Chimica Tossicologica

Prefazione

L’idea di scrivere questo testo è nata un bel po’ di tempo fa, quando tenevo il corso di “Chimica Tossicologica Industriale” per gli studenti di Chimica e Tecnologia Farmaceutiche. Per questo insegnamento non esisteva uno specifico testo didattico.
Gli studenti potevano disporre di diversi trattati di “Chimica” o di “Tossicologia” – variamente aggettivate – ma non di un testo in italiano che mettesse in stretta relazione la Chimica con la Tossicologia.
L’idea è rimasta tale per più di dieci anni, nonostante l’esigenza di un testo didattico di riferimento persistesse anche con l’avvento dell’ordinamento 270/2004 e l’affidamento dell’insegnamento di “Chimica Tossicologica” per gli studenti di Farmacia.
Più di recente, la consapevolezza che anche altri colleghi di Atenei diversi ravvisassero la medesima lacuna editoriale mi ha persuasa a coordinare la realizzazione di un’opera collettiva, trasversale e che si presenta come unica nel suo genere in Italia.
Il libro di “Chimica Tossicologica” tratta la chimica delle sostanze tossiche basandosi sulla loro interazione con i sistemi biologici e presentando per la prima volta una classificazione chimica dei composti bioattivi tossici. Il testo va incontro all’esigenza didattica di sviluppare un apprendimento per competenze, basato sull’integrazione dei saperi.
In particolare, questo volume si propone di approfondire i rapporti tra le proprietà chimico-fisiche e l’attività dei composti tossici. L’attenzione è rivolta alle varie classi di xenobiotici di origine naturale o antropogenica che possono riscontrarsi nelle matrici ambientali ed alimentari, ad esclusione delle sostanze chimiche usate solo con finalità terapeutiche, la cui tossicità è trattata più o meno estesamente nei numerosi testi di “Chimica Farmaceutica e Tossicologica”.
La presente opera, primariamente proposta come testo didattico per gli studenti che da sempre seguono con impegno e passione questo insegnamento, vuole essere anche un utile strumento di informazione e consultazione per tutti coloro che vogliano acquisire conoscenze in ambito chimico- tossicologico.
Trattandosi della prima edizione di un testo riguardante una materia di frontiera, in continua evoluzione ed espansione, questo volume non ha la pretesa di essere esaustivo. Qualsiasi segnalazione, da parte di studenti e colleghi, relativa ad omissioni o errori sarà gradita e utile per una prossima edizione.
Ringrazio tutti i Colleghi che hanno collaborato alla realizzazione di questo testo, in particolare Battistina Asproni e Claudio Medana, per l’entusiasmo con cui sin dall’inizio hanno accolto l’iniziativa e il prezioso supporto durante tutta l’attività di curatela editoriale. Desidero anche esprimere un sincero ringraziamento al Dott. Simone Paiaro e a tutta la redazione della casa editrice Piccin Nuova Libraria per aver sostenuto e promosso la presente opera.

Introduzione

La “Chimica Tossicologica” si definisce come la scienza che si occupa delle relazioni tra struttura chimica e attività tossica delle sostanze chimiche, in altre parole tratta della chimica delle sostanze tossiche basandosi sulla loro interazione con i sistemi biologici.
Dato che l’incidenza della noxa chimica sull’uomo e sull’ambiente è in costante aumento, la Chimica Tossicologica rappresenta una materia di frontiera, in continua evoluzione. L’uomo infatti si trova a dover affrontare sempre più spesso gravi problemi d’inquinamento ambientale, causato dalla manipolazione di sostanze di origine naturale e dall’immissione di molecole xenobiotiche di origine sintetica. Inoltre, il progredire della ricerca fa sì che continuamente vengano individuate nuove molecole naturali delle quali si caratterizza il potenziale tossicologico.
Il numero di sostanze chimiche cui l’uomo è volontariamente o involontariamente esposto è in continua crescita: contaminanti ambientali, farmaci, pesticidi, intermedi dell’industria, coloranti, detergenti, etc., ma anche prodotti naturali e composti che si originano per l’aggiunta di additivi agli alimenti o in seguito alla cottura degli alimenti stessi o altresì sostanze che migrano negli alimenti o nei farmaci dai loro packaging.
D’altra parte si sta sempre più diffondendo una sorta di chemofobia verso tutto ciò che è chimica di sintesi, trascurando che tra le cosiddette sostanze naturali esistono composti altamente reattivi e tossici. È ben nota, ad esempio, la pericolosità di sostanze quali le aflatossine o le tossine polieteree prodotte dalle microalghe.
La tossicità di uno xenobiotico è determinata per lo più dalle sue proprietà intrinseche, anche se ovviamente è condizionata dalla risposta dell’organismo che subisce l’insulto. Nella fattispecie, l’intensità degli effetti tossici dipende dalle concentrazioni raggiunte nei vari siti specifici e che sono il risultato dei diversi processi biologici che controllano l’assorbimento, la distribuzione, la biotrasformazione e da ultimo l’eliminazione dello xenobiotico dall’organismo. Questi processi sono condizionati dalla dose, dalla modalità e dalla via di esposizione.
L’iniziativa da parte di autori italiani di scrivere un testo di “Chimica Tossicologica” nasce dall’esigenza di contribuire a colmare una lacuna nel mercato librario italiano. Il volume vuole fornire agli studenti un’ampia trattazione degli effetti nocivi indotti sull’uomo, sull’animale e in generale sugli ecosistemi, da varie classi di agenti chimici e dei meccanismi responsabili di tali effetti. L’intento è quello di fornire le basi teoriche che consentano di comprendere e prevedere perché una determinata sostanza chimica possa essere in grado di promuovere uno specifico effetto tossico.
Unico nel suo genere nel panorama editoriale italiano, il testo di “Chimica Tossicologica” è un’opera finalizzata alla didattica frutto della collaborazione di colleghi chimici farmaceutici e analitici che hanno organizzato le informazioni raccolte tanto nel corso dell’attività di ricerca che in quella di insegnamento.
Il libro di “Chimica Tossicologica” è organizzato in diverse sezioni. Esso consta di una Parte Generale (Capitoli 1-4) in cui vengono discussi i principi generali necessari a comprendere e caratterizzare un effetto tossico. Viene esaminato il diretto rapporto esistente tra le proprietà chimico-fisiche di un agente chimico e il suo potenziale tossicologico.
Vengono introdotti i concetti di persistenza, bioaccumulo e biomagnificazione, come anche i meccanismi generali di tossicità degli agenti tossici.
Di estrema rilevanza è il contributo relativo alla biotrasformazione degli xenobiotici. Infatti, le proprietà tossicologiche di uno xenobiotico sono strettamente dipendenti dall’insieme di modifiche biochimiche cui va incontro una volta entrato nell’organismo. La biotrasformazione ha tendenzialmente una funzione detossifìcante, tuttavia molto spesso contribuisce ad accrescere il potenziale tossicologico dello xenobiotico.

Curatori

CRISTINA MARZANO

Professore associato nel SSD CHIM/08 presso il Dipartimento di Scienze del Farmaco dell’Università degli Studi di Padova. Docente degli insegnamenti di “Chimica Tossicologica” e di “Analisi dei Medicinali 1” per il Corso di Laurea Magistrale a ciclo unico in Farmacia e di “Chimica e Farmacologia” per il Corso di Laurea in Tecniche della Prevenzione nell’Ambiente e nei Luoghi di Lavoro della Scuola di Medicina e Chirurgia. È stata docente degli insegnamenti di “Chimica Tossicologica Industriale” e di “Chimica Analitica e Analisi dei Medicinali 1” per il Corso di Laurea Magistrale a ciclo unico in Chimica e Tecnologia Farmaceutiche e di “Chimica Farmaceutica e Tossicologica” per il Corso di Laurea in Tecniche della Prevenzione nell’Ambiente e nei Luoghi di Lavoro.
La sua attività di ricerca, rivolta principalmente allo studio delle caratteristiche chimiche, farmaceutiche e tossicologiche di composti di coordinazione, si è concretizzata in oltre 150 pubblicazioni scientifiche e in diversi brevetti internazionali.

CLAUDIO MEDANA

Professore associato nel SSD CHIM/01 presso il Dipartimento di Biotecnologie Molecolari e Scienze per la Salute dell’Università degli Studi di Torino.
Docente degli insegnamenti di “Analisi Tossicologica e del Doping” per il Corso di Laurea Magistrale in Chimica Clinica Forense e dello Sport e di “Chimica Analitica” per il Corso di Laurea Magistrale in Biotecnologie Molecolari. È stato docente degli insegnamenti di “Chimica Farmaceutica e Tossicologica” e “Analisi dei Farmaci” per i Corsi di Laurea Magistrale a ciclo unico in Chimica e Tecnologia Farmaceutiche e Farmacia, di “Chimica Tossicologica Ambientale” e “Chimica Farmaceutica” per il corso di Laurea Magistrale in Chimica.
Svolge attività di ricerca rivolta in particolare alla determinazione di metaboliti biochimici, caratterizzazione strutturale di prodotti di trasformazione di composti bioattivi ed allo sviluppo di metodi analitici di interesse nei settori biochimico, farmaceutico e tossicologico. È autore o coautore di 110 pubblicazioni scientifiche e 90 comunicazioni a congressi.