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. 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.

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: storia, classificazione, cause e fonti

Leggi anche:

• Sostanze cancerogene e radioattive contenute nel fumo di sigaretta, pipa, sigaro
• Fumo e sostanze chimiche cancerogene primarie e pro-cancerogene
• Sostanze chimiche e radiazioni cancerogene
• Asbestosi, mesotelioma e versamento pleurico: cause, sintomi, cure
• Malattie respiratorie occupazionali o professionali: effetti, elenco, tipi
• Avvelenamento da cadmio: classificazione, cause, cadmiemia, fonti di esposizione
• Avvelenamento da cadmio: sintomi, diagnosi, cancerogenicità, terapia
• Avvelenamento da piombo (saturnismo): cause e fattori di rischio
• Avvelenamento da piombo acuto e cronico: sintomi e segni in bambini e adulti
• Avvelenamento da piombo (saturnismo): quali danni provoca all’organismo?
• Avvelenamento da piombo (saturnismo): diagnosi e livelli patologici di piombemia
• Avvelenamento da mercurio: cenni storici, epidemiologia e mercuriemia
• Avvelenamento da mercurio: classificazione, cause e fisiopatologia
• Avvelenamento da mercurio: quali sono le fonti e gli alimenti a rischio?
• Avvelenamento da mercurio: sintomi, segni e complicanze
• Avvelenamento da mercurio: diagnosi, terapia, prognosi e prevenzione
• Acrodinia, avvelenamento da mercurio: sintomi e terapia
• Acrodinia: cause, sintomi, diagnosi e terapie
• Malattia di Minamata: storia, cause, sintomi e conseguenze
• Tossicità ed avvelenamento da gadolinio
• Intossicazione da monossido di carbonio: sintomi, danni permanenti, morte
• Avvelenamento da piombo (saturnismo): terapie, prognosi e mortalità
• Malattia acuta da radiazione (avvelenamento da radiazioni): cause, fisopatologia e fasi
• Malattia acuta da radiazione (avvelenamento da radiazioni): sintomi e segni
• Malattia acuta da radiazione (avvelenamento da radiazioni): diagnosi e terapia
• Malattia acuta da radiazione (avvelenamento da radiazioni): prognosi e mortalità
• La tragica storia delle “ragazze del radio”
• Radiografie, TAC, PET, scintigrafie provocano tumori e cancro?
• Radiazioni cancerogene: raggi X e raggi ultravioletti
• Come nasce un cancro? Cosa sono i cancerogeni e come avviene la cancerogenesi?
• Cos’è un tumore? Perché viene il cancro? Quali sono le cause?
• Differenza tra PM10 e PM2,5 e rispettivi effetti sulla salute
• Differenza tra raggi x e gamma
• Cos’è la radiazione solare? Cosa sono i raggi ultravioletti? Che danni possono provocare alla nostra pelle?
• Mappatura dei nei e dermatoscopia in epiluminescenza per la diagnosi di melanoma
• Da oggi l’inquinamento dell’aria è ufficialmente un cancerogeno
• Pneumoconiosi dei lavoratori del carbone e sindrome di Caplan
• Silicosi: cause, tipi, sintomi, diagnosi, anatomia patologica, cure
• Cos’è un tumore? Perché viene il cancro? Quali sono le cause?
• Differenza tra tumore benigno, maligno, neoplasia, cancro
• Cosa sono le metastasi? Tutti i tumori danno metastasi?
• Radioterapia: rischi, dolore, fastidio ed effetti collaterali
• È vero che i campi elettromagnetici causano tumore e cancro?
• E’ vero che cucinare i cibi al microonde fa male alla salute?
• Tumori al cervello raddoppiati: smartphone tra le cause
• Lo smartphone fa male alla salute? E il Wi-Fi?
• Danni genici, mutazioni e meccanismi di riparazione del DNA
• Differenza tra malattia autosomica dominante e recessiva con esempi
• Differenza tra dominanza semplice, incompleta e codominanza
• Differenza tra allele dominante e recessivo
• Sintesi proteica: trascrizione, sintesi dell’RNA, RNA polimerasi I, II e III
• Traduzione dell’mRNA e sintesi delle proteine nei ribosomi
• Proteine trasportate nel nucleo, nei mitocondri, nei cloroplasti, nel reticolo endoplasmatico
• Differenza tra tra sintesi proteica, trascrizione e traduzione in genetica
• Modificazioni post-traduzionali delle proteine: fosforilazione e glicosilazione
• Differenza tra DNA, RNA, ADN, ARN, A-DNA, B-DNA, Z-DNA

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

Se ti è piaciuto questo articolo e vuoi essere aggiornato sui nostri nuovi post, metti like alla nostra pagina Facebook o unisciti al nostro gruppo Facebook o ancora seguici su Twitter, su Instagram, su Mastodon, su YouTube, su LinkedIn, su Tumblr e su Pinterest, grazie!