Arsenico e diabete mellito: evidenze epidemiologiche e meccanismo d'azione

ASPETTI GENERALI
L'arsenico (As) è un elemento chimico di numero atomico 33, semimetallo presente in tre forme 
allotropiche : gialla, nera e grigia.Appartenente alla serie chimica dei metalloidi, ha una densità di 
5727 Kg/m3. E' presente in natura sottoforma di arsenopirite (Fig.1) 
Fig .1 Arsenopirite
 il più comune minerale dell'arsenico dal quale si ricava il semimetallo per arrostimento. L'arsenico è 
abbondantemente presente nella crosta terrestre e nei suoli è variamente distribuito (concentrazione 
media 1,8 mg/kg); è rilevabile in molte acque ed in quasi tutti i tessuti animali e vegetali. Una 
notevole quantità di arsenico (40000 t/anno), in varie forme chimiche ed in vari stati di ossidazione, 
può trovarsi nell'ambiente sia per effetto dei processi di erosione che per le attività produttive umane. 
La concentrazione di As nell'aria varia a seconda che si tratti di aree incontaminate o di zone 
industrializzate: va da pochi μg/m3 a qualche decina di μg/m3 (Lucisano A.1989). Le acque marine 
contengono circa 0,3 µg/l di As. Il ciclo dell'arsenico (Fig.2) si e' ampliato come conseguenza di 
attività antropocentriche e a causa di cio' grandi quantità di arsenico sono attualmente presenti a 
livello ambientale e negli organismi viventi. L'arsenico è principalmente emesso dalle industrie 
produttrici di rame, ma deriva anche dalla produzione di piombo e zinco e dall'agricoltura. E’ 
caratterizzato da elevata persistenza ambientale e ciò gli consente un’amplissima distribuzione ed 
anche l’inserimento nella catena alimentare. Le piante assorbono abbastanza facilmente l'arsenico, 
quindi alte concentrazioni possono essere presenti in vegetali di ampio consumo 
(Rahman et all, 2003).
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Fig.2 Ciclo arsenico 
Le concentrazioni di arsenico inorganico attualmente presenti nelle acque superficiali aumentano le 
probabilità di alterazione del materiale genetico dei pesci. Ciò avviene principalmente tramite 
accumulo di arsenico negli organismi d'acqua dolce erbivori. Gli uccelli che si nutrono di pesci che, a 
causa dei fenomeni di bioaccumulo, presentano già elevate quantità di arsenico possono andare 
incontro a morte per avvelenamento da arsenico. Recentemente sono stati rivalutati gli effetti dannosi 
dell'esposizione umana all'arsenico inorganico. Esso, infatti, è ben assorbito a livello gastrointestinale 
e polmonare con percentuali di assorbimento oltre il 50% della dose assunta. L'intossicazione a breve 
e lungo termine colpisce apparati e organi funzionali diversi e l'entità del/dei danni arrecati dipende 
da vari fattori quali:
1) Fattori fisiologici del soggetto esposto:
-Età: in aree dove la concentrazione di arsenico è molto elevata nei terreni e spazi aperti al pubblico 
come i parchi, l'accumulo di arsenico si riscontra soprattutto nei soggetti che più usufruiscono di tali 
spazi e in cui passano più tempo cioè i bambini. Essi sono particolarmente suscettibili agli effetti 
tossici dell'arsenico a livello di fegato, reni e pancreas (Bernard et al 1995, Verberk et. Al 1996).
-Sesso : da uno studio condotto in Bangladesh sembra che gli individui di sesso maschile siano più 
suscettibili all'intossicazione da arsenico rispetto alle donne. Ciò sembra essere imputabile alle 
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differenti abitudini tra i due sessi: negli uomini sono più evidenti e aggressive le reazioni 
cutanee,come le vescicazioni , probabilmente perchè molto più esposti alla luce solare e perchè più 
esposti al fumo di sigaretta rispetto alle donne. Da non escludere anche il fatto che nelle aree 
industriali la maggiore forza lavoro è rappresentata dal sesso maschile.
-Preesistenza di fattori predisponenti l'insorgere di particolari patologie: a parità di esposizione al 
semimetallo, fattori di rischio come predisposizione genetica, ipertensione, obesità, possono 
incrementare il rischio di insorgenza di diabete mellito di tipo II, dismetabolie e ipertensione indotte 
da un accumulo di arsenico, la preesistenza di condizioni patologiche dell'epidermide, alterato pH, 
psoriasi, danno da esposizione UV possono incrementare i potenziali rischi di vescicazioni e 
foot desease indotte da elevata e continuativa esposizione all'arsenico (Luster M.I ; Simenova 
P.P,2004).
 -Stato di salute: patologie renali, ipertensive, dismetaboliche, epatiche e pancreatiche che già 
compromettono lo stato di salute di un soggetto, possono ulteriormente aggravarne la situazione 
clinica qualora si sovrapponga una esposizione intensa e/o duratura all'arsenico
2) Abitudini: fumo di sigaretta, che contiene arsenico come prodotto della combustione, utilizzo di 
acqua inquinata da arsenico; alimentazione basata su cibi contaminati, soprattutto pesce, 
frequentazione di ambienti particolarmente a rischio di contaminazione come aree limitrofe a zone 
industriali dove è utilizzato il semimetallo. Anche una alimentazione essenzialmente errata che 
induce elevati sbalzi glicemici protratti nel tempo e assenza di attività fisica possono in una certa 
misura aumentare il rischio di una sintomatologia legata all'intossicazione di arsenico.
3) Durata dell'esposizione: ovviamente occorre distinguere tra lunghi e brevi periodi di esposizione 
ad alte o basse concentrazioni di arsenico
4) Dose : una dose letale di As induce effetti attraverso gravi danni al sistema gastrointestinale, a cui 
segue morte per shock. Gli interventi consistono in lavanda gastrica e induzione del vomito nelle 
intossicazioni recenti, ripristino idro-elettrolitico e terapia chelante con dimercaprolo e penicillamine 
negli altri casi.
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PRINCIPALI FONTI DI ESPOSIZIONE
La prima fonte di esposizione è l'acqua freatica (Fig.3), cioè l’acqua presente nei pori, nelle fratture 
di rocce e nei sedimenti al di sotto della superficie terrestre, che eventualmente fa ritorno alla 
superficie attraverso le acque superficiali, come fiumi, mari e oceani. Per mezzo dei pozzi è possibile 
estrarre l'acqua per usi civili, agricoli e sanitari. La presenza di arsenico nell'acqua freatica risulta 
pertanto un problema su scala globale (Bhattacharya e Coll 1997; Bhattacharya e Coll 2002).
 Fig.3 Fonte di acqua freatica
Un'altra fonte è il fumo di sigaretta: ogni sigaretta contiene dosi tra 0.4 e 12 μg di As (US EPA 1994). 
Altre fonti sono pesticidi,erbicidi,insetticidi (Fig.4). Tra i composti arsenicali impiegati nelle 
produzioni agricole ricordiamo l'arsenato di piombo, l'arsenato di rame, l'aceto-arsenato di rame, 
l'arsenato di sodio e l'acido cacodilico. L'arsenito di piombo, utilizzato estensivamente come 
insetticida del tabacco, ha portato ad alte assunzioni dell'elemento da parte dei fumatori; i trattamenti 
con arsenicali spray per prevenire infestazioni di insetti sui meli ha portato alla contaminazione dei 
frutti; l'impiego di arsenicali utilizzati per la terapia e la profilassi di alcune parassitosi degli ovini ha 
causato accumulo e persino casi di avvelenamento umano nelle aziende agricole. Un altro impiego 
dei composti dell'arsenico, tramite l'incorporazione dell'acido arsenilico nei mangimi, è come 
promotore di crescita per suini e avicoli.
 Fig.4 Pesticidi
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