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Tossicologia ambientale

Polar bears in the Arctic can suffer toxic effects from chemical pollution that occurs thousands of miles away.La tossicologia ecologica si occupa dei danni che le sostanze chimiche possono arrecare all'ambiente. Molti degli studi tossicologici studiano il bioaccumulo, ovvero quel processo attraverso cui sostanze chimiche persistenti che non scomponendosi facilmente, si accumulano nell'ambiente nel corso del tempo. Queste sostanze possono essere particolarmente dannose per gli animali carnivori che sono in cima alla catena alimentare e costituiscono una seria preoccupazione per i gruppi  ambientali.

I rischi ambientali che una sostanza chimica rappresenta sono valutati secondo tre fattori:

P Persistenza nell'ambiente (bioaccumulo)
B Affinità per il grasso (le sostanze con alta affinità per il grasso si accumulano nell'organismo)
T Tossico per i pesci o altri animali
 
Per stabilire se una sostanza rappresenti una minaccia per l'ambiente, gli enti regolatori devono considerare il livello di esposizione complessivo. I problemi relativi a una sostanza chimica sono individuati generalmente attraverso studi epidemiologici e studi della flora e fauna. Una volta rilevati i rischi si passa a considerare ulteriori test, per esempio studi in vitro su cellule o studi di tossicologia riproduttiva sugli animali.

Si usa un'analisi rischio-beneficio per proteggere l'ambiente da sostanze nocive permettendo intanto alla tecnologia dei materiali di usarle in modo efficace e svilupparle. Si impiegano i test sugli animali per valutare i potenziali danni che potrebbe causare una determinata sostanza chimica, per studiare le modalità di controllo di un danno o mettere a punto alternative alle sostanze chimiche nocive. Le alghe, la dafnia e i pesci rappresentano gli organismi più comunemente impiegati nei test di tossicità ambientale, talora si può procedere, se necessario, all'esecuzione di ulteriori test su altri animali.


Daphnia species are commonly used in environmental toxicity tests.Esiste il rischio che sostanze che non si scompongono possano raggiungere la catena alimentare, in quel caso nel sangue degli animali predatori si possono trovare grandi quantità di accumulo di una determinata sostanza chimica qualora si nutrano di cibo contaminato. Questo significa che il rischio può essere maggiore per gli animali che sono più in alto nella catena alimentare.

Molti studi valutano il rischio dell'accumulo di una sostanza nella catena alimentare mettendolo sul piatto della bilancia rispetto ai benefici che ne derivano dal suo utilizzo. Gli uccelli, come per esempio le quaglie, vengono spesso impiegate per studiare gli effetti delle sostanze chimiche nella catena alimentare. Le specie particolari impiegate spesso rappresentano le specie indigene dell'ambiente esaminato. Per esempio, la quaglia giapponese spesso viene impiegata per studiare dei prodotti utilizzati in Giappone, mentre la quaglia Bobwhite, che è originaria del Nord America, è generalmente impiegata per analizzare delle sostanze prodotte negli USA. Gli uccelli si impiegano con praticità anche negli studi riproduttivi, in modo tale che si possano studiare gli effetti di sostanze chimiche sullo sviluppo e su consecutive generazioni di animali.

Il disastro di Minamata

Il disastro della baia di Minamata ha mostrato le conseguenze dell'inquinamento ambientale e aperto la strada a una legislazione in materia di tutela. La sindrome di Minamata fu scoperta nel 1956 in seguito ad un'alta incidenza di casi simili di danni al sistema nervoso registrata nel territorio della città giapponese di Minamata. L'inquinamento fu ufficialmente riconosciuto come la causa della malattia nel 1968.


Memorial at the Minamata Disease Municipal MuseumLa sindrome di Minamata fu causata da un composto di metilmercurio prodotto dall'industria chimica Chisso di Minimata. L'industria cominciò la produzione di vinilcloruro nel 1941, ma la relazione ufficiale nella quale si confermava che le sostanze chimiche prodotte dall'industria erano entrate nella catena alimentare attraverso la rete idrica, fu resa pubblica dal governo giapponese ben 27 anni dopo. Poichè il mercurio non poteva essere scomposto dall'organismo degli esseri umani che si erano alimentati di pesci o crostacei del fiume Minamata, essi riportarono effetti tossici da avvelenamento da mercurio.

Dal 1968 il bioaccumulo e la tossicità ambientale sono fattori considerati seriamente e alla base delle normative che regolano l'utilizzo e i test di sostanze chimiche in Giappone. I pesci nella baia di Minamata sono stati dichiarati sicuri nel 1997, e sono state introdotte delle leggi per garantire la prevenzione di simili disastri. Una maggiore sensibilità verso i temi ambientali favorisce oggi l'introduzione di normative di salvaguardia in tutto il mondo.

Polimeri fluorurati

I polimeri fluorurati sono composti resistenti all'acqua utilizzati in parecchi prodotti chimici, come per esempio nella carta oleata per alimenti e la carta da forno, nelle vernici e sigillanti, nelle moquette antimacchia e nei fluidi per la pulizia degli schermi. Quando si degradano le sostanze chimiche formano dei composti appartenenti ai gruppi deiperfluorocarburi (PFC) eperfluoro-n-ottani (PFO). Essi non possono essere scomposti ulteriormente dai batteri perciò persistono nell'ambiente con la probabilità che rimangano sul suolo centinaia di anni.

Un team dell'Università di Toronto ha condotto degli studi sulla prevalenza e gli effetti di queste sostanze chimiche e ha scoperto chegli acidi perfluorocarbonici (PFCA)ei PFOadesso sono presenti nel sangue umano e nella polvere degli ambienti abitativi. C'è stata una maggiore preoccupazione quando nel sangue dei mammiferi del Mar Glaciale Artico, come per esempio foche e orsi polari, sono state scoperte delle grandi concentrazioni di queste sostanze, pur lontane da ogni probabile fonte di inquinamento industriale. Concentrazioni che hanno mostrato di aumentare rapidamente.

Dei test sugli animali hanno collegatoi PFCAal cancro e altri difetti dello sviluppo, e si ritiene che le stesse concentrazioni possano essere anche causa di tumori negli esseri umani. Tuttavia, mentre la possibilità che il cancro nell'essere umano sia causato da questi agenti rappresenta un rischio, al momento questo rischio è ritenuto essere basso. La causa principale di preoccupazione è chei PFCAsembrano accumularsi nel Mar Glaciale Artico, lontano da ogni fonte di inquinamento chimico. Studi recenti indagano sugli effetti che queste sostanze chimiche hanno su ratti e pesci, e contemporaneamente analizzano come esse si accumulino nelle foche e altri animali superiori.

I ricercatori vogliono capire come queste sostanze chimiche si muovano nell'ambiente, e come si formi il loro accumulo in queste regioni remote. Poichè i polimeri fluorurati vengono utilizzati dagli anni '50, un aspetto importante del presente studio è stato quello di stimare la quantità totale deiPFCArilasciata nell'ambiente. Le prime valutazioni hanno mostrato che nell'ambiente il principale ‘contenitore’ diPFO,e probabilmente di gran parte degli altriPFCA, era l'acqua che li aveva trasportati nei fiumi, torrenti e laghi di regioni lontane. La ricerca ha mostrato che la maggior parte dei PFCApresenti nell'ambiente erano da collegare direttamente all'utilizzo di prodotti chimici. La scomposizione di sostanze chimiche inPFCAha rivelato di contribuire, in proporzioni minori ma importanti, all'inquinamento.

Ora si ritiene che i PFCAsiano trasportati dall'aria quanto dall'acqua. Attualmente c'è un interesse a ridurre l'emissione di queste sostanze chimiche durante i processi produttivi e a prevenire il rilascio di loro precursori nell'ambiente.

I problemi sollevati dall'accumulo di queste sostanze inquinanti nell'ambiente hanno portato allo sviluppo di nuovi materiali in loro sostituzione. Alcuni prodotti a base di polimeri fluorurati (per esempio, i flourotelomeri) non sono ritenuti nocivi e non sembrano avere simili effetti tossici sull'ambiente. Si impiegano studi sugli animali  per verificare che essi non si trasformino in PFCAoPFO, che non siano mutageni, e presentino il minor rischio per l'ambiente.

I polimeri fluorurati ora sono rigorosamente normati da disposizioni a causa del livello di rischio che essi presentano per l'ambiente. L'EPA, l'Agenzia americana per la protezione dell'ambiente,ha introdotto un programma che impone ai produttori la riduzione delle emissioni, entro il 2010, di impurità tossiche derivanti dai polimeri fluorurati, mentre in Europa essi sono regolamentati dalla normativa europea REACH per ridurre al minimo la formazione diPFCAnell'ambiente.

Test di tossicità endocrina

L'alterazione endocrinacostituisce un effetto collaterale potenzialmente grave delle sostanze chimiche, ma non viene invocata la necessità di una valutazione del rischio in questo campo, principalmente perchè la scienza non è sufficientemente sviluppata per fornire esami di screening in questo senso. Lo screening mirato ad alcune sostanze chimiche viene eseguito nell'Unione europea (diretto dal gruppo che studia la regolazione delle alterazioni endocrine), ma la disponibilità di questi test attualmente è limitata. Ai sensi della normativa europea REACH generalmente viene lasciata alla responsabilità dei produttori la decisione di giudicare se una sostanza chimica può causare alterazioni endocrine, ma le sostanze già classificate come tossiche per l'apparato riproduttivo o quello endocrino possono essere considerate ‘sostanze di preoccupazione molto alta’, e richiederebbero l'esecuzione di test per scoprire le cause degli effetti e come si potrebbero prevenire.

Un modo di studiare gli effetti sull'apparato endocrino è quello di impiegare gli studi di tossicologia riproduttiva, nei quali un gruppo di animali viene esposto alla sostanza chimica prima o durante la gravidanza. Si studiano gli effetti della sostanza sulla capacità di riproduzione di questi animali e sulle generazioni consecutive della loro prole. Tuttavia, se da un lato questi studi possono indicare che una sostanza chimica ha un effetto sugli ormoni dell'apparato riproduttivo, dall'altro non mostrano però quale esso sia. Questi test hanno fatto sì che la Commissione europea procedesse alla classificazione dei borati come tossici per la riproduzione.

Di recente sono state considerate delle analisi della tossicità endocrina dall'EPA, l'Agenzia statunitense per la protezione dell'ambiente. La valutazione al momento è stata posticipata ma verrà riprogrammata.


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