L’avvelenamento da arsenico (chiamato anche “intossicazione da arsenico“ o “arsenicosi“; in inglese “arsenic poisoning“, “arsenic toxicity“, “arsenic overdose“, “arsenic intoxication“ o “arsenicosis“) è una condizione clinica caratterizzata dall’esposizione dell’organismo acuta o cronica, accidentale o volontaria, all’elemento chimico arsenico. L’arsenico è un metallo pesante. Con “metalli pesanti” si intende un gruppo di metalli che hanno una densità maggiore di 4,5 grammi per centimetro cubo; esempi di metalli pesanti sono arsenico, cadmio, cromo, mercurio, nichel, piombo e tallio. L’avvelenamento da arsenico è un tipo di avvelenamento da metalli pesanti, gruppo in cui sono inclusi anche l’avvelenamento da arsenico, da mercurio e da piombo. Le forme chimiche dell’arsenico che procurano intossicazione sono l’arsenico elementare e l’arsenico inorganico, gli arsenicali organici e l’arsina (AsH3). L’arsenico è un elemento assai diffuso in natura: lo ritroviamo nel suolo, nelle rocce, nell’acqua, nell’aria ed in quasi tutti i tessuti animali e vegetali. L’acqua potabile contaminata da ersenico è la più comune causa di avvelenamento cronico da arsenico. I livelli raccomandati di arsenico nell’acqua potabile sono inferiori a 10-50 µg/L (10-50 ng/mL). La concentrazione di arsenico nel sangue viene detta arsenicemia. Se un individuo adulto di circa 70 kg ingerisce 150 mg di arsenico, rischia di morire. L’esposizione cronica all’arsenico aumenta il rischio di numerose patologie, tra cui diabete e cancro.

Livelli normali e patologici di arsenico nel sangue

Il valore normale di arsenico nel sangue (arsenicemia) è inferiore a 10 ng/mL (10 μg/L). Concentrazioni anomale di arsenico nel sangue, superiori a 12 ng/mL (> 12 μg/L) indicano un’esposizione significativa all’arsenico, ma verranno rilevate solo immediatamente dopo l’esposizione. Concentrazioni di arsenico nel sangue, inferiori a 50 ng/mL (< 50 μg/L) potrebbero essero normali. Concentrazioni di arsenico nel sangue, superiori a 200 ng/mL (< 200 μg/L) sono pericolose per la salute. Le concentrazioni ematiche di arsenico risultano elevate per un breve periodo dopo l’esposizione, dopodiché l’arsenico scompare rapidamente nei tessuti a causa della sua affinità per le proteine tissutali. Il corpo tratta l’arsenico come il fosfato, incorporandolo ovunque venga incorporato il fosfato. L’arsenico “scompare” nel normale pool corporeo di fosfato e viene escreto alla stessa velocità del fosfato (emivita di escrezione di 12 giorni). L’emivita dell’arsenico inorganico nel sangue è compresa tra 4 e 6 ore e l’emivita dei metaboliti metilati è compresa tra 20 e 30 ore.

Cenni storici

A partire dal 3000 a.C. circa l’arsenico fu estratto e aggiunto al rame nella lega del bronzo, ma gli effetti negativi sulla salute derivanti dal lavorare con l’arsenico portarono al suo abbandono quando fu scoperta una valida alternativa, lo stagno. La tossicità dell’arsenico era già nota milleni fa: uno dei primi riferimenti è del 1500 a.C. ed è contenuta nel papiro Ebers. Oltre alla sua presenza come veleno, per secoli l’arsenico è stato utilizzato in medicina. È stato utilizzato per oltre 2.400 anni come parte della medicina tradizionale cinese. Nel mondo occidentale, i composti dell’arsenico, come il salvarsan, erano ampiamente utilizzati per trattare la sifilide prima dell’introduzione della penicillina. Alla fine fu sostituito come agente terapeutico dai sulfamidici e poi da altri antibiotici. L’arsenico era anche un ingrediente di molti tonici. Durante l’era elisabettiana, alcune donne usavano una miscela di aceto, gesso e arsenico applicata localmente per sbiancare la pelle. Questo uso dell’arsenico aveva lo scopo di prevenire l’invecchiamento e la formazione di pieghe della pelle, ma una parte dell’arsenico veniva inevitabilmente assorbita nel flusso sanguigno e sicuramente determinò negli anni un numero considerevole di casi di avvelentamento da arsenico e di tumori. Durante l’era vittoriana (fine XIX secolo) negli Stati Uniti, i giornali americani pubblicizzavano “wafer per la carnagione all’arsenico” che promettevano di rimuovere imperfezioni del viso come nei e brufoli. Alcuni pigmenti usati da artisti ed artigiani, in particolare il popolare verde smeraldo, erano basati su composti di arsenico. La sovraesposizione a questi pigmenti era una causa frequente di avvelenamento accidentale di artisti e artigiani. Uno dei peggiori episodi di avvelenamento da arsenico di massa attraverso l’acqua si è verificato in Bangladesh a partire dagli anni ’80 del secolo scorso: l’Organizzazione Mondiale della Sanità lo ha definito “il più grande avvelenamento di massa di una popolazione nella storia”, riconosciuto come un grave problema di salute pubblica. La contaminazione nelle pianure fluviali del Gange-Brahmaputra in India e nelle pianure fluviali di Padma-Meghna in Bangladesh ha dimostrato effetti negativi sulla salute umana. Si ritiene che l’avvelenamento da arsenico derivante dall’esposizione alle acque sotterranee sia responsabile della malattia vissuta da coloro che hanno assistito all’evento dell’impatto di Carancas del 2007 in Perù, poiché i residenti locali hanno inalato vapore contaminato con arsenico, prodotto da acque sotterranee che bollivano a causa del calore intenso e della pressione prodotta. da un meteorite di condrite che colpisce il suolo.

Arsenico come veleno usato negli omicidi

L’arsenico divenne il metodo preferito per attuare omicidi a partire dal Medioevo e tale uso fu diffusissimo nel Rinascimento, in particolare tra le classi dirigenti in Italia. Poiché i sintomi sono simili a quelli del colera, che era comune all’epoca, l’avvelenamento da arsenico spesso passava inosservato.  Nel 19° secolo, l’arsenico era talmente famoso come metodo per assassinare persone, che aveva acquisito il soprannome di “polvere ereditaria“, forse perché eredi impazienti usarono l’arsenico per garantire o accelerare le loro eredità, uccidendo parenti. Era anche una tecnica di omicidio comune nel 19° secolo in situazioni di violenza domestica, come il caso di Rebecca Copin, che tentò di avvelenare il marito “mettendo arsenico nel suo caffè». Nell’Ungheria del secondo dopoguerra, l’arsenico estratto mediante bollitura della carta moschicida fu utilizzato in circa 300 omicidi da parte dei Fabbricanti di Angeli di Nagyrév. Nella Cina imperiale, il triossido di arsenico e i solfuri venivano usati negli omicidi, nonché per la pena capitale per i membri della famiglia reale o dell’aristocrazia. Studi forensi hanno stabilito che l’imperatore Guangxu (morto nel 1908) fu assassinato dall’arsenico, molto probabilmente ordinato dall’imperatrice vedova Cixi o dal Generalissimo Yuan Shikai. Allo stesso modo, nell’antica Corea, e in particolare durante la dinastia Joseon, i composti di arsenico-zolfo erano stati usati come ingrediente principale del sayak, un cocktail di veleno usato nella pena capitale di personaggi e membri politici di alto profilo e della famiglia reale. A causa dell’importanza sociale e politica dei condannati, molti di questi eventi furono ben documentati, spesso negli Annali della dinastia Joseon; a volte vengono rappresentati in miniserie televisive storiche a causa della loro natura drammatica.

Classificazione

La quantità di arsenico nel sangue e nei tessuti, nonché il tempo ed il tipo di esposizione, determinano la tipologia di avvelenamento e la sua gravità. L’avvelenamento da arsenico può essere di due tipi principali:

• avvelenamento da arsenico acuto: è causato da esposizione intensa all’arsenico, ma di breve durata;
• avvelenamento da arsenico cronico: è causato da esposizione ripetuta ad un basso livello di arsenico, ma per un periodo prolungato.

L’avvelenamento acuto è raro: è estremamente più frequente un avvelenamento cronico, soprattutto a causa di consumo prolungato di acqua contaminata.

Cause e fattori di rischio

La causa dell’avvelenamento da arsenico risiede nell’esposizione, acuta o cronica, dell’organismo, all’arsenico. L’esposizione può essere accidentale o (più raramente) volontaria. L’esposizione all’arsenico può verificarsi:

• bevendo acqua contaminata da arsenico;
• mangiando cibi contenenti arsenico o che hanno acquisito residui di arsenico durante la lavorazione (ad esempio usando acqua per la cottura contaminata);
• respirando aria contaminata;
• lavorando in industrie che trattano sostanze chimiche;
• a causa dell’uso o dello smaltimento improprio di arsenico e di oggetti contenenti arsenico. 

L’arsenico è un elemento chimico onnipresente in natura e il ventesimo elemento più comune sulla Terra. La causa di esposizione a lungo termine più comune all’arsenico, è l’acqua potabile contaminata. L’arsenico è usato in molte leghe metalliche e nella lavorazione del vetro. È un comune inquinante del carbone, pertanto le maggiori fonti di inquinamento industriale da arsenico sono le centrali a carbon, le fonderie ed i cementifici. L’arsenico si incontra principalmente nella fusione dei minerali di zinco e rame. L’arsenico viene utilizzato anche nell’industria dei semiconduttori ed in passato era usato anche nella produzione di insetticidi nei Paesi Occidentali. L’arsenico può anche essere trovato nel suolo e nell’aria. Altre vie di esposizione comprendono siti di rifiuti tossici e medicine tradizionali. L’arsenico organico è meno dannoso dell’arsenico inorganico. I frutti di mare sono una fonte comune dell’arsenico organico meno tossico sotto forma di arsenobetaina. A causa della sua elevata tossicità, l’arsenico è usato raramente nel mondo occidentale, sebbene in Asia sia ancora un pesticida popolare. La maggior parte dei casi di avvelenamento è accidentale.

Acqua contaminata da arsenico

L’esposizione a lungo termine all’arsenico è l’acqua potabile contaminata. I livelli raccomandati di arsenico in acqua potabile sono inferiori a 10-50 µg/L (10-50 parti per miliardo). L’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) considera pericolosi i livelli di arsenico superiori a 10 parti per miliardo (10 µg/L). I livelli di arsenico nelle acque sotterranee variano da circa 0,5 parti per miliardo a 5000 parti per miliardo, a seconda delle caratteristiche geologiche dell’area e della possibile presenza sui rifiuti industriali. I livelli più alti di arsenico nelle acque sotterranee sono stati registrati in Brasile, Cambogia, Afghanistan, Australia e Bangladesh. Le acque possono essere contaminate già in natura, oppure possono essere contaminate da attività umane, come miniere, industrie o agricoltura. La prevenzione avviene utilizzando acqua che non contenga livelli elevati di arsenico: ciò può essere ottenuto mediante l’uso di filtri speciali o utilizzando l’acqua piovana. Attraverso l’acqua potabile, più di 200 milioni di persone nel mondo sono esposte a livelli di arsenico superiori a quelli di sicurezza. Le aree più colpite sono il Bangladesh e il Bengala occidentale. L’esposizione è inoltre più comune tra le persone a basso reddito e appartenenti a minoranze.

Acqua contaminata da arsenico negli USA

L’arsenico è un elemento onnipresente presente nell’acqua potabile americana: negli Stati Uniti, l’U.S. Geological Survey ha stimato che la concentrazione media delle acque sotterranee sia pari o inferiore a 1 μg/L (1 parte per miliardo), sebbene alcune falde acquifere sotterranee, in particolare negli Stati Uniti occidentali, possano contenere livelli molto più elevati. Ad esempio, i livelli medi in Nevada erano di circa 8 μg/L, ma negli Stati Uniti nell’acqua potabile sono stati misurati livelli di arsenico naturale fino a 1000 μg/L. Le acque sotterranee associate ai vulcani in California contengono arsenico in concentrazioni fino a 48.000 μg/L, con minerali solforati contenenti arsenico come fonte principale.[17] Anche le acque geotermiche della Dominica nelle Piccole Antille contengono concentrazioni di arsenico >50 μg/L. Nel Wisconsin, le concentrazioni di acqua nelle falde acquifere di arenaria e dolomite raggiungevano i 100 μg/L. L’ossidazione della pirite ospitata da queste formazioni era la probabile fonte dell’arsenico. Nella Pennsylvania e nel New Jersey, le acque sotterranee delle falde acquifere dell’età mesozoica contengono livelli elevati di arsenico: le acque dei pozzi domestici della Pennsylvania contengono fino a 65 μg/L, mentre nel New Jersey la concentrazione più alta misurata recentemente è stata di 215 μg/L.

Cibo

I frutti di mare sono una fonte comune di arsenico. Negli Stati Uniti, Schoof et al. ha stimato un’assunzione media di arsenico – con il cibo – da parte degli adulti di 3,2 μg/giorno, con un intervallo compreso tra 1 e 20 μg/giorno, con stime similari per i bambini. Il cibo contiene anche molti composti organici dell’arsenico. I principali composti organici dell’arsenico che si possono trovare abitualmente negli alimenti (a seconda del tipo di cibo) che includono acido monometilarsonico (MMAsV), acido dimetilarsinico (DMAsV), arsenobetaina, arsenocolina, arsenozuccheri e arsenolipidi. DMAsV o MMAsV possono essere trovati in vari tipi di pesci, granchi e molluschi, ma spesso a livelli molto bassi. L’arsenobetaina è la principale forma di arsenico negli animali marini ed è considerata non tossica. L’arsenocolina, che si trova principalmente nei gamberetti, è chimicamente simile all’arsenobetaina ed è considerata “sostanzialmente non tossica”. Sebbene l’arsenobetaina sia poco studiata, le informazioni disponibili indicano che non è immunotossica o embriotossica. Recentemente sono stati identificati arsenozuccheri e arsenolipidi. L’esposizione a questi composti e le implicazioni tossicologiche sono attualmente allo studio. Gli arsenozuccheri vengono rilevati principalmente nelle alghe ma si trovano anche, in misura minore, nei molluschi marini. Gli studi sulla tossicità dell’arsenozucchero, tuttavia, sono stati in gran parte limitati a studi in vitro, che mostrano che gli arsenozuccheri sono significativamente meno tossici sia dell’arsenico inorganico che dei metaboliti dell’arsenico metilato trivalente. È stato riscontrato che il riso è particolarmente suscettibile all’accumulo di arsenico nel suolo. Secondo uno studio, il riso coltivato negli Stati Uniti contiene in media 260 parti per miliardo di arsenico. L’assunzione di arsenico negli Stati Uniti e nei Paesi Occidentali, rimane comunque molto al di sotto dei limiti raccomandati dall’Organizzazione Mondiale della Sanità. La Cina ha fissato uno standard per i limiti dell’arsenico negli alimenti (150 parti per miliardo), poiché i livelli nel riso superano quelli nell’acqua.

Aria

L’aria inquinata rappresenta una causa minore di avvelenamento cronico da arsenico. La Commissione Europea nel 2000 riportava che i livelli di arsenico nell’aria sono compresi tra 0 e 1 ng/m3 nelle aree remote, tra 0,2 e 1,5 ng/m3 nelle aree rurali, tra 0,5 e 3 ng/m3 nelle aree urbane e fino a circa 50 ng /m3 in prossimità di siti industriali. Sulla base di questi dati, la Commissione Europea ha stimato che, in relazione al cibo, al fumo di sigaretta, all’acqua e al suolo, l‘aria contribuisce per meno dell’1% all’esposizione totale all’arsenico.

Pesticidi

L’uso dei pesticidi a base di arseniato di piombo è stato effettivamente eliminato da oltre 50 anni nei Paesi Occidentali. Tuttavia, a causa della persistenza ambientale del pesticida, si stima che milioni di acri di terreno siano ancora contaminati da residui di arseniato di piombo. Ciò rappresenta un problema di salute pubblica potenzialmente significativo in alcune aree degli Stati Uniti (ad esempio, New Jersey, Washington e Wisconsin), dove vaste aree di terreno storicamente utilizzate come frutteti sono state convertite in insediamenti residenziali. Esistono ancora alcuni usi moderni dei pesticidi a base di arsenico. In Asia l’arsenico è ancora oggi un pesticida popolare. L’arseniato di rame cromato è stato registrato per l’uso negli Stati Uniti sin dagli anni ’40 come conservante del legno, proteggendolo da insetti e agenti microbici. Nel 2003, i produttori di arseniato di rame cromato hanno istituito un ritiro volontario degli usi residenziali del legno trattato con la sostanza chimica. Il rapporto finale dell’Environmental Protection Agency Act del 2008 affermava che l’arseniato di rame cromato è ancora approvato per l’uso in applicazioni non residenziali, come nelle strutture marine (palanificazioni e strutture), pali dei servizi pubblici e strutture di autostrade.

Fusione del rame

Gli studi sull’esposizione nell’industria della fusione del rame sono molto più estesi e hanno stabilito collegamenti definitivi tra l’arsenico, un sottoprodotto della fusione del rame, e il cancro ai polmoni per inalazione. In alcuni di questi studi sono aumentati anche gli effetti cutanei e neurologici. Sebbene col passare del tempo i controlli sul lavoro siano diventati più rigorosi e i lavoratori siano stati esposti a concentrazioni ridotte di arsenico, le esposizioni all’arsenico misurate da questi studi variavano da circa 0,05 a 0,3 mg/m3 e sono significativamente più elevate – e quindi più pericolose – rispetto alle esposizioni ambientali atmosferiche all’arsenico (che vanno da da 0 a 0,000003 mg/m3).

Sintomi e segni di intossicazione acuta da arsenico

L’ingestione acuta di grandi quantità di arsenico può causare sintomi simili a un’intossicazione alimentare, con dolore addominale, nausea, vomito e diarrea che iniziano entro poche ore. La diarrea con sangue grave e non trattata può causare grave perdita di liquidi, con conseguente shock ipovolemico, ipotensione arteriosa, coma e decesso. Possono essere colpiti anche il cuore e il sistema nervoso, causando tachicardia o anomalie rilevabili all’elettrocardiogramma (prolungamento dell’intervallo QT). Possibili inoltre insufficienza cardiaca, confusione, convulsioni, gonfiore del cervello, coma e morte. L’inalazione del gas arsina – la forma più tossica di arsenico – provoca una malattia multisistemica che inizia da 2 a 24 ore dopo l’inalazione. I sintomi di questa malattia multisistemica includono disturbi gastrointestinali, mal di testa, debolezza, difficoltà respiratorie, disfunzione renale ed epatica e distruzione dei globuli rossi.

Sintomi e segni di intossicazione cronica da arsenico

L’ingestione cronica di livelli inferiori di arsenico provoca cambiamenti visibili nella pelle, tipicamente iperpigmentazione (aree scure), ma talvolta ipopigmentazione (aree chiare) o aree alternate di ciascuna. Alcuni sperimentano un ispessimento generale della pelle sui palmi delle mani e sulle piante dei piedi, o piccole aree ispessite. Circa il 5% delle persone colpite sviluppa bande chiare sull’unghia, chiamate linee di Mees. L’esposizione cronica alla fine provoca malattie in più sistemi corporei, tra cui neuropatia periferica (intorpidimento e formicolio), epatomegalia (ngrossamento del fegato), ingrossamento della milza, malattie cardiache, deterioramento cognitivo e danni alla vena porta (fibrosi portale non cirrotica e ipertensione portale). L’avvelenamento cronico da arsenico aumenta il rischio di diabete. Il rischio di diabete di tipo 2 aumenta con livelli di arsenico nel sangue cronicamente superiori a 4 μg/L (4 ng/mL).

Esposizione all’arsenico in gravidanza

L’esposizione all’arsenico attraverso le acque sotterranee è molto pericoloso durante tutto il periodo perinatale. Le donne incinte sono una popolazione ad alto rischio perché non solo sono a rischio di esiti avversi, ma l’esposizione in utero comporta anche rischi per la salute del bambino. Esiste una relazione dose-dipendente tra l’esposizione materna all’arsenico e la mortalità infantile, il che significa che i bambini nati da donne esposte a concentrazioni più elevate, o esposti per periodi di tempo più lunghi, hanno un tasso di mortalità più elevato. Gli studi hanno dimostrato che l’ingestione di arsenico attraverso le acque sotterranee durante la gravidanza comporta pericoli per la madre, inclusi, ma non limitati a, dolore addominale, vomito, diarrea, alterazioni della pigmentazione della pelle e cancro. La ricerca ha anche dimostrato che l’esposizione all’arsenico causa anche basso peso alla nascita, bassa taglia alla nascita, mortalità infantile e una varietà di altri risultati nei neonati. Alcuni di questi effetti, come il tasso di natalità e le dimensioni inferiori del feto, potrebbero essere dovuti agli effetti dell’arsenico sull’aumento di peso materno durante la gravidanza.

Cancerogenicità

L’esposizione cronica all’arsenico aumenta il rischio di sviluppare diversi tumori maligni, in particolare quelli della pelle, dei polmoni, del fegato, della vescica, della prostata e dei vasi sanguigni. Il cancro della pelle indotto dall’arsenico più comune è il carcinoma a cellule squamose in situ che si verifica tipicamente da 2 a 20 anni dopo l’esposizione all’arsenico.

Fisiopatologia

L’arsenico interferisce con la longevità cellulare mediante l’inibizione allosterica di un complesso enzimatico metabolico essenziale della piruvato deidrogenasi, che catalizza l’ossidazione del piruvato in acetil-CoA da parte del NAD+. Con l’enzima inibito, il sistema energetico della cellula viene interrotto provocando l’apoptosi cellulare (cioè la morte programmata della cellula). Dal punto di vista biochimico, l’arsenico impedisce l’uso della tiamina (vitamina B1) determinando un quadro clinico simile alla carenza di tiamina. L’avvelenamento con arsenico può aumentare i livelli di lattato e portare all’acidosi lattica. Bassi livelli di potassio nelle cellule aumentano il rischio di alterazioni del normale ritmo cardiaco. L’arsenico nelle cellule stimola la produzione di perossido di idrogeno (H2O2), un radicale libero dell’ossigeno. Quando l’H2O2 reagisce con alcuni metalli come ferro o manganese produce un radicale idrossile altamente reattivo. Il triossido di arsenico inorganico presente nelle acque sotterranee colpisce in particolare i canali del potassio voltaggio-dipendenti, interrompendo la funzione elettrolitica cellulare con conseguenti disturbi neurologici, anomalia elettrocardiografiche come intervallo QT prolungato, neutropenia, ipertensione arteriosa, disfunzione del sistema nervoso centrale, anemia e la morte. L’esposizione all’arsenico gioca un ruolo chiave nella patogenesi della disfunzione endoteliale vascolare poiché inattiva l’ossido nitrico sintasi endoteliale, portando alla riduzione della generazione e della biodisponibilità dell’ossido nitrico. Inoltre, l’esposizione cronica all’arsenico induce un elevato stress ossidativo, che può influenzare la struttura e la funzione del sistema cardiovascolare. Inoltre, è stato notato che l’esposizione all’arsenico induce aterosclerosi aumentando l’aggregazione piastrinica e riducendo la fibrinolisi. L’esposizione all’arsenico può causare aritmia aumentando l’intervallo QT e accelerando il sovraccarico di calcio cellulare. L’esposizione cronica all’arsenico aumenta l’espressione del fattore di necrosi tumorale-α, dell’interleuchina-1, della molecola di adesione delle cellule vascolari e del fattore di crescita endoteliale vascolare inducendo la patogenesi di malattie cardiovascolari.
È stato anche dimostrato che l’arsenico induce ipertrofia cardiaca attivando alcuni fattori di trascrizione coinvolti nel rimodellamento patologico del cuore. Studi su colture di tessuti hanno dimostrato che i composti dell’arsenico bloccano entrambi i canali IKr e Iks e, allo stesso tempo, attivano i canali IK-ATP. I composti dell’arsenico interrompono anche la produzione di ATP attraverso diversi meccanismi. A livello del ciclo dell’acido citrico, l’arsenico inibisce la piruvato deidrogenasi e, competendo con il fosfato, disaccoppia la fosforilazione ossidativa, inibendo così la riduzione legata all’energia del NAD+, la respirazione mitocondriale e la sintesi di ATP. Aumenta anche la produzione di perossido di idrogeno, che determina la formazione di specie reattive dell’ossigeno e stress ossidativo. Queste interferenze metaboliche portano alla morte per insufficienza multiorgano.

Cinetica

Le due forme di arsenico inorganico, ridotta (As(III) trivalente) e ossidata (As(V) pentavalente), possono essere assorbite e accumulate nei tessuti e nei fluidi corporei. Nel fegato il metabolismo dell’arsenico prevede la metilazione enzimatica e non enzimatica; il metabolita escreto più frequentemente (≥ 90%) nelle urine dei mammiferi è l’acido dimetilarsinico o acido cacodilico. L’acido dimetilarsenico è noto anche come Agent Blue ed è stato utilizzato come erbicida nella guerra americana in Vietnam. Nell’uomo l’arsenico inorganico viene ridotto in modo non enzimatico da pentossido a triossido, utilizzando il glutatione oppure è mediato da enzimi. La riduzione del pentossido di arsenico in triossido di arsenico ne aumenta la tossicità e la biodisponibilità, la metilazione avviene attraverso gli enzimi metiltransferasi. La S-adenosilmetionina può fungere da donatore di metile. I metaboliti risultanti sono l’acido monometilarsonoso, MMA(III), e l’acido dimetilarsinoso, DMA(III). La metilazione era stata considerata un processo di disintossicazione, ma la riduzione da +5 As a +3 As può invece essere considerata come una bioattivazione. Un altro suggerimento è che la metilazione potrebbe essere una disintossicazione se non è consentito l’accumulo degli intermedi dell’arsenico perché gli organoarsenici pentavalenti hanno un’affinità inferiore per i gruppi tiolici rispetto agli arsenici pentavalenti inorganici. Gebel (2002) ha affermato che la metilazione è una disintossicazione attraverso l’escrezione accelerata. Per quanto riguarda la cancerogenicità è stato suggerito che la metilazione dovrebbe essere considerata una intossicazione. L’arsenico, in particolare +3 As, si lega a singoli gruppi sulfidrilici vicinali, ma con maggiore affinità, reagisce quindi con una varietà di proteine e inibisce la loro attività. È stato inoltre proposto che il legame dell’arsenito in siti non essenziali potrebbe contribuire alla disintossicazione. L’arsenito inibisce i membri della famiglia delle disolfuro ossidoreduttasi come la glutatione reduttasi e la tioredossina reduttasi. L’arsenico rimanente non legato (≤ 10%) si accumula nelle cellule e, nel tempo, può portare a tumori della pelle, della vescica, dei reni, del fegato, dei polmoni e della prostata. Altre forme di tossicità da arsenico nell’uomo sono state osservate nel sangue, nel midollo osseo, nel cuore, nel sistema nervoso centrale, nel tratto gastrointestinale, nelle gonadi, nei reni, nel fegato, nel pancreas e nei tessuti cutanei. Si stima che la dose letale minima acuta di arsenico negli adulti sia compresa tra 70 e 200 mg o 1 mg/kg/giorno.

Diagnosi

L’arsenico può essere misurato nel sangue o nelle urine per monitorare un’eccessiva esposizione ambientale o professionale, confermare una diagnosi di avvelenamento in vittime ospedalizzate o per assistere nelle indagini forensi in caso di sovradosaggio fatale. Alcune tecniche analitiche sono in grado di distinguere le forme organiche da quelle inorganiche dell’elemento. I composti organici dell’arsenico tendono ad essere eliminati nelle urine in forma immutata, mentre le forme inorganiche vengono in gran parte convertite in composti organici dell’arsenico nel corpo prima dell’escrezione urinaria. L’attuale indice di esposizione biologica per i lavoratori statunitensi pari a 35 µg/L di arsenico urinario totale può essere facilmente superato da una persona sana che mangia un pasto a base di pesce. Sono disponibili test per diagnosticare l’avvelenamento misurando l’arsenico nel sangue, nelle urine, nei capelli e nelle unghie. Il test delle urine è il test più affidabile per l’esposizione all’arsenico negli ultimi giorni. Il test delle urine deve essere eseguito entro 24-48 ore per un’analisi accurata di un’esposizione acuta. I test su capelli e unghie possono misurare l’esposizione ad alti livelli di arsenico negli ultimi 6-12 mesi. Questi test possono determinare se si è stati esposti a livelli di arsenico superiori alla media. Non possono prevedere, tuttavia, se i livelli di arsenico nel corpo influenzeranno la salute. L’esposizione cronica all’arsenico può rimanere nell’organismo per un periodo di tempo più lungo rispetto a un’esposizione a breve termine o più isolata e può essere rilevata in un arco di tempo più lungo dopo l’introduzione dell’arsenico, aspetto importante nel tentativo di determinare la fonte dell’esposizione. I capelli sono un potenziale bioindicatore dell’esposizione all’arsenico grazie alla loro capacità di immagazzinare oligoelementi dal sangue. Gli elementi incorporati mantengono la loro posizione durante la crescita dei capelli. Pertanto, per una stima temporale dell’esposizione, è necessario eseguire un’analisi della composizione dei capelli con un singolo capello, cosa non possibile con le tecniche più vecchie che richiedevano l’omogeneizzazione e la dissoluzione di diverse ciocche di capelli. Questo tipo di biomonitoraggio è stato ottenuto con tecniche microanalitiche più recenti come la spettroscopia di fluorescenza a raggi X basata sulla radiazione di sincrotrone e l’emissione di raggi X indotta da microparticelle. I raggi altamente focalizzati e intensi studiano piccoli punti su campioni biologici consentendo l’analisi a livello micro insieme alla speciazione chimica. In uno studio, questo metodo è stato utilizzato per monitorare il livello di arsenico prima, durante e dopo il trattamento con ossido di arsenico in pazienti affetti da leucemia promielocitica acuta.

Terapia

Il primo passo importante della terapia, prevede – se possibile – l’interruzione dell’esposizione alla fonte di arsenico. Non ci sono prove valide a sostegno di trattamenti specifici per l’avvelenamento a lungo termine. Per gli avvelenamenti acuti da arsenico, sono importanti: induzione del vomito e lavanda gastrica per le intossicazioni immediate; ripristino idro-elettrolitico; terapia chelante.  Per gli avvelenamenti acuti è anche importante trattare la disidratazione. Dimercaprolo e acido dimercaptosuccinico sono agenti chelanti che sequestrano l’arsenico lontano dalle proteine del sangue e vengono utilizzati nel trattamento dell’avvelenamento acuto da arsenico. L’effetto collaterale più importante è l’ipertensione arteriosa. Il dimercaprolo è considerevolmente più tossico del succimero. Monoesteri dell’acido dimercaptosuccinico sono promettenti antidoti contro l’avvelenamento da arsenico. Può essere utilizzata anche l’emodialisi. L’integrazione di potassio riduce il rischio di sviluppare un problema del ritmo cardiaco potenzialmente letale dovuto al triossido di arsenico.

Continua la lettura con: Avvelenamento da arsenico: sintomi, gravidanza, cancro, diagnosi e cure

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Dott. Emilio Alessio Loiacono
Medico Chirurgo
Direttore dello Staff di Medicina OnLine

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