Comunicazioni orali e Poster sul Monitoraggio biologico - Giornale ...

COMUNICAZIONI ORALI E POSTER SUL MONITORAGGIO BIOLOGICO G Ital Med Lav Erg 2004; 26:4, Suppl
46 www.gimle.fsm.it
Metabonomica, metabolomica e tossicologia industriale.
L’approccio metabonomico misura l’entità della perturbazione
indotta sull’insieme dei processi metabolici di un sistema biologico
da parte di agenti chimici endogeni o xenobiotici o da stimoli
fisici. Queste informazioni vengono desunte dal confronto,
effettuato mediante analisi multivariata, delle concentrazioni di
un numero molto elevato di prodotti del metabolismo cellulare di
base ed intermedio, in funzione dell’entità dello stimolo applicato
e del suo variare nel tempo. Ciò consente di esprimere indicatori
sinottici di effetto, in funzione della variazione dose-dipendente
del livello non di un singolo prodotto (o gruppo di prodotti
biochimicamente omogenei), come nell’approccio tradizionale
(2), ma del complesso dei prodotti del metabolismo cellulare, il
cui funzionamento è influenzato, in verso inibitorio o stimolatorio,
dalla dose dell’agente tossico considerato.
L’approccio metabonomico non si limita tuttavia allo studio
delle modificazioni del metabolismo di base, ma si estende anche
alle modificazioni indotte nella funzionalità delle strutture biologiche
dai mutamenti nella loro composizione o struttura chimica
(ad es., delle membrane cellulari: lipidomica; localizzazione intracellulare
delle proteine: glicomica) e ai processi di modulazione
dell’attività enzimatica e recettoriale posti in evidenza attraverso
le modificazioni post-traduzionali delle proteine (fosforilazione,
prenilazione, tiolazione, formazione non-enzimatica di addotti
covalenti: proteomica post-traduzionale).
L’approccio metabolomico rappresenta un settore specializzato
della metabonomica e identifica la griglia completa dei
prodotti di biotrasformazione, di norma dello xenobiotico cui il
sistema biologico è esposto. I livelli assoluti e i rapporti quantitativi
dei suoi metaboliti rispecchiano, in funzione della dose e
del tempo, la presenza di genotipi mutanti a maggiore o minore
efficienza catalitica degli enzimi responsabili delle singole tappe
della biotrasformazione: il ruolo del metaboloma nella moderna
tossicologia industriale risulta pertanto duplice, in quanto
esprime un indicatore sinottico sia di dose sia, in termini parziali,
di suscettibilità.
Da questo punto di vista, il ruolo delle nuove discipline ‘omiche’
nell’ambito della tossicologia industriale è ancora, in
larga misura, confinato all’epidemiologia molecolare, che studia
l’influenza delle differenze individuali dei geni codificanti
gli enzimi del metabolismo di prima e seconda fase sulla dose
biologicamente attiva degli xenobiotici, con lo scopo di prevedere,
a parità di dose assorbita, il maggiore o minore rischio di
comparsa di malattia associato al possesso, da parte del singolo
soggetto, di geni che codificano enzimi con funzionalità ridotta
o aumentata (tossicogenomica), ovvero, nei termini della tossicologia
tradizionale, all’esistenza della suscettibilità individuale
(3, 4). Nei termini della relazione globale tra la dose esterna
(concentrazione ambientale dell’agente lesivo) e gli eventi ad
essa causalmente correlati (intesi come dose interna biologica-
mente efficace; entità / frequenza degli effetti biologici reversibili
ed effetti dannosi conseguenti), il ricorso alla tossicogenomica
può concorrere nel definire solo in parte l’entità della dose
interna (approccio metabolomico), ma non la natura e l’entità
delle modificazioni che, a livello individuale, l’esposizione
all’agente chimico provoca nella fisiologia cellulare (approccio
metabonomico).
L’utilità di impiegare l’approccio metabonomico/metabolomico
nella tossicologia industriale risiede nella possibilità di
prendere in esame effetti multipli, derivanti dall’esposizione dell’organismo
umano a stimoli di natura eterogenea, non necessariamente
esprimibili in funzione di un singolo agente chimico caratterizzato
in termini molecolari.
Conclusioni
Le peculiari caratteristiche dell’approccio metabolomico/metabonomico
lo rendono applicabile ai numerosi problemi
che il mutamento degli scenari lavorativi pone alla Medicina
del Lavoro, caratterizzati più che dall’esigenza di prevenire gli
effetti lesivi conseguenti all’esposizione a singoli xenobiotici
di origine industriale o alle ‘basse dosi’ di agenti chimici dotati
di proprietà cancerogene o neurotossiche, dalla necessità di
promuovere la salute in collettività lavorative il cui invecchiamento
fisiologico deve essere procrastinato dalla necessità di
prolungare nel tempo il loro ruolo sociale. In questo caso, l’esposizione
alle sostanze lesive è quella che consegue ai composti
naturalmente originati dal metabolismo umano e della
flora batterica simbionte nelle diverse condizioni determinate
dagli eventi fisiologici del ciclo di vita umano, dalle abitudini
di vita dei singoli soggetti e da condizioni lavorative stressanti
o fisiologicamente anomale, quali il lavoro a turni, che la
moderna organizzazione sociale rende inevitabili ed il cui ruolo
nel mantenimento dello stato di salute è ora indagabile con
approcci integrati e globali.
Bibliografia
1) Fiehn O. Metabolomics: the link between genotypes and phenotypes.
Plant Molec Biol, 2002; 48: 155-71.
2) Pelissero G, Buratti M, Barraco F, Zanella A, Colombi A. Red cell
glutathione metabolism and serum bilirubin in idiosyncrasies due to
oxidative stress. Br J Haematol, 1998; 102: 1194-8.
3) Fustinoni S, Soleo L, Warholm M, Begemann P, Rannug A, Neumann
HG, Swenberg JA, Vimercati L, Foà V, Colombi A. Influence
of metabolic genotypes on biomarkers of exposure to 1,3-butadiene
in humans. Cancer Epidem. Biomarkers and Prevention, 2002; 11:
1082-1090.
4) Colombi A, Buratti M, Rubino FM, Giampiccolo R, Pulvirenti S,
Brambilla G. Evoluzione della tossicologia industriale tra dosi effimere
e genoma umano. La Medicina del Lavoro, 2003: 94(1): 69-82.