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ÌTATC DELLA RICERCA SUCLI EFFETTI BIOLOGICI DE" CAi-.PI ELETTROMAGNETICI : IMPLICAZIONI PER ^E MISURI DI ESPOSIZIONE
F. Keiuro, G.A. Lcvisolo e T.. Raganella
Dipartimento Effetti Biologici e Sanitari degli Agenti Nocivi, "NEA Casaccia.
OOOóC Roma
Le applicazioni delle onde elettromagnetiche (EM) - microonde (MW), radiofrequenze (RF) e freq-enze estremamente basse (ELF) - nei paesi industrializzati sono numerose, in aumento e riguardano sia r * ambienti di vita, sia quelli di lavoro, confinati e non.
E' oggi comunemente accettato che l'esposizione a livelli "elevati' di EM possa c a u m r e effetti nocivi per la salute dell' uomo. La ricerca scientifica ha gii dimostrato che a l a m i effetti biologici sono riconducibili a veri e propri effetti termici, cssia effetti indotti dal calore in quanto tale - calore che viene prodotto per rilascio di energia a seguito di perturbazioni a livello molecolare. Gli effetti termici, che non vengono però indotti dalle ELF, possono essere ::esponsabili di un sovraccarico al sistema di termoregolazione dell organismo, della comparsa di cataratta culare, di lesioni termiche in vari tessuti soprattutto d e e si producono i cosiddetti
"punti caldi", ecc. Altri effetti noti, di cui le cause sono ancora in discussione, riguardano quadri crmportamentali alterati e minore capaciti?, di resistenza alla fatica.
La radiazione a MW e RF di origine artificiale, emessa nell'ambiente volontariamente o involontariamente, si sovrappone al fondo c'i origine naturale. Misure eseguite in diversi paesi industrializzati hanno indicato che il fondo artificiale supera di circi IO6 il fondo naturale. Confrontando la situazione odierna con quella di circa un secolo fa, quando la radiazione esistente eia solo di origine naturale, si ha una percezione esatta dell'importanza del fenomeno.
Si e reputato quindi opportuno a livello internazionale formulare dei
"limiti" di esposizione per la protezione del. uomo dagli effetti nccivi. Tale formulazione ha richiesto una sintesi degli studi in vitro, in /ivo e (scarsi) sull'uomo, per poter cosi definire in termini di grandezze fisiche misurabili i limiti ste:.5i i». modo da salvaguardare la salute umane. Questo della formulazione dei limiti è peraltro un processo aperto e dipendente dall'avanzamento delio .stato delle con^-enze.
E1 da ricordare, inoltre, che ancora scarse e comunque non comunemente accettate sono le informazioni su eventuali effetti non-termici, per i qua^i non è disponibile un modello di azione univoco ed incontestaoile ed è difficile condurre una sper.'tentazione tale da garantire l'esclusione o la discriminazione di effetti termici. L'ipotesi dell'esistenza di effetti non-termici è cemunque ancor, aperta, soprattutto per i campi impulsati (a
EFFE'TI BIOLOGICI
Una rassegna critica dei numerosi studi di laboratorio condetti in diversi paesi richiederebbe uno spazic ed una specificità -.-•on disponibili in questa sede. Brevemente, come sopra accennate, molti studi sono stati portati avanti su componenti biologiche isolate (molecole, cellule) allo scopo di comprendere il meccanismo di azione di MW e RF e dell'agente fisico derivato rappresentato dal calore. Gli studi hanno indicato la membrana cellulare come un possibile "bersaglio" principale per l'interazione tra Eh e materia vivente; le osservazioni riguardano in particolare un aumento della permebilità cationica ed una diminuz;one della resistenza osmotica - fenomeni questi verosimilmente correlati a modificazioni conformazicnali denaturazione delle proteine di membrana. Numerosi altri fenomeni a livello subcellulare sono stati anche descritti come indotti dal calore: denaturazione delle proteine cromosomali; inibizione della fintesi di DNA, RNA e proteine;
alterazioni della sintesi e trasporto dei precursori dell'RNA ribosomale;
modi f icazioni conformazior.ali delle proteine con conseguenti danni al citoscheletro ed *l fuso mitotico; modificazioni della respirazione e del metabolismo ce3* -e; ecc. La sintesi di oneste osservazioni rende comunque evitante come, so delle EM, a differenza dalle radiazioni ionizzanti, il
"bersagl .o" sia complesso costituito dalle proteine (e non dal DNA). Da un punto di vista tv .nicistico, eventuali effetti sul materiale genetico (DNA, cromosomi) potieobero semmai essere secondari, ossia dovuti a lesioni riguardanti quelle proteine che sono coinvolte nei processi di replicazione e divisione (ad esempio, le sopracitate protein' del fuso mitotico o quelle specifiche della fase S, che è ia p.-'ù termoser .bile del ciclo cellulare) .
E' alle d_ "unzion-. del "bersaglio p r o f ;o" (alcune proteine), una volta
"colpito" dal wjlore, ohe è attribuibile * A fenomeno-chiave, ben noto in termobiologia, rappresentato dalla morte cellulare (citotossicita).
L'inattivazione cellulare da calere è proba'jilmen.e un fenomeno che ha accompagnato la vita sul pianeta, come dimostrato d. Ila presenza, chiaramente di significato evolutivo, di meccanismi naturali di riparazione del danno da calore, (la cosiddetta termotolleranza, più esattamente: termoresistenza indotta da una esposizione iniziale al calore) nel caso di esposizioni frazionate o protratte, forse correlati all'induzione di proteine particolari ("heat shock proteins"), simili a quelle che si osservano nel caso di danno da agenti chimici tossici. La curva dose- o esposizione effetto per il calore, evidenziata utilizzando come fenomeno osservato la sopravvivenza cellulare
(clonogenicità), mostra un andamento diverso a seconda che si tratti di temperature inferiori o superiori a 42-43°C, probabilmente par l'entrata nel quadro dell'inattivazione del sistema che controlla la stessa termctolleranza.
Querta riposta diversa al di sopra ed al disotto di una teirceratura critica ben si evidenzia con il grafico detto di Arrhenius. Nella parte iniziale, la curva esposizione-effetto è comunque caratterizzata da un andamento difficile da risolvere in termini di "soglia" vs. "spalla" e che pone quindi problemi sulla natura stocastica dei fenomeni a n c e alle "basse dosi", come nel ;aso delle radiazioni ionizzanti.
Ad un livello malogo di complessità biologica, molte ricerche sono state condotte in vitro ed in vivo per l'identificazione di eventuali effetti cromosomici e mutagenici. Si tratta di un argomento estremamente controverso.
Gli studi condotti più modernamente ed il consenso sci--.itifico internazionale non hanno però confermato l'esistenza di effetti di questo tipo, ed in particolare di quelli riguardanti l'induzione di aberrazioni cromosomiche del
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tipo decii scambi di cromatidi-fratelli. Questo è peraltro in buon accordo con quante sepia accennato circa il ruolo "minore" del DNA come possibile
"bersaglio". Analogamenre, non sono stati confermaci effetti chiari, a parte quelli citotossici di cui so-;:ra, sui funzionamento delle cellule emopoietiche;
ed effetti relativamente marginali sono stati descritti per quel che riguarda il fu.izionauento delie cellule preposte ad attività immunoìocicne.
Un altro campo ?•'. studio estremamente controverso è (stato) quello degli effetti carc^nogeni (studiati a livello sporimentale). Anche ir questo caso, se alcuni (ma non certo tutti) dei primi rapporti, peraltro correlati a quelli sugli effetti cromosomici, senbravano indicare l'induzione GÌ trasformazione neopiastica o neoplasia, gli studi successivi non hanno mai fornito una conforma definitiva. L'unico dubbio ancora aperto, « che rende necessari ulteriori studi, riguarda la possibilità che le EM agiscano come eventuale
"concausa", in presenza di un agente promotore (come il TPA) e/o di un altro agente carcinogeno - ad esempio, le radiazioni ioniznnti; è da ricordare, a questo proposito, che il calore è un noto agente radiosensibilizza.ite - e/o di una "predisposizione" cellulare.
Gli studi in vivo (su animali) hanno sostanzialmente confermato questo quadro su basi cellulari, con in aggiunta quei fenomeni tipici dei sistemi tissutali e dell'organismo (termoregolazione e risposta del sistema cardio-vascolare, comportamento, risposta del sistema nervoso, ecc.). Il discorso rilevante riguarda, in questo caso, i tessuti e gli organi più termosensibili, secondo i meccanismi di lesione delle compotenenti proteiche e di induzione della citotossicità -li cui sopra. Sono da ricordare, a questo proposito, il cristallino (sensibile anche a temperature di 41°C per meno di 2 h di esposizione, con SAR locali di 100-140 W kg'1) , nonché retina, iride ed endotelio corneale, per quel che riguarda l'induzione della cataratta; ed il testicolo (che è ancura più termosensibile, in termini relativi), con conseguenti fenomeni di sterilità (rever.«ibile per le caratteristiche proliferative dal sistema germinale). Tale particolare termosenaibilità sembra dovuta essenzialmente alla difficoltà di questi organi a smaltire un incremento di temperatura e forse anche (nel caso del testicolo) ad una certa termosensibilità "intrinseca" del sistema cellr.lare coinvolto (cellule germinali).
Nel complesso, per quel che riguarda il corpo intero, gli Ptudi mostrano che effetti acuti dovuti a RF o «w sono evidenti quando la temperatura corporea aumenta di almeno 1°C con assorbimento di 4 o poco più w kg--, in modo dipendente dall'efficienza del sistema di temoregolaziont..
Gli studi sull'uomo, come sopra accennato, sono scarsi e spesso difficili da interpretare. Sono state ben studiate la "capacità" di pervenire auditivamente (a 2.4 GHz) o per via cutanea (effetto termico) le EM e le correnti indotte nel corpo a causa di un contatto con oggetti metallici carichi.
Alcuni studi epidemiologici sui possibili effetti di Ri e MW hanno riguardato il problema sopra accennato della carcinogenicità. rssi non hanno fornito evidenze sufficientemente chiare per accettare o rigettare definitivamente l'ipotesi che l'esposizione a campi EM superiori al normale possa causare l'insorgenza di tumori nell'uomo. E' necessario ricordare che alcuni studi epidemiologici vasti e ben pianificati sono stati recenr „»mente avviati da enti nazionali ed internazionali, soprattutto per alcuni siti di
interesse (tumori cerebrali e leucemia) . Le stesse considerazioni si possono fare oer le ELF.
DOSIMETRIA E LIMITI
Opportune grandezze fisiche e misure dosimetriche adeguate sono necessarie non solo per l'appi .cazione doi cosiddetti limiti di esposizione, ma anche per la corretta conduzione degli studi biologici. Gli studi hanno evidenzato grandezze fisiche primarie che meglio possono essere correlate agli effetti biologici in funzione della frequenza. In particolare, vengono utilizzate:
(a) per frequenze nell'intervallo 1-10 MHz (quei le emesse da alcun*
emettitori radio come quelli per la radionavigazione e per la radiodiffusione At nonché dispositivi industriali a RF come quelli per la saldatura per le plàstiche e del legno), la densità di corrente (A/m2) che fluisce nel corpo a seguito dell'esposizione;
(b) per frequenze superiori a 10 MHz (quella ammesse dal_a maggior parte degli impianti radiot levisivi, dagli appareccui di diatermia e radarterapia per fisioterapia, di ipertermia per oncologia o a l f i usi clinici, dagli apparecchi di telecomunicazione portatili, all'interno dei forni a MW, dagli impianti radar), il rateo di assorbimento specifico (SAR, misurato in W kg-l) che si riferisce all'energia asse"bit* dal corpo nel corso dell'esposizione.
E' da ricordare eh? le frequenze delle ELF riguardano invece quelle emesse cai circuiti degli elettrodomestici, degli attrezzi da lavoro elettrici, dai motori asincroni e dalle linee elettriche (soprattutto ad alta tensione) e da alcuni impianti particolari di telecomunicazione (sottomarini).
Le grandezze misurate come densità di corrente o SAP. costituiscono dei
"limiti primari" difficilmente misurabili in situazioni sul campo. Vengono quindi ui.ilizzate delle "grandezze derivate", facilmente misurabili in aria.
densità di potenza, intensità di campo elettrico ed intensità di campo magnetico.
'lei caso di (a) , i dati biologici non hanno messo in evidenza fenomeni misurabili al di sotto -H 50 mA/cm*. Nel caso di (b), gli studi hanno indicato una "soglia" presumibile di circa 1-2 W kg"1, che, introducendo un fattore cautelativo, porta ad una SAR per i lavoratori di 0.4 W kg-' -Ì per la popolazione di O.OS W kg-1. Questi limiti si applicano per l'espos.'./.ione al coipo intero a campi EM continui o modulati, dovuti ad una o più se-genti, mediati su qualsiasi intervallo di 6 minuti durante le 24 n della giornata.
E' da ricordar? che tali limiti si basano, come già sopra accennatto, sulle osservazioni riguardanti esclusivamente gli effetti termici, dove il meccanismo di azione è completamente noto oer diverse modalità di esposozion*.
L'IRPA e l'OMS/WHO hanno ritenuto le attuali informazioni per i campi modulati a bassa frequenza o impulsati, insufficienti per proporre altri limiti di esposizione.
In termini operativi, l'intervallo di frequenza di interesse può anche essere di'-iso in 5 regioni - non sempre prese tutte in considerazione dalle raccomandazioni - por formulare i valori limite delle "grandezze derivate". In
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t a l modo, s i può t e n e r c o n t o d e l l e m o d a l i t à d i i n t e r a z i o n e d e l campo EM con l a m a t e r i a v i v e n t e , d i p e n d e n t e d a : f r e q u e n z a , p o l a r i z z a z i o n e , d i r e z i o n e ed i n t e n s i t à ; d i n e n 5 i c r . i , a l t e z z a , l a r g h e z z a e p o s i z i o n e d e i s o g g e t t o e s p o s t e ; c a r a t t e r i s t i c h e elei t e s s a t i ( s o p r a t t u t t o m u s c o l o v s - g r r s s o ) . I l i m i t i d i e s p o s i z i o n e s u g g e r i t i d a ì ì ' I R P A , s u m a n d a t o deli'CMS/WHO, p e r l a p o p o l a z i o n e sono c o s ì i s e g u e n t i :
campo e l e t t r i c o (V/m) campo m a g n e t i c o (A/m) - 0 . 1 - 1 MHz 8 7 . 0 0 . 2 3 - >1-10 MHz S-'.O f"1-'2 0 . 2 3 f"-/2
- MO-400 MHz 2 ' . 5 0 . 0 7 3 - >400-2000 MHz 1.375 f~'-^ 0 . 0 0 3 7 f-"-/2
- >2-300 GHz ó l . O 0 . 1 6
Com'è n o t o , l a I t g i s l a z i o n e i t a l i a n a non ha a n c o r a u f f i c i a l m e n t e r e c e p i t o l e i n d i c a z i o n i i n t e r n a z i o n a l i . E ' p r e v i s t o un r i e s a m e d e l l a n o r m a t i v a i n p r e p a r a z i o n e a s e g u i t o d e l l e p r o s s i m e r a c c o m a n d a z i o n i d e l l a CE.
NOTA SULLE CAMPAGNE DI MISI' tA
II nostro Dipartimento ha recentemente attivato un gruppo operativo per campagne di misura su? territorio e conseguenti valutazioni sanitari». In assenza di una normativa nazionale ma a fronte della domanda proveniente dall'esterno, ci si è riferiti inizialmente al problema delle emissioni da impianti di trasmissione radiotelevisivi nell'intervallo di frequenza da 3 MHz a 1.5 GHz. Per tale intervallo, sono disponibili le indicazioni legislative
(56/89) della Regione Lazio per il piano regionale degli insediamenti radiotelevisi. Gli scopi dell'intervento riguardano il censimento degli impianti interessati, 1'individuazione della zona a rischio e, come scttoprodotto delle campagne di misura, l'addestramento per personale degli enti locali e la definizione della strumentazione idonea.
Le campagne sono in corso sul territorio della USL RM/12 (Monte Mario, Santa Maria di Galeria, ecc.). in collaborazione con la stessa USL e con il Presidio Multizonale di Prevenzione di Roma; nonché sul territorio di alcuni comuni per richiesta delle av: rità locali o dei gestori di impianti radiotelevisivi che necessitano di certifi.azione norma dflla suddetta legge.
Ln strumentazione utilizzata consista in due diversi misuratori a larga banda isotropi (Aeritalia ed EMCO) e in un analizzatore di spettro (HP) cor.
corredo di antenne (EMCO).
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