, oltre a quella dell'aria, a diversa composizione, dei centri urbani, che rendono difficile dare una valutazione adeguata e specifica dell'esposizione correlata all'ambiente. Altri fattori che potrebbero aver influito sono le specifiche mansioni professionali e l'organizzazione dei turni di lavoro. Non da ultimo, gli studi pubblicati impiegano marcatori genetici con diversa sensibilità e specificità. Inoltre, solo gli studi sui vigili urbani di Roma hanno fornito informazioni sull'esposizione media di benzene presente nell'atmosfera, misurato con campionatore personale -radiello- indossato durante i turni di lavoro. Nessun dato relativo all'esposizione personale al benzene o ad altri inquinanti è stato riportato in alcuno degli studi menzionati. La mancanza di questa fondamentale informazione impedisce di paragonare ed interpretare i risultati ottenuti nei diversi studi. Queste omissioni sottolineano l'importanza di una accurata determinazione della reale intensità della esposizione, come prerequisito per la stima del rischio derivante da inquinanti ambientali. Vi è quindi la necessità di un approccio sistematico che correli l'esposizione allo specifico agente tossico all'insorgenza di appropriati biomarcatori.
Infine, lo studio di polimorfismi in geni del metabolismo, come CYP2E1, NQO1, MPO e della famiglia delle GST, potrebbero portare all'identificazione di individui particolarmente suscettibili agli effetti dell'esposizione a benzene ambientale. <<<