Ruolo dell’inquinamento sulla fertilità dell’uomo

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Ruolo dell’inquinamento sulla fertilità dell'uomo

Gli articoli della sezione "Il parere degli esperti" riguardano alcuni fra gli argomenti più importanti e dibattuti delle rispettive aree cliniche. Dato il livello di approfondimento raggiunto, i testi possono contenere termini e concetti molto complessi. L’utilizzo del glossario potrà essere di aiuto nella comprensione di questi articoli e altri contenuti del sito, più divulgativi, contribuiranno a chiarire gli argomenti trattati.


L’infertilità riguarda un numero sempre più crescente di coppie e la sua prevalenza è diversa nei vari Paesi del mondo. Nei Paesi occidentali, circa una coppia su cinque ha difficoltà a procreare per vie naturali. Si considera che il 40% delle cause di infertilità di coppia riguardi la componente maschile, l’altro 40% la componente femminile e un 20% invece è di natura mista. Diverse patologie andrologiche possono causare infertilità maschile: patologie del testicolo, ostacoli nel trasporto spermatico lungo le vie escretrici, alterazioni genetiche, varicocele, la mancata discesa di uno o di entrambi i testicoli nel sacco scrotale (criptorchidismo), tumori testicolari e infezioni.

Dati recenti hanno mostrato un allarmante peggioramento della salute riproduttiva come ad esempio per l’uomo una riduzione, negli ultimi cinquant’anni, del numero e della qualità di spermatozoi. Per quanto riguarda questo progressivo declino della fertilità, si sospetta che un ruolo importante sia da imputare all’esposizione, soprattutto durante la vita fetale, a sostanze definite interferenti endocrini (EDC), ovvero agenti derivanti prevalentemente da rifiuti industriali, insetticidi, fungicidi ed erbicidi, con attività simili agli ormoni o che interferiscono con essi.

Allo stesso modo, la riduzione della fertilità potrebbe essere legata all’esposizione di sostanze nocive quali polveri sottili, ossido di carbonio e metalli pesanti (come cadmio e piombo), presenti nell’aria, nell’acqua e in molti cibi. In alcuni periodi critici e sensibili dello sviluppo biologico come lo sviluppo intrauterino, l’infanzia e l’adolescenza, il sistema riproduttivo è particolarmente vulnerabile alle interferenze provenienti dall’ambiente. Infatti la finestra più sensibile per l’esposizione agli interferenti endocrini è durante le fasi critiche dello sviluppo, come il periodo fetale e la pubertà.

Gli EDC costituiscono una vasta categoria di sostanze o miscele di sostanze, che alterano la funzione del sistema endocrino, causando effetti avversi sulla salute di un organismo, oppure della sua progenie. Essi sono in grado di legarsi ai recettori di vari ormoni, ad esempio ai recettori degli ormoni sessuali o degli ormoni tiroidei, o eventualmente interferire in vario modo e tramite differenti meccanismi, con sintesi, secrezione, trasporto, legame, azione ed eliminazione degli stessi negli organismi viventi. Fra queste sostanze si ricordano: idrocarburi policiclici aromatici, benzene, diossina, ftalato, perfluorati, bisfenolo A [1].

Questi composti, in virtù delle loro caratteristiche chimico-fisiche, possono causare gravi danni agli organismi esposti: nel caso di dosi minime non esprimenti effetti di tossicità acuta i danni non saranno immediatamente percepibili, portando, nel caso di vaste esposizioni ambientali, a conseguenze a livello di popolazione a lungo termine. Queste interferenze possono provocare difetti alla nascita e altri disturbi dello sviluppo.

Nel 2012, il programma ambiente delle Nazioni Unite e l’OMS hanno presentato un aggiornamento sullo stato dell’arte dell’inquinamento da interferenti endocrini per sottolineare l’urgenza di un intervento sanitario che prenda in considerazione anche queste sostanze come possibili fattori di rischio esogeni per la salute umana.

Nel 2016, su richiesta della Presidenza del Consiglio dei Ministri, il Comitato Nazionale di Biosicurezza, Biotecnologie e Scienza della Vita ha fornito un approfondimento circa il ruolo degli interferenti endocrini come rischio per la salute dei cittadini, e quindi come problema di Sanità pubblica e di prevenzione.

Lo stato delle conoscenze e delle attività nel settore degli EDC è riassumibile nei seguenti punti:

  • Aumentata incidenza di molteplici patologie endocrine nell’uomo
  • Identificazione di numerose sostanze a interferenza endocrina connesse a specifiche patologie in studi di laboratorio
  • Una sempre maggior percentuale di maschi presenta una ridotta qualità del liquido seminale, che riduce di conseguenza le loro possibilità di avere figli
  • L’incidenza di malformazioni genitali, quali il criptorchidismo e l’ipospadia, è aumentata considerevolmente negli anni
  • In molti Paesi occidentali è aumentata l’incidenza di nati pre-termine e/o con basso peso alla nascita
  • I tassi globali di tumori endocrino-correlati (mammella, endometrio, ovaie, prostata, testicolo e tiroide) sono in aumento negli ultimi 40-50 anni
  • Più di 800 sostanze chimiche sono note interferire con recettori ormonali, sintesi ormonale o attivazione di ormoni. Tuttavia, solo una piccola frazione di queste sostanze è stata studiata approfonditamente per comprenderne gli effetti in organismi viventi. L’Unione Europea ha selezionato 564 sostanze sospettate di essere interferenti endocrini. Di queste, 147 possono essere persistenti nell’ambiente o prodotte in grandi volumi; solo di 66 sostanze è stato provato che possano agire come interferenti endocrini (categoria 1) mentre di 52 c’è solo qualche prova che siano potenziali interferenti endocrini (categoria 2) [2].

Va considerato che la gran parte delle sostanze chimiche attualmente in commercio non sono addirittura mai state testate per i loro possibili effetti di interferenti endocrini; questa mancanza di informazioni introduce una significativa incertezza circa il reale impatto di queste sostanze sul sistema endocrino umano. Inoltre, gli EDC vengono trasportati globalmente attraverso processi sia naturali sia commerciali, rendendo l’esposizione a queste sostanze un problema globale. Ricordiamo infine che le fonti di esposizione agli EDC sono attraverso ingestione (sia acqua sia alimenti), inalazione e contatto diretto. A tal proposito, i bambini hanno una maggior esposizione rispetto agli adulti, ad esempio per via del frequente contatto mani-bocca e per il maggior tasso metabolico.

Emblematico è il recente caso dell’inquinamento da sostanze perfluoroalchiliche (PFAS) individuato nelle falde acquifere del vicentino, in Veneto. Tuttavia, l’inquinamento da PFAS interessa anche altre regioni nel territorio nazionale. L’evidenza di una situazione di potenziale rischio ecologico e sanitario nel bacino del fiume Po ha portato quindi il 10 gennaio 2011 alla stipula di una convenzione tra il Ministero dell’Ambiente e della Tutela del Territorio e del Mare e l’Istituto di Ricerca sulle Acque del CNR per “La realizzazione di uno studio del rischio ambientale e sanitario associato alla contaminazione da sostanze perfluoro-alchiliche (PFAS) nel bacino del Po e nei principali bacini fluviali italiani”.

Desta particolare preoccupazione l’esposizione a queste sostanze in età fetale poiché è ampiamente dimostrato che esse agiscono come interferenti endocrini, portando quindi ad alterazioni dello sviluppo e danni alla salute, tanto in età neonatale quanto in età adulta [3]. In particolare è stato dimostrato come l’azione simil-estrogenica dei PFAS interferisca col sistema tiroideo e steroideo [4], portando a un ritardo dello sviluppo sessuale con conseguenti alterazioni gonadiche.

Il tumore del testicolo [5] rappresenta una delle conseguenze degli interferenti androgenici sul funzionamento testicolare e nelle popolazioni esposte, con meccanismi di interferenza analoghi, è stato riportato un aumento dell’infertilità per minore produzione di spermatozoi, una riduzione della produzione di testosterone, un aumento di casi di criptorchidismo e di ipospadia, come osservato anche in modelli animali [6-11].

Una recente pubblicazione del gruppo del Prof. Foresta ha dimostrato il meccanismo d’azione attraverso cui i PFAS riducono l’attività del testosterone, inibendone il legame al suo specifico recettore, oltre a riportare una riduzione della qualità del liquido seminale e una maggior frequenza di alterazioni antropometriche in una popolazione di giovani maschi esposti rispetto a un campione di controllo [12].

L’inquinamento da PFAS sta determinando alterazioni cliniche ben documentate negli ultimi anni, sia da studi scientifici sia da studi epidemiologici. Per quanto le politiche ambientali di riduzione delle concentrazioni acquifere di questi inquinanti siano funzionali alla riduzione del rischio di esposizione nella popolazione esposta, l’elevata emivita dei PFAS, ma anche di altri EDCs, presuppone un’esposizione a lungo termine in soggetti esposti, posteriore anche all’eliminazione delle fonti di inquinamento.

Considerando la rapidità con cui le sopracitate patologie endocrine sono aumentate negli ultimi decenni si può escludere la possibilità che vi siano fattori genetici dietro ad esse. Di converso, fattori ambientali o altri fattori non genetici, ivi inclusi gli stili di vita, possono avere un ruolo ma sono difficili da identificare in maniera univoca. Ad oggi numerosi studi sperimentali in laboratorio supportano l’idea che l’esposizione chimica contribuisca allo sviluppo di patologie endocrine. Pertanto bisogna mirare a ridurre l’esposizione a queste sostanze. Laddove le politiche di prevenzione hanno ridotto o perfino annullato alcuni EDC, questo ha contribuito a una riduzione della frequenza di alterazioni endocrine nella popolazione. Tuttavia, nonostante sostanziali progressi nella comprensione degli EDCs e dei loro meccanismi, vi sono ancora numerose incertezze e gap da colmare. Un approccio integrato e coordinato è indispensabile per definire il ruolo degli interferenti endocrini nel declino della salute endocrina e riproduttiva.

Altri autori: Andrea Di Nisio – Università di Padova, Dipartimento di Medicina

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Bibliografia

  1. Comitato Nazionale per la Biosicurezza, le Biotecnologie e le Scienze della Vita. INTERFERENTI ENDOCRINI, AMBIENTE E MALATTIE DELL’UOMO. Presidenza del Consiglio dei Ministri, 2016.
  2. European Commission, Endocrine Disruptors, Which substances are of concern? https://ec.europa.eu/environment/chemicals/endocrine/strategy/substances_en.htm
  3. Skakkebaek NE. Endocrine disrupters and testicular dysgenesis syndrome. Horm Res 2002;57 Suppl 2:43.
  4. Lau C. Perfluoroalkyl acids: recent research highlights. Reprod Toxicol 2012 Jul;33(4):405-9.
  5. Vieira VM, Hoffman K, Shin HM, et al. Perfluorooctanoic acid exposure and cancer outcomes in a contaminated community: a geographic analysis. Environ Health Perspect 2013 Mar;121(3):318-23.
  6. Barry V, Winquist A, Steenland K. Perfluorooctanoic acid (PFOA) exposures and incident cancers among adults living near a chemical plant. Environ Health Perspect 2013;121(11-12):1313-8.
  7. Biegel LB, Liu RC, Hurtt ME, Cook JC. Effects of ammonium perfluorooctanoate on Leydig cell function: in vitro, in vivo, and ex vivo studies. Toxicol Appl Pharmacol 1995;134:1825.
  8. Shi Z, Zhang H, Liu Y, et al. Alterations in gene expression and testosterone synthesis in the testes of male rats exposed to perfluorododecanoic acid. Toxicol Sci 2007;98:206-215.
  9. Wan HT, Zhao YG, Wong MH, et al. Testicular signaling is the potential target of perfluorooctanesulfonate-mediated subfertility in male mice. Biol Reprod 2011;84:1016-23.
  10. Foresta C, Tescari S, Di Nisio A. Impact of perfluorochemicals on human health and reproduction: a male’s perspective. J Endocrinol Invest 2018;41(6):639-45.
  11. Di Nisio A, Foresta C. Water and soil pollution as determinant of water and food quality/contamination and its impact on male fertility. Reprod Biol Endocrinol 2019 Jan 6;17(1):4.
  12. Di Nisio A, Sabovic I, Valente U, et al. Endocrine Disruption of Androgenic Activity by Perfluoroalkyl Substances: Clinical and Experimental Evidence. J Clin Endocrinol Metab 2019 Apr 1;104(4):1259-71.

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