arsenico nell'acqua: studio per valutare esposizione alimentare

NEWSLETTER Studio per valutare l'esposizione alimentare all'arsenico in popolazioni residenti nelle aree del Lazio caratterizzate dalla presenza di arsenico di origine geologica nelle acque destinate al consumo umano In alcune aree del Lazio le acque sotterranee, incluse quelle destinate al consumo umano, sono caratterizzate da abbondanza di arsenico di origine naturale, cioè derivante dalla tipologia delle formazioni geologiche presenti. L’acqua di rete e degli approvvigionamenti autonomi, venga essa utilizzata come acqua da bere o per la preparazione e cottura degli alimenti, può determinare in queste aree un’esposizione all’arsenico che va ad aggiungersi a quella “di fondo” derivante dalle piccole quantità inevitabilmente presenti negli alimenti. D’altra parte l’uso delle acque sotterranee a scopo irriguo e la naturale abbondanza di arsenico in alcuni suoli agricoli può ulteriormente aumentare in queste aree l’ingresso di arsenico nella catena alimentare, determinando una maggiore presenza di arsenico negli alimenti prodotti in loco. L’arsenico è presente in natura in varie specie che hanno tossicità molto diverse: l’arsenico importante in termini di valutazione del rischio per la salute è l’arsenico inorganico, la forma realmente tossica. Nell’ambito delle proprie attività di ricerca per la sicurezza degli alimenti e a tutela della salute pubblica, l’Istituto Superiore di Sanità svolge studi a carattere conoscitivo per valutare l’esposizione a potenziali fattori di rischio. Lo studio, lanciato nel novembre 2010 dal Reparto di Tossicologia Alimentare e Veterinaria del Dipartimento di Sanità Pubblica Veterinaria e Sicurezza Alimentare, mira ad accertare l’esposizione alimentare all’arsenico inorganico della popolazione residente in aree del Lazio caratterizzate dalla presenza di arsenico di origine geologica nelle acque destinate al consumo umano. Nel dettaglio lo studio si propone di: - Valutare l’esposizione a lungo termine all’arsenico inorganico - Identificare le fonti e gli scenari di esposizione - Accertare l’effetto della cottura degli alimenti con acque aventi contenuti definiti di arsenico - Studiare l’efficienza del metabolismo dell’arsenico inorganico nella popolazione in esame - Caratterizzare il rischio per la popolazione. L’esposizione è stata stimata integrando informazioni ricavate attraverso l’utilizzo di marcatori biologici (biomarcatori) e di dati sull’acqua e sulla dieta consumate. I volontari, reclutati sulla base di requisiti specifici (stato di buona salute generale, residenza nel comune d’interesse da almeno 2 mesi, utilizzo dell’acqua della rete di distribuzione per uso potabile e/o per la cottura degli alimenti), previa visione della lettera informativa e sottoscrizione del consenso informato, hanno compilato un questionario, fornito uno o più campioni di acqua (quella/e che utilizzavano quotidianamente per gli scopi menzionati), un campione di urine totali del mattino e un campione di unghie. Per i soggetti che hanno dato disponibilità è stata campionata la dieta di 3 giorni consecutivi (studio di dieta duplicata). L’AVANZAMENTO DELLO STUDIO Lo studio di biomonitoraggio ha coinvolto 269 volontari di età compresa fra 1 e 88 anni residenti nelle province di Viterbo, Latina e Roma. Di questi 55 hanno un’età fino ai 15 anni (20% del campione) e 40 sono sopra i 65 anni (15% del campione). A questi si aggiungono altri soggetti reclutati nella città di Roma quale gruppo di controllo per la valutazione del contenuto di arsenico nelle unghie (v. avanti). Nei mesi scorsi, le informazioni di carattere sociodemografico, morfometrico e sugli stili di vita e di consumo alimentare raccolte tramite i questionari sono state elaborate in modo tale da poter essere associate ai risultati dalle analisi chimiche. Nel frattempo sono state ultimate le analisi chimiche, consistite nella determinazione di: - Arsenico nell’acqua. Ogni volontario ha raccolto uno o più campioni di acqua da bere e uno o più campioni di acqua per cucinare, quando diversa dall’acqua da bere. Nell’acqua l’arsenico è presente in forma inorganica. - Arsenico inorganico negli alimenti. Ventisei volontari hanno aderito allo studio di dieta duplicata, che consente di stabilire il contributo relativo di acqua, alimenti solidi e alimenti NUMERO 2 – Dicembre 2012 Comuni di residenza dei volontari che hanno aderito allo studio Provincia di Viterbo: Acquapendente, Canepina, Capranica, Caprarola, Carbognano, Civita Castellana, Fabrica di Roma, Farnese, Lubriano, Marta, Montalto di Castro, Orte, Ronciglione, Tarquinia, Tessennano, Vetralla, Viterbo. Provincia di Roma: Anzio, Castelnuovo di Porto, Formello, Nettuno, Velletri. Provincia di Latina: Aprilia, Cisterna di Latina, Cori, Latina, Rocca Massima. liquidi all’esposizione ad arsenico sia totale sia in forma inorganica. - Arsenico nelle unghie. Il contenuto di arsenico nelle unghie è un biomarcatore dell’esposizione a lungo termine (alcuni mesi) all’arsenico inorganico. Mediante il confronto con un gruppo di controllo consente di valutare se il carico corporeo del soggetto è superiore a quello “di fondo”. - Arsenico inorganico e suoi metaboliti nelle urine. I metaboliti sono i composti metilati prodotti a seguito dell’ingestione di arsenico inorganico. La somma di arsenico inorganico e metaboliti è il biomarcatore di esposizione. Questa determinazione consente di valutare l’assunzione media giornaliera della popolazione studiata e riflette l’esposizione recente (alcuni giorni). Nel complesso, tenendo conto dei campioni analizzati in duplicato, di quelli per il controllo della qualità analitica, etc., si è resa necessaria l’esecuzione di alcune migliaia di determinazioni analitiche. Si sta ora procedendo alla stima dell’esposizione all’arsenico inorganico per l’insieme dei soggetti e per i diversi sottogruppi (area di residenza, sesso, età, etc.). Mediante opportune elaborazioni statistiche verrà studiata l’esistenza di relazioni fra i seguenti due insiemi di dati: - informazioni dei questionari e concentrazioni di arsenico inorganico in acque e alimenti (variabili indipendenti) - l’esposizione valutata attraverso i biomarcatori (variabili dipendenti). L’esposizione verrà confrontata con i valori di riferimento fissati dagli organismi internazionali (EFSA, JECFA) al fine di caratterizzare il rischio per la salute. Inoltre verrà valutata l’efficienza del metabolismo dell’arsenico inorganico - stimata attraverso la misurazione dei metaboliti urinari e il calcolo dei pertinenti rapporti (indici di metilazione) - e verranno studiati i fattori associati al grado di efficienza metabolica. ARSENICO URINARIO I campioni di urina di oltre metà dei soggetti sottoposti a indagine (n=153) sono stati oggetto di uno studio ad hoc volto a valutare l’approccio analitico adottato per la speciazione dell’arsenico urinario. Lo studio, pubblicato sulla rivista scientifica internazionale Pure and Applied Chemistry (vedi box qui sotto), ha documentato le Arsenico urinario speciato quale biomarcatore dell'esposizione alimentare all'arsenico inorganico in popolazioni residenti in aree ricche di arsenico nel Lazio Le attuali conoscenze indicano che l'arsenico urinario totale non è un idoneo biomarcatore dell'esposizione all'arsenico tossico, cioè inorganico (iAs), mentre la determinazione dell'iAs e dei suoi metaboliti metilati nelle urine utilizzando l'analisi di speciazione fornisce una stima assai più affidabile dell'esposizione. Le proporzioni relative di iAs, monometilarsonato (MA) e dimetilarsinato (DMA) nelle urine possono essere utilizzate come una misura della capacità di metilazione, ammesso che non vi siano fattori confondenti quali il consumo di alimenti ricchi in DMA o contenenti composti metabolizzati a DMA. In questo studio sono stati analizzati mediante HPLC-ICP-MS, utilizzando scambio anionico con eluizione in gradiente, 153 campioni di urina di residenti nel Lazio esposti cronicamente ad iAs attraverso l'acqua e gli alimenti. Escludendo 26 soggetti che hanno escreto elevate concentrazioni di arsenobetaina (AB) (≥ 50 μg As/L) a seguito del consumo di pesce, iAs e suoi metaboliti sono risultati pari a circa il 75% dell'arsenico urinario totale misurato mediante ICP-MS. L'arsenobetaina e altri composti organici dell'arsenico sono stati determinati a basse concentrazioni in tutti i campioni di urine. Considerando tutti i soggetti, la somma di iAs e metaboliti ha coperto un intervallo di 2-72 μg/L con proporzioni relative pari a 14% per iAs, 13% per MA, e 72% per DMA (mediane), con un’ampia variabilità individuale. In aggiunta agli arsenocomposti menzionati, il metodo analitico impiegato in questo studio ha consentito la determinazione dell'acido dimetiltioarsinico (DMTA), che è risultato essere presente nel 33% dei campioni in concentrazioni perlopiù variabili fra le tracce e ~6 μg As/L. Parte del valore certificato di DMA nel materiale di riferimento urine umane SRM 2669 è risultato essere presente come DMTA. Inoltre sono stati determinati quattro arsenicali incogniti quali specie minori in una piccola quantità di campioni. Citazione: Cubadda F., Aureli F., D’Amato M., Raggi A., Turco A.C., Mantovani A. 2012. Speciated urinary arsenic as a biomarker of dietary exposure to inorganic arsenic in residents living in high-arsenic areas in Latium, Italy. Pure and Applied Chemistry 84(2), 203-214. ottime prestazioni del metodo analitico impiegato, che consente di misurare in modo accurato e sensibile l’arsenico inorganico e i suoi metaboliti metilati, ovvero le forme di arsenico importanti dal punto di vista sanitario, distinguendole dall’arsenico organico poco o affatto tossico (presente soprattutto come arsenobetaina). Valori eccedenti i 15 μg/L per la somma di arsenico inorganico e metaboliti sono stati trovati nel 41% dei campioni. Tale concentrazione rappresenta l’estremo superiore dell’intervallo di riferimento proposto per la popolazione italiana e il suo superamento segnala esposizioni alimentari all'arsenico inorganico superiori a quelle “di fondo” attese nella popolazione generale. Tale evidenza va letta alla luce della recente valutazione dell'EFSA sull'esposizione umana all'arsenico, secondo cui l’esposizione media all'arsenico inorganico nei paesi europei è elevata se rapportata ai valori di riferimento per la protezione della salute e deve, pertanto, essere ridotta. Le concentrazioni di arsenico nelle acque utilizzate a scopo alimentare da questo gruppo di 153 soggetti sono state documentate nel precedente numero di questa serie di lettere informative (cfr. Newsletter n.1, novembre 2011). Considerando l’intero campione (n=269), la concentrazione media di arsenico nell’acqua utilizzata per la cottura e preparazione degli alimenti è pari a 16,6 μg/L (mediana 14,7 μg/L), con un intervallo di valori pari a 0,2-65,2 μg/L. Il 70% e 36% dei campioni presenta concentrazioni superiori rispettivamente a 10 μg/L e 20 μg/L. Pertanto, l’acqua utilizzata per la preparazione degli alimenti può dare un contributo significativo all’esposizione complessiva. Il 60% dei volontari usa l’acqua di rete o di pozzo solo per questi scopi, mentre ricorre per bere ad acqua sottoposta a trattamento o imbottigliata. Nell’acqua da bere, la concentrazione media di arsenico è risultata essere pari a 7,6 μg/L (mediana 4,1 μg/L), con un intervallo di valori pari a 0,1-35,2 μg/L. Il 28% e 13% dei campioni presenta concentrazioni superiori rispettivamente a 10 μg/L e 20 μg/L. ARSENICO NELLE UNGHIE Il gruppo di controllo di soggetti residenti in aree di background (n=35) utilizzato in questo studio ha fatto riscontrare una concentrazione media e mediana di arsenico nelle unghie pari rispettivamente a 88 ng/g e 83 ng/g, con un intervallo di valori di 30-166 ng/g. Nelle aree oggetto di studio, la concentrazione media e mediana di arsenico nelle unghie è risultata pari rispettivamente a 252 ng/g e 188 ng/g, con un valore massimo di 5107 ng/g. Per oltre la metà dei soggetti, l’esposizione a lungo termine stimata mediante tale biomarcatore è risultata superiore a quella massima misurata per la popolazione di controllo. La concentrazione media di arsenico è risultata essere superiore a 100 ng/g, 200 ng/g, 300 ng/g e 400 ng/g nel 80%, 46%, 23% e 10% dei soggetti rispettivamente. Nella prossima Newsletter i risultati complessivi dello studio saranno presentati e discussi nel loro insieme. RIFERIMENTI La prima pubblicazione inerente il presente studio: Cubadda F., Aureli F., D’Amato M., Raggi A., Turco A.C., Mantovani A. 2012. Speciated urinary arsenic as a biomarker of dietary exposure to inorganic arsenic in residents living in high-arsenic areas in Latium, Italy. Pure and Applied Chemistry 84(2), 203-214. Recente studio interlaboratorio sulla determinazione dell’arsenico inorganico negli alimenti: de la Calle M.B., Baer I., Robouch P., Cordeiro F., Emteborg H., Baxter M.J., Raber G., Velez D., Devesa V., Rubio R., Llorente-Mirandes T., Raab A., Feldmann J., Sloth J.J., Rasmussen R.R., D'Amato M., Cubadda F. 2012. Is it possible to agree on a value for inorganic arsenic in food? The outcome of IMEP-112. Analytical and Bioanalytical Chemistry 404(8), 2475–2488. L’Opinione del panel CONTAM dell’Autorità Europea per la Sicurezza Alimentare (EFSA) sull’arsenico negli alimenti (http://www.efsa.europa.eu/it/efsajournal /pub/1351.htm): EFSA Panel on Contaminants in the Food Chain (CONTAM). EFSA J. 7, 1351 (2009). La valutazione del JECFA, il Comitato congiunto di esperti FAO/OMS (whqlibdoc.who.int/publications /2011/9789241660631_eng.pdf): WHO/FAO, Safety evaluation of certain contaminants in food / prepared by the seventy-second meeting of the JECFA, pp. 153- 316 (2011). Alle Società mediche Agli Ordini dei Medici Ai Volontari Gentilissimo/a, Ti invio la seconda Newsletter dello “Studio per valutare l'esposizione alimentare all'arsenico in popolazioni residenti nelle aree del Lazio caratterizzate dalla presenza di arsenico di origine geologica nelle acque destinate al consumo umano”. Cordiali saluti Francesco Cubadda Responsabile scientifico dello studio =================================================================================== L'Istituto Superiore di Sanità (ISS) è tra i beneficiari dei proventi del 5 per mille dell'IRPEF. Nella scheda allegata alla dichiarazione dei redditi è sufficiente apporre la propria firma nel riquadro "Finanziamento della Ricerca Sanitaria" e indicare il Codice Fiscale dell'ISS, che è 80211730587, per destinare tali fondi a sostegno dell'impegno scientifico dell'ISS a difesa della salute di tutti.