Indice - Giornale Italiano di Medicina del Lavoro ed Ergonomia ...
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G Ital M<strong>ed</strong> Lav Erg 2006; 28:3, Suppl 115<br />
www.gimle.fsm.it<br />
P-02<br />
TRASDUZIONE DEL SEGNALE MEDIATA DA CAMPI MAGNETICI:<br />
UN NUOVO APPROCCIO PER GLI EFFETTI DELL’ESPOSIZIONE<br />
AI CAMPI MAGNETICI<br />
C. Cerella, M.C. Alberini1 , A. Accorsi1 , M. De Nicola, L. Ghibelli,<br />
A. Magrini2 , L. Coppeta2 , A. Bergamaschi3 Dipartimento <strong>di</strong> Biologia, Università <strong>di</strong> Roma Tor Vergata<br />
1 Istituto <strong>di</strong> Chimica Biologica, Università <strong>di</strong> Urbino Carlo Bo<br />
2 Catt<strong>ed</strong>ra <strong>di</strong> Me<strong>di</strong>cina <strong>del</strong> <strong>Lavoro</strong>, Università <strong>di</strong> Roma Tor Vergata,<br />
Via Montpellier, 1 - 00133 Roma<br />
3 Istituto <strong>di</strong> Me<strong>di</strong>cina <strong>del</strong> <strong>Lavoro</strong>, Università Cattolica <strong>del</strong> Sacro Cuore,<br />
Largo Francesco Vito, 1 - 00168 Roma<br />
Corrispondenza: Andrea Magrini - Catt<strong>ed</strong>ra <strong>di</strong> Me<strong>di</strong>cina <strong>del</strong> <strong>Lavoro</strong>,<br />
Università degli Stu<strong>di</strong> <strong>di</strong> Roma Tor Vergata - 00133 Roma, Italy<br />
- Tel. 06-20902201, E-mail: andrea.magrini@uniroma2.it<br />
SIGNAL TRANSDUCTION BY MAGNETIC FIELDS: A NOVEL<br />
APPROACH TO THE EFFECTS OF MAGNETIC FIELDS<br />
EXPOSURE<br />
Key words: magnetic fields, signal transduction.<br />
ABSTRACT. Concern for possible health hazard due to increasing<br />
exposure to magnetic fields (MFs), came from epidemiological reports<br />
in<strong>di</strong>cating a correlation between exposure to MFs and development<br />
of some types of tumours. Great interest is being given to the fin<strong>di</strong>ng<br />
that only a subset of tumours are sensitive to MFs exposure. Parallel<br />
experimental stu<strong>di</strong>es at the cell level are beginning to show also<br />
<strong>di</strong>fferences in the sensitivity of <strong>di</strong>fferent cells to the metabolic<br />
alterations produc<strong>ed</strong> by MFs. The large mass of data that only recently<br />
is beginning to accumulate, strongly suggests that MFs are able<br />
to initiate canonical signal transduction events on sensitive cells,<br />
suggesting that cells may have evolv<strong>ed</strong> sensors to MFs. This poses<br />
the interesting novel question on whether nowadays MFs exposure<br />
may affect living matter by altering a physiological MFs-specific<br />
intracellular signaling. Different sensitivity may thus be attribut<strong>ed</strong><br />
to a tissue-specific or in<strong>di</strong>vidual-specific expression/lack of expression<br />
of the specific receptors.<br />
La rapida evoluzione in campo tecnologico a cui assistiamo in questi<br />
anni, ha comportato una notevole <strong>di</strong>ffusione <strong>di</strong> apparecchi, capaci <strong>di</strong><br />
generare campi magnetici (CM) <strong>di</strong> intensità e natura variabili. La <strong>di</strong>retta<br />
conseguenza <strong>del</strong> crescente uso <strong>di</strong> tali <strong>di</strong>spositivi è l’inevitabile e frequente<br />
esposizione <strong>di</strong> ciascuno <strong>di</strong> noi a numerose sorgenti <strong>di</strong> CM. Numerosi<br />
stu<strong>di</strong> epidemiologici, avendo <strong>di</strong>mostrato una correlazione positiva<br />
tra l’esposizione ai CM e l’incidenza/sviluppo <strong>di</strong> alcuni tipi <strong>di</strong> tumori,<br />
hanno alimentato crescente interesse. In particolare è stata riscontrata, in<br />
soggetti esposti a specifiche sorgenti <strong>di</strong> CM, un’incidenza significativamente<br />
aumentata <strong>di</strong> tumori <strong>del</strong> sistema ematopoietico (1), cerebrali (2) e<br />
<strong>del</strong>la pelle (3). Viceversa, altri stu<strong>di</strong> non hanno descritto nessuna capacità<br />
dei CM <strong>di</strong> favorire l’incidenza <strong>di</strong> altri tipi <strong>di</strong> tumori (4). Le contrad<strong>di</strong>zioni<br />
emerse dagli stu<strong>di</strong> epidemiologici hanno spinto la ricerca biome<strong>di</strong>ca ad<br />
indagare i possibili effetti biologici dei CM. L’ampia varietà <strong>di</strong> approcci<br />
sperimentali usata non facilita il perseguimento <strong>di</strong> questo obiettivo. Ciononostante,<br />
un numero crescente <strong>di</strong> stu<strong>di</strong> condotti su sistemi in vitro <strong>di</strong>mostrano<br />
una capacità dei CM <strong>di</strong> interferire con il metabolismo cellulare<br />
<strong>ed</strong> in particolare con eventi <strong>di</strong> segnalazione intracellulare (5), velocità <strong>di</strong><br />
proliferazione cellulare (6), espressione genica (7), attività <strong>di</strong> enzimi (8),<br />
formazione <strong>di</strong> ra<strong>di</strong>cali (9). Altri effetti esercitati dai CM riguardano la<br />
modulazione/attivazione <strong>di</strong> risposte complesse da parte dei sistemi cellulari,<br />
per es. la modulazione <strong>del</strong>l’apoptosi (10; 11) o l’attivazione <strong>di</strong> risposte<br />
a con<strong>di</strong>zioni <strong>di</strong> stress (12). Gli stu<strong>di</strong> su cellule hanno anche evidenziato<br />
che a parità <strong>di</strong> con<strong>di</strong>zioni <strong>di</strong> esposizione, sistemi cellulari <strong>di</strong>fferenti<br />
sono <strong>di</strong>fferentemente sensibili alle alterazioni metaboliche prodotte<br />
dai CM (10). Sistemi cellulari sensibili agli effetti biologici dei CM sono<br />
prevalentemente colture cellulari <strong>di</strong> origine i) ematopoietica e ii) nervosa<br />
(10). Facendo un confronto con i dati epidemiologici, osserviamo che i<br />
sistemi cellulari che in vitro sono sensibili ai CM, sono anche quei si-<br />
stemi da cui possono originare tumori, la cui incidenza è significativamente<br />
aumentata in in<strong>di</strong>vidui esposti ai CM. Queste analogie fanno ipotizzare<br />
che esista una sensibilità cellulo- o tessuto-specifica ai CM. I CM<br />
sono in grado <strong>di</strong> influenzare risposte a livello cellulare estremamente varie<br />
e complesse probabilmente interferendo con eventi <strong>di</strong> trasduzione <strong>del</strong><br />
segnale. Infatti il primo effetto biologico descritto per i CM riguarda l’influenza<br />
dei CM sul comportamento <strong>di</strong> un me<strong>di</strong>atore <strong>di</strong> segnalazione intracellulare,<br />
quale il Ca 2+ (7). Infatti, l’esposizione a CM modula positivamente<br />
in sistemi cellulari sensibili i flussi <strong>di</strong> Ca2+ (in particolare, gli<br />
influssi <strong>di</strong> Ca 2+ dall’ambiente extracellulare attraverso la membrana plasmatica)<br />
(10). Recentemente, numerosi lavori hanno <strong>di</strong>mostrato una capacità<br />
dei CM <strong>di</strong> iniziare eventi <strong>di</strong> trasduzione <strong>del</strong> segnale me<strong>di</strong>ati da proteine<br />
G (15) o da cascata <strong>di</strong> chinasi (tirosin chinasi). Il sensore primario<br />
su cui i CM agiscono, da cui può <strong>di</strong>pendere l’innesco CM-me<strong>di</strong>ato <strong>di</strong> entrambe<br />
queste due principali vie <strong>di</strong> segnalazione intracellulare, non è<br />
stato ancora in<strong>di</strong>viduato, ma il fatto che siano stati identificati me<strong>di</strong>atori<br />
assai precoci, per entrambe le vie <strong>di</strong> segnalazione, attivati dai CM, fa pensare<br />
che possa trattarsi <strong>di</strong> un recettore localizzato sulla membrana plasmatica.<br />
Questo farebbe pensare che nelle cellule si sarebbe evoluto un<br />
sensore capace appunto <strong>di</strong> “sentire” i CM, così come accade per una sostanza<br />
chimica, e innescare un evento <strong>di</strong> trasduzione <strong>del</strong> segnale adeguato.<br />
Questo mo<strong>del</strong>lo ha almeno due implicazioni importanti: 1) devono<br />
esistere recettori specifici per stimoli fisici nelle cellule; 2) l’esistenza <strong>di</strong><br />
tali recettori, prefigura che i CM potrebbero rappresentare un sistema fisiologico<br />
<strong>di</strong> comunicazione inter- e intracellulare. Per quanto riguarda il<br />
punto 1), ci sono noti esempi <strong>di</strong> recettori capaci <strong>di</strong> sentire e trasdurre a livello<br />
intracellulare stimoli fisici; per es., il recettore rodopsina, che attiva<br />
la proteina G trasducina, presente sulle cellule <strong>del</strong>la retina (16). Per<br />
quanto riguarda il punto 2), è ormai noto che cellule nervose contenute<br />
nell’ippocampo sono capaci <strong>di</strong> indursi dei piccoli CM con i quali promuovono<br />
la comunicazione tra cellule (14). Alcune evidenze sperimentali<br />
suggeriscono che anche cellule <strong>del</strong> sistema immunitario possono percepire<br />
segnali <strong>di</strong> tipo elettromagnetico e attivare o modulare <strong>del</strong>le risposte<br />
consequenziali (18). Di nuovo, siamo davanti a sistemi cellulari notoriamente<br />
sensibili ai CM come rivelato dagli stu<strong>di</strong> epidemiologici e molecolari<br />
sopra citati. Tutto questo potrebbe avere implicazioni importanti:<br />
l’esposizione a sorgenti ambientali artificiali <strong>di</strong> CM potrebbe influenzare<br />
i sistemi biologici perché fondamentalmente va ad interferire con eventi<br />
fisiologici <strong>di</strong> segnalazione intracellulare, che sono normalmente me<strong>di</strong>ati<br />
endogenamente da CM <strong>di</strong> tipo terrestre o ad<strong>di</strong>rittura prodotti dalle cellule<br />
stesse. In altre parole, la presenza artificiale <strong>di</strong> CM potrebbe cortocircuitare<br />
un sistema fisiologico <strong>di</strong> CM endogeni esistente nelle cellule. L’esistenza<br />
<strong>di</strong> un ipotetico sensore a livello cellulare per i CM capace <strong>di</strong> attivare<br />
precisi eventi <strong>di</strong> trasduzione <strong>del</strong> segnale, potrebbe fornire una spiegazione<br />
plausibile alla <strong>di</strong>fferente sensibilità dei sistemi cellulari ai CM.<br />
Dal momento che cellule che appartengono a tessuti <strong>di</strong>versi esprimono<br />
per via <strong>del</strong> <strong>di</strong>fferenziamento un set <strong>di</strong> recettori <strong>di</strong>versi e specifici attraverso<br />
cui attivare risposte adeguate a specifici stimoli, si può immaginare<br />
che in seguito a <strong>di</strong>fferenziamento solo alcuni tipi cellulari potrebbero<br />
esprimere l’ipotetico sensore ai CM, il che porterebbe a <strong>di</strong>stinguere cellule<br />
sensibili ai CM, appunto esprimenti il sensore CM-specifico, da cellule<br />
insensibili, non esprimenti il sensore. Questo implica che l’espressione<br />
accidentale o indotta <strong>del</strong>l’ipotetico sensore per i CM possa variare<br />
la responsività <strong>del</strong>le cellule ai CM. Le cellule <strong>del</strong> sistema immunitario,<br />
per la loro <strong>del</strong>icata funzione, possono variare il loro metabolismo cellulare<br />
in seguito a fenomeni <strong>di</strong> attivazione. L’attivazione si traduce nell’espressione<br />
e comparsa <strong>di</strong> nuove classi <strong>di</strong> recettori, generalmente identificabili<br />
come marcatori <strong>di</strong> superficie (CD). È stato <strong>di</strong>mostrato che cellule<br />
<strong>del</strong> sistema immunitario come monociti o linfociti, possono variare la<br />
loro sensibilità ai CM, passando da una con<strong>di</strong>zione <strong>di</strong> totale insensibilità<br />
ai CM <strong>del</strong>lo stato quiescente, ad una con<strong>di</strong>zione <strong>di</strong> sensibilità ai CM in<br />
seguito ad opportuna attivazione (19). Questo potrebbe essere spiegato<br />
ipotizzando che l’attivazione comporta anche l’espressione <strong>del</strong> sensore ai<br />
CM, altrimenti mancante (non espresso) in con<strong>di</strong>zioni <strong>di</strong> quiescenza. L’esistenza<br />
<strong>di</strong> un sensore-recettore ai CM potrebbe spiegare queste e altre<br />
apparenti contrad<strong>di</strong>ttorie osservazioni. Ulteriori e più mirati stu<strong>di</strong> sperimentali<br />
sono necessari per <strong>di</strong>mostrare la consistenza dei mo<strong>del</strong>li proposti.<br />
BIBLIOGRAFIA<br />
1) Feychting M, Ahlbom A. Magnetic fields leukaemia and central nervous<br />
system tumours in Swe<strong>di</strong>sh adults resident near high voltage<br />
power lynes. Epidemiology 1994; 5: 501-509.