Applicazione di campioni di unghie come biomarcatore per l'esposizione umana all'arsenico

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 4733 (2022) Citare questo articolo

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Questo studio ha valutato la relazione tra l’assorbimento di arsenico tramite l’ingestione di acqua potabile e la concentrazione di arsenico nelle unghie come biomarcatore per l’esposizione umana. A questo scopo, abbiamo raccolto campioni di unghie da 40 partecipanti sani delle regioni rurali colpite dall’arsenico della contea di Kaboudrahang, nell’Iran occidentale. Sono stati inoltre raccolti un totale di 49 campioni di unghie da individui che vivevano in aree in cui non era stata segnalata la contaminazione delle fonti di acqua potabile con arsenico. È stato riscontrato che il contenuto di arsenico delle unghie nel 50 e nel 4,08% dei campioni raccolti da villaggi contaminati da arsenico e da villaggi di riferimento era superiore ai normali valori di arsenico delle unghie (0,43–1,08 µg/g), rispettivamente. Sulla base dei risultati della regressione lineare multipla aggiustata, è stata trovata un'associazione significativa tra la concentrazione di arsenico nelle acque sotterranee e nelle unghie (p <0,001). Inoltre, è stata dimostrata un'associazione statisticamente significativa tra l'arsenico nei campioni di unghie e il sesso (p = 0,037). Il contenuto di arsenico nelle unghie non era significativamente influenzato da altre variabili tra cui età, abitudine al fumo e BMI (p > 0,05). Alla luce dei risultati di questo studio, l’uso di indicatori biologici come i tessuti delle unghie, grazie al campionamento più semplice e al minor rischio di contaminazione esterna, è adatto per valutare l’esposizione ai metalli pesanti nelle aree contaminate.

L'arsenico è considerato uno dei metalloidi pericolosi presenti nelle fonti di acqua potabile attraverso attività naturali e antropiche. Attività antropiche come l'applicazione di erbicidi, pesticidi, conservanti del legno e industrie di fusione dei metalli e fonti naturali di esposizione all'arsenico, inclusi processi geotermici, eruzioni vulcaniche e alterazione dei minerali, portano a una diffusa contaminazione da arsenico in ambienti sotterranei come sedimenti, suolo, acque superficiali e fonti sotterranee1,2,3,4,5. Questo metalloide riconosciuto come cancerogeno per l'uomo dall'Agenzia internazionale per la ricerca sul cancro (IARC) e dall'Agenzia per la protezione ambientale degli Stati Uniti (USEPA) si trova in forme organiche e inorganiche e con diversi stati di ossidazione (− 3, 0, + 3, + 5) nell'ambiente6,7. L'esposizione non professionale all'arsenico inorganico (arsenito e arseniato) attraverso il consumo di fonti di acqua potabile provoca effetti cancerogeni e non cancerogeni sulla salute della popolazione umana esposta3,8,9. Gli effetti acuti e cronici dell'esposizione all'arsenico sulla salute umana comprendono lesioni cutanee, malattie cardiovascolari, anemia, insufficienza renale, nonché disturbi respiratori e diversi tipi di cancro (polmone, pelle, fegato, reni e vescica)10,11,12. Pertanto, per garantire la salubrità dell'acqua potabile, il livello massimo consentito di arsenico raccomandato dall'Organizzazione Mondiale della Sanità è di 10 µg/L13,14. Inoltre, a causa della diffusa presenza di arsenico nell’ambiente e dei suoi potenziali effetti negativi sulla salute umana, il monitoraggio biologico degli inquinanti è di grande importanza negli studi tossicologici per valutare l’esposizione umana attraverso fonti naturali e antropiche. Il monitoraggio biologico di solito comporta la raccolta di fluidi e tessuti dal corpo umano e l'analisi degli stessi per identificare le sostanze chimiche o i loro metaboliti15,16. Esistono diversi biomarcatori per identificare e valutare il monitoraggio dell'esposizione umana all'arsenico e ai suoi composti. Sangue, urina, capelli e unghie sono stati identificati come biomarcatori facilmente accessibili per valutare l'esposizione all'arsenico negli studi epidemiologici17. Tra questi bioindicatori, la quantità di arsenico misurata nei campioni di sangue e di urina indica la recente assunzione di arsenico, nell'ordine di circa quattro giorni nei campioni di urina e di 2-6 ore nei campioni di sangue18. D’altro canto, la necessità di congelare i campioni di urina raccolti, la natura invasiva dei metodi di raccolta dei campioni di sangue e i problemi di conservazione associati a questi campioni rappresentano svantaggi significativi legati all’uso di questi biomarcatori19. Mentre la quantità di arsenico misurata nei campioni di capelli e unghie riflette l’esposizione durante un periodo più lungo (da 3 a 6 mesi prima) rispetto ai fluidi corporei. Per questo motivo, nelle popolazioni esposte per lungo tempo ad elevati livelli di arsenico, soprattutto attraverso l'ingestione di acqua potabile, questi biomarcatori (campioni di capelli e unghie) vengono utilizzati per quantificare i livelli di esposizione18,20. Va notato che la maggior parte dell'arsenico consumato attraverso l'acqua potabile viene escreto come arsenico metilato entro 1-3 giorni dall'esposizione. Tuttavia, parte dell'arsenico inorganico assorbito nel corpo ha un'elevata affinità per legarsi ai gruppi sulfidrilici e si accumula nei tessuti densi di cheratina come unghie e capelli18,21. L’uso di campioni di capelli come biomarcatore è stato discusso a causa del tasso di crescita altamente variabile, della necessità di conoscere la biologia dei capelli e della possibilità di contaminazione esterna rispetto ai campioni di unghie. Mentre l’uso di campioni di unghie come bioindicatori presenta maggiori vantaggi a causa della minore possibilità di contaminazione esterna e di un tasso di crescita molto più lento (0,9–1,5 mm/mese) rispetto ai campioni di capelli (6–36 mm/mese)17. Pertanto, questo studio mirava a valutare l'associazione tra l'esposizione all'arsenico derivante dall'ingestione di acqua potabile e i livelli di arsenico nelle unghie tra gli individui che vivevano nelle aree rurali contaminate della contea di Kaboudrahang, nell'Iran occidentale, dove erano esposti principalmente a concentrazioni di arsenico nelle acque sotterranee. fonte di acqua potabile con un contenuto da molto basso ad alto.