Quando esposto in laboratorio a livelli di inquinamento paragonabili a quelli riscontrati nell'atmosfera della regione amazzonica durante la stagione delle foreste e dei raccolti, le cellule polmonari umane subiscono gravi danni al DNA e smettono di dividersi. Dopo 72 ore di esposizione, oltre il 30 percento delle cellule coltivate è morto. Il principale colpevole sembra essere retene, un composto chimico che appartiene alla classe degli idrocarburi policiclici aromatici (IPA). Questi risultati sono stati riportati da un gruppo di ricercatori brasiliani sulla rivista Rapporti scientifici .

"Non abbiamo trovato informazioni sulla tossicità del retene nella letteratura scientifica. Spero che i nostri risultati servano da incentivo per ulteriori studi e affinché le concentrazioni ambientali di retene siano regolamentate dalle organizzazioni sanitarie, " disse Nilmara de Oliveira Alves Brito, primo autore dell'articolo.

"Quando stavo facendo la ricerca del mio master all'UFRN, Ho notato che l'esposizione delle cellule polmonari a questo particolato emesso dalla combustione della biomassa ha portato a mutazioni nel DNA delle cellule polmonari, " ha detto Alves Brito. "Questo studio più recente si proponeva di indagare i meccanismi con cui ciò accade".

Metodologia

Il primo passo, lei spiegò, consisteva nel determinare la concentrazione di sostanze inquinanti da utilizzare negli esperimenti di laboratorio al fine di simulare l'esposizione subita dalle persone che vivono in aree di uso del suolo e copertura vegetale in forte cambiamento note come "arco di deforestazione"—500, 000 chilometri quadrati che si estendono verso ovest dal Pará orientale e meridionale nel Mato Grosso, Rondônia e Acri.

Utilizzando modelli matematici, i ricercatori hanno calcolato la capacità del polmone umano di inalare il particolato al culmine della stagione di combustione e la percentuale di inquinanti che si deposita nelle cellule polmonari. "Sulla base di questa massa teorica, abbiamo determinato i livelli di concentrazione da testare utilizzando cellule coltivate, "Ha detto Alves Brito.

Gli inquinanti utilizzati in vitro sono stati raccolti in un'area naturale nei pressi di Porto Velho, Rondônia durante la stagione degli incendi, che raggiunge il picco a settembre e ottobre.

"I campioni sono stati raccolti utilizzando un dispositivo che aspira aria e deposita particelle fini con un diametro inferiore a 10 micrometri in un filtro. Eravamo interessati a studiare queste particelle molto fini perché sono abbastanza piccole da penetrare negli alveoli dei polmoni. , "Ha detto Alves Brito.

Secondo il professor Paulo Artaxo dell'Università di San Paolo, i filtri sono stati congelati poco dopo la raccolta del particolato perché i composti organici presenti nel pennacchio di inquinamento sono altamente volatili. "Questo materiale è stato spedito a San Paolo e diluito in una soluzione nutritiva, che è stato poi applicato alle colture cellulari, " ha detto. "La proporzione di inquinanti utilizzati è stata la stessa di quella trovata nell'aria inalata dagli abitanti di Porto Velho".

Le cellule coltivate trattate con la soluzione sono state confrontate con un gruppo di cellule di controllo, che riceveva solo il solvente utilizzato per estrarre gli inquinanti dai filtri. L'obiettivo era confermare che gli eventuali effetti negativi osservati fossero causati dal particolato e non dal solvente.

Effetto immediato

Nei primissimi momenti di esposizione, le cellule polmonari hanno iniziato a produrre grandi quantità di molecole pro-infiammatorie. L'infiammazione è stata seguita da un aumento del rilascio di specie reattive dell'ossigeno (ROS), sostanze che causano stress ossidativo. Grandi quantità di ROS causano danni alle strutture cellulari.

"Per comprendere i percorsi che stavano inducendo lo stress ossidativo, abbiamo analizzato il ciclo cellulare e abbiamo scoperto che era compromesso da un aumento dell'espressione di proteine ​​come P53 e P21. Le cellule hanno smesso di replicarsi, che suggeriva che si stava verificando un danno al DNA, "Ha detto Alves Brito.

I ricercatori hanno eseguito test specifici per confermare il danno genetico. Sulla base della loro osservazione dell'aumentata espressione della proteina LC3 e di altri marcatori specifici, hanno anche scoperto che le cellule sono entrate in un processo di autofagia per cui hanno degradato le proprie strutture interne.

"Tutti questi danni sono stati osservati in sole 24 ore di esposizione, " Disse Alves Brito. " Col passare del tempo, il danno genetico è aumentato, e le cellule sono entrate in un processo di apoptosi e necrosi." Considerando che solo il 2% delle cellule di controllo era morto di necrosi dopo 72 ore, nella coltura trattata con inquinanti, la mortalità cellulare ha raggiunto il 33%.

"Non tutte le cellule muoiono, ma i sopravvissuti subiscono danni al DNA, che potrebbero predisporli allo sviluppo del cancro in futuro, "Ha detto Alves Brito.

Prima di iniziare l'esperimento con cellule in coltura, Alves Brito e collaboratori hanno completato un'analisi delle sostanze presenti nel particolato raccolto nella regione amazzonica. Hanno identificato la presenza di diversi IPA, molti dei quali sono noti per essere cancerogeni. I risultati di questa analisi sono stati pubblicati nel 2015 sulla rivista Ambiente atmosferico .

"Abbiamo osservato che la PAH più abbondante era retene, Ha detto Alves Brito. “Abbiamo quindi deciso di ripetere l'esperimento con le cellule utilizzando questa sostanza isolata ma alla stessa concentrazione di quella riscontrata nel particolato. Abbiamo osservato che il solo retene induceva anche danni al DNA e morte cellulare".

Secondo Artasso, la morte di un gran numero di cellule polmonari in un organismo vivente può portare a problemi respiratori e persino a malattie gravi come l'enfisema polmonare.

"In uno studio precedente, abbiamo mostrato che il calo della deforestazione dal 27, 000 km2 nel 2004 a 4, 000 km2 nel 2012 hanno evitato la morte di almeno 1, 700 persone per malattie legate all'inquinamento, " ha detto. "Curiosamente, la maggior parte di questi decessi non si sarebbe verificata in Amazzonia ma nel sud del Brasile a causa del trasporto a lunga distanza di sostanze inquinanti e anche a causa della maggiore densità di popolazione della regione".

Rilevanza globale

Sebbene il retene non venga emesso dalla combustione di combustibili fossili, la principale fonte di inquinamento nelle aree urbane del Brasile, i ricercatori dicono che questo composto può essere trovato nell'atmosfera a San Paolo e in altre città, probabilmente a causa della combustione di canna da zucchero e altri tipi di biomassa nelle fattorie vicine.

Nell'articolo, i ricercatori osservano che mentre la maggior parte delle ricerche sull'esposizione all'inquinamento atmosferico si concentra sul ruolo dei combustibili fossili nell'inquinamento atmosferico, circa 3 miliardi di persone in tutto il mondo sono esposte all'inquinamento atmosferico dovuto alla combustione di biomasse, compreso l'uso di legna o carbone come combustibile nei fornelli da cucina o nel riscaldamento domestico, così come dalla deforestazione e dalle pratiche agricole. Inoltre, aggiungono gli autori, circa 7 milioni di morti in tutto il mondo, o un decesso su otto, derivare dall'esposizione all'inquinamento atmosferico, secondo un rapporto pubblicato dall'Organizzazione mondiale della sanità (OMS) nel 2012.

"La combinazione di incendi boschivi e occupazione umana ha trasformato la combustione della biomassa in una seria minaccia per la salute pubblica. La maggior parte degli incendi boschivi si verifica nell'arco della deforestazione, con un impatto diretto su oltre 10 milioni di persone nell'area. Molti studi hanno identificato gravi effetti sulla salute umana, come una maggiore incidenza di asma, morbilità e mortalità, principalmente nelle popolazioni più vulnerabili come bambini e anziani, " notano gli autori.