principal investigator: prof. Bice Fubini
years: 2008-2010

La variabilità della patogenicità della silice, per quanto riguarda sia la cancerogenicità che la silicosi, già evidenziato da IARC e da alcune pubblicazioni che seguirono la pubblicazione della monografia IARC (1-3) è un dato ormai confermato da numerosi studi sperimentali ed epidemiologici ed accettato dalla comunità scientifica (4,5).

E’ quindi presumibile che aggiornamenti delle coorti esistenti o nuovi studi epidemiologici non farebbero altro che confermare casi positivi e casi negativi, lasciando invariata una situazione in cui si evocano gli uni o gli altri per affermare o negare la cancerogenicità della silice.
Risultando evidente da studi sperimentali che la cancerogenicità è legata a caratteristiche chimico-fisiche e morfologiche della polvere, largamente determinate dall’origine della polvere stessa, cioè minerale originario, tecniche estrattive, metodo di comminuzione, presenza di contaminanti, esposizione a temperature elevate, ad alle attività lavorative svolte (3-6) ne consegue che bisognerebbe poter tener conto questi aspetti specifici nel valutare i tipi di esposizione ed il rischio ad essi associato.
Poiché allo stato attuale delle conoscenze non si può ancora rispondere in modo sufficientemente chiaro alla domanda “ Quali e quante caratteristiche delle particelle di silice sono responsabili dell’attività cancerogena?”, l’orientamento delle attività di studio deve essere indirizzato a individuare questi fattori onde poter prevedere le situazioni e le circostanze nelle quali l’esposizione alla polvere di silice libera cristallina (SLC) può comportare un effetto cancerogeno per gli individui esposti.
Le ricerche sperimentali si sono svolte principalmente paragonando gli effetti dei diversi polimorfi o gli effetti di modificazione della superficie delle particelle con agenti chimici (4, 7-9). Variando il tipo di polimorfo, o ricoprendo variamente la superficie, si varia di molto il potenziale patogeno, in alcuni casi, es sali di alluminio, fino ad eliminare la maggior parte delle risposte biologiche (10). Un gruppo di studi recenti su un vasto numero di campioni commerciali di quarzo ha messo in luce che all’interno di campioni del medesimo polimorfo, il quarzo, si notano variazioni nell’attività chimica e biologica a volte perfino maggiori di quanto trovato tra diversi polimorfi fino ad individuare da test in vivo sui ratti due polveri patogene e due innocue. (11-14) Lo stesso insieme di ricerche, in accordo con quanto già riportato precedentemente, ad esempio dal gruppo di Saffiotti (NIH,USA) (15), ha evidenziato che all’origine di diverse risposte cellulari (es. citotossicità, stress ossidativo) agivano diverse proprietà chimico fisiche, per cui, ad esempio, un campione di quarzo molto citotossico rilasciava pochi ROS o viceversa. Infatti numerosi fattori di morfologia e di chimica delle superfici concorrono a determinare la patogenicità di una data sorgente di polvere di quarzo (es: forma, frattura fresca, metalli contaminanti, ecc.) e inoltre il contatto con particelle di SLC provoca diverse risposte cellulari, verosimilmente coinvolte nel meccanismo di patogenicità, correlabili a diverse proprietà chimico fisiche della polvere (es membranolisi, citotossicità, risposta infiammatoria, genotossicità, ecc.).

Linee di attività e obiettivi
Rispetto a quanto premesso consegue che obiettivo prioritario è arrivare a conoscere che cosa rende patogena un polvere di SLC, in particolare individuare le circostanze in cui la polvere di SLC evidenzia un’attività cancerogena, e quindi come si differenziano tra loro le SLC cui sono esposti i lavoratori, per arrivare ad una valutazione diversificata del rischio occupazionale derivante dall’esposizione attuale e/o pregressa a SLC nei vari contesti in cui questo avviene.
Lo schema di azione che si propone è il seguente:
a) preparazione di campioni modello in laboratorio e raccolta di campioni rappresentativi dei contesti lavorativi
1. preparare una banca dati di campioni di riferimento di quarzo con proprietà morfologiche e di superficie definite (cristallinità, purezza, idrofilia, contaminanti);
2. raccolta di campioni rappresentativi delle varie sorgenti utilizzate e dei contesti lavorativi
3. preparare, sulla base delle conoscenze scientifiche già note (v premessa) , una serie di campioni che varino uno dall’altro per una sola delle caratteristiche che modulano l’attività biologica della SCL (es. fratture fresche, tracce di ferro, deposizione di alluminio, tracce di caolino,);

b) analisi di laboratorio sui campioni raccolti al punto a
1. caratterizzazione chimico fisica e morfologica dei campioni raccolti nelle varie realtà occupazionali e, in base ai risultati ottenuti, selezione di alcune tipologie su cui eseguire ulteriori analisi
2. studio delle proprietà coinvolte nei meccanismi di tossicità della SLC – rilascio di radicali liberi, proprietà ossidanti, cariche superficiali, rilascio di ioni metallici – sui campioni ai punti a) 1 e 3 e selezionati al punto b) 1.
3. selezionare, in base ai risultati al punto b) 2 dei campioni che si differenzino in modo significativo l’uno dall’altro per sottoporli a test cellulari

c) test cellulari in vitro e in vivo
1. test di citotossicità, rilascio di ROS o RNS (specie reattive di ossigeno e/o azoto), perossidazione lipidica sui campioni selezionati al punto 3 e selezione dei più significativi (più attivi e meno attivi) per il punto successivo
2. test di potenziale infiammatorio sui campioni selezionati al punto c)1
3. dall’analisi comparativa dei risultati di test chimici, biochimici e cellulari medesimi correlare le caratteristiche che differenziano un campione dall’altro all’attività biologica
4. dai risultati dei punti precedenti si estrapolano comparti o lavorazioni che espongono a polveri di SLC a diverso grado di attività e si effettua “nasal brushing” ai lavoratori esposti per la ricerca di addotti al DNA

d) esame comparativo dei dati raccolti ai punti b) e c)
1. analisi dei risultati ottenuti e raggruppamento dei campioni esaminati a seconda del tipo di test in cui sono risultati positivi
2. classificazione delle diverse tipologie come “potenzialmente a rischio” o “probabilmente non pericolose”
3. definire il set minimo di test chimico fisici, biochimici e cellulari da utilizzare nei vari setting lavorativi per predire la patogenicità di un dato materiale e per suggerire nuove vie per rendere meno attive polveri risultanti attive
4. confronto dell’insieme dei risultati ottenuti con i dati ricavati su personale esposto attraverso il “nasal brushing” e la misura di addotti al DNA risultati utili biomarkers dell’inalazione di materiali cancerogeni
5. identificazione di campioni rappresentativi delle categorie di cui sopra al punto 2, di cui si disponga di una adeguata quantità di materiale, da proporre, in un progetto successivo, per una validazione in vivo sui ratti. Convalidare i risultati ottenuti nei test in vitro mediante test in vivo su campioni selezionati per massima e minima attività (a breve e a lungo termine sui ratti per iniezione intratracheale e/o per via inalatoria (se si individuano le possibilità), ed individuare nel corso dei test in vivo eventuali biomarkers della esposizione a SLC;