Infertilità e inquinamento atmosferico

Da anni ormai è nota una relazione causale tra l’inquinamento atmosferico e alcune patologie umane. Il particolato (PM) e l’ozono troposferico (O₃) sono le sostanze inquinanti più nocive in Europa, seguite dal benzo[a]pirene (un indicatore degli idrocarburi policiclici aromatici, IPA) e dal biossido di azoto (NO₂) [1]. Le principali fonti di questi inquinanti sono i trasporti e le fonti energetiche, seguite dall’industria. L’inquinamento atmosferico è coinvolto nelle malattie cardiovascolari, negli ictus e nelle malattie respiratorie come il cancro ai polmoni, l’asma infantile e la dermatite atopica. Inoltre, è stato dimostrato che l’esposizione perinatale agli idrocarburi policiclici aromatici (IPA), al biossido di azoto (NO₂) e al particolato (PM) ha un impatto negativo sullo sviluppo neuropsicologico dei bambini [2]. Uno studio effettuato a Sydney ha stimato che riducendo il particolato (PM2,5) del 10% per 10 anni si eviterebbero circa 650 morti premature [3]. I meccanismi d’azione degli inquinanti atmosferici sulla salute sono diversi:

1. Attività di disregolazione endocrina: questo è il caso degli IPA e dei metalli pesanti (Cu, Pb, Zn, ecc.) contenuti nel particolato, in particolare negli scarichi del diesel [4].
   Le particelle di scarico del diesel contengono ad esempio sostanze con attività estrogenica, antiestrogenica e antiandrogenica che possono influenzare la steroidogenesi gonadica e la gametogenesi.
2. Generazione di stress ossidativo: NO₂, O₃ o PM (attraverso i metalli pesanti e gli IPA che contengono) possono generare le specie reattive dell’ossigeno (ROS) [5]. Queste causano alterazioni del DNA, delle proteine ​​e dei lipidi della membrana cellulare.
3. Modifiche del DNA: attraverso la formazione di addotti del DNA, generano modifiche nell’espressione genica e/o modifiche epigenetiche, come l’alterazione della metilazione del DNA [6].

Questi sono meccanismi generali che possono influenzare tutte le funzioni fisiologiche, compresa la procreazione. Diversi studi sia su animali che su umani riportano una correlazione tra inquinanti atmosferici e riduzione della fertilità, con un effetto più marcato all’aumentare dell’esposizione agli inquinanti, come ad esempio in prossimità di strade molto trafficate.

Per comprendere gli effetti dell’inquinamento atmosferico sulla riproduzione umana sono stati condotti diversi studi su pazienti sottoposti a fecondazione in vitro, trattamento che permette di seguire gli eventi chiave dell’ovulazione, della fertilizzazione e dell’impianto. In 7403 donne sottoposte al loro primo ciclo di fecondazione in vitro, un team di ricercatori ha valutato gli effetti di vari inquinanti atmosferici (SO₂, NO₂, O₃, PM2.5 e PM10) in quattro diverse fasi della procedura: dal primo giorno di stimolazione ovarica al prelievo ovocitario (T1); dal recupero degli ovociti al trasferimento degli embrioni (T2); dal trasferimento degli embrioni al test di gravidanza (T3) e dal trasferimento degli embrioni all’esito della gravidanza (T4) [7]. L’inquinante con maggior impatto negativo in questo studio è stato l’NO₂ in ​​tutte le fasi del ciclo di fecondazione in vitro eccetto per la T4, mentre per gli altri inquinanti non è stato osservato nessun effetto significativo sul tasso di nati vivi. In un altro studio, invece, è stato evidenziato un aumento, statisticamente significativo, del 5% del rischio di aborto precoce all’incremento di ogni unità di PM10 nella fase follicolare [8].

L’impatto dell’inquinamento atmosferico sulla fertilità maschile

Negli ultimi decenni, nei paesi industrializzati si è assistito a un calo della qualità del liquido seminale.  Ricerche sia su topi che su uomini hanno confermato l’impatto negativo dell’inquinamento atmosferico sulla fertilità maschile, in termini di: riduzione della motilità degli spermatozoi, alterazione della loro morfologia (aumento dei difetti soprattutto della testa), riduzione della loro concentrazione e della loro vitalità [9]; aumento delle anomalie nella compattazione e nella frammentazione del DNA spermatico [10] e aumento delle aneuploidie (alterazione nel numero dei cromosomi) [11]; alterazioni ormonali, con livelli inferiori di testosterone nel sangue e, viceversa, livelli maggiori di FSH (ormone follicolo-stimolante) [9].

 

L’impatto dell’inquinamento atmosferico sulla fertilità femminile

A differenza degli studi sulla correlazione inquinamento-fertilità maschile, ad oggi quelli condotti sulla fertilità femminile sono davvero pochi. Dagli esigui studi condotti su topi si è osservato un significativo allungamento dei cicli mestruali (oligomenorrea) accompagnato da una diminuzione del numero di follicoli antrali con una riduzione della riserva ovarica nei gruppi maggiormente esposti agli inquinanti  [12]. Analogamente, negli studi sulle donne esposte a solventi aromatici, si è notata una maggiore incidenza di donne con oligomenorrea (cicli mestruali superiori a 35 giorni), con una risposta dose-dipendente [13]. Un team italiano ha studiato l’impatto dell’esposizione agli inquinanti su donne poliziotte assegnate al controllo del traffico a Roma rispetto ad un gruppo di controllo di donne poliziotte assegnate ad attività d’ufficio. La ricerca ha evidenziato un livello medio di estradiolo nel gruppo esposto costantemente all’inquinamento che è statisticamente inferiore nella fase follicolare e luteale del ciclo, ma non nella fase ovulatoria. Sebbene non sia stata rilevata nessuna differenza statisticamente significativa tra i due gruppi in termini di interruzione del ciclo mestruale, gli autori suggeriscono che questi cambiamenti ormonali potrebbero alterare l’ovulazione nelle donne esposte [14].

 

In definitiva l’inquinamento atmosferico ha un impatto negativo sulla gametogenesi sia maschile che femminile. Gli inquinanti influenzano non solo la quantità dei gameti ma anche la loro qualità a livello genetico ed epigenetico. Questi effetti si estendono allo sviluppo embrionale e fetale, con un aumento degli aborti.

Il ruolo dei singoli inquinanti è difficile da identificare, poiché i soggetti negli studi epidemiologici sono

tipicamente esposti a più inquinanti contemporaneamente.

I quattro meccanismi d’azione degli inquinanti proposti  in letteratura, ossia la disregolazione ormonale, lo stress ossidativo, le alterazioni del DNA cellulare e le modifiche epigenetiche, probabilmente lavorano in combinazione causando questo impatto negativo.

Poiché l’inquinamento atmosferico è onnipresente e ha molteplici origini, è indispensabile fare una corretta informazione per sensibilizzare la popolazione e le autorità per tentare di limitare il più possibile l’emissione degli inquinanti atmosferici.

 

 

Bibliografia

 

1. Air quality in Europe – 2014 report [http://www.eea.europa.eu/publications/air-quality-in-europe-2014].
2. Suades-Gonzalez E, Gascon M, Guxens M, Sunyer J. Air pollution and neuropsychological development: a review of the latest evidence. Endocrinology. 2015; doi:10.1210/en.2015-1403.
3. Broome RA, Fann N, Cristina TJ, Fulcher C, Duc H, Morgan GG. The health benefits of reducing air pollution in Sydney. Australia Environmental research. 2015; doi:10.1016/j.envres.2015.09.007.
4. Takeda K, Tsukue N, Yoshida S. Endocrine-disrupting activity of chemicals in diesel exhaust and diesel exhaust particles. Environ Sci. 2004;195:11:33–45.
5. Arbak P, Yavuz O, Bukan N, Balbay O, Ulger F, Annakkaya AN. Serum oxidant and antioxidant levels in diesel exposed toll collectors. J Occup Health. 2004:281–8.
6. Yauk C, Polyzos A, Rowan-Carroll A, Somers CM, Godschalk RW, Van Schooten FJ, Berndt ML, Pogribny IP, Koturbash I, Williams A, et al. Germline mutations, DNA damage, and global hypermethylation in mice exposed to particulate air pollution in an urban/industrial location. Proc Natl Acad Sci U S A. 2008; doi:10.1073/pnas.0705896105.
7. Legro RS, Sauer MV, Mottla GL, Richter KS, Li X, Dodson WC, Liao D. Effect of air quality on assisted human reproduction. Human Reprod (Oxford, England). 2010; doi:10.1093/humrep/deq021.
8. Perin PM, Maluf M, Czeresnia CE, Januario DA, Saldiva PH. Impact of shortterm preconceptional exposure to particulate air pollution on treatment outcome in couples undergoing in vitro fertilization and embryo transfer (IVF/ET). J Assist Reprod Genet. 2010; doi:10.1007/s10815-010-9419-2.
9. De Rosa M, Zarrilli S, Paesano L, Carbone U, Boggia B, Petretta M, Maisto A, Cimmino F, Puca G, Colao A, et al. Traffic pollutants affect fertility in men. Human Reprod (Oxford, England). 2003;18:1055–61.
10. Rubes J, Selevan SG, Evenson DP, Zudova D, Vozdova M, Zudova Z, Robbins WA, Perreault SD. Episodic air pollution is associated with increased DNA fragmentation in human sperm without other changes in semen quality. Human Reprod (Oxford, England). 2005; doi:10.1093/humrep/dei122.
11. Jurewicz J, Radwan M, Sobala W, Polanska K, Radwan P, Jakubowski L, Ulanska A, Hanke W. The relationship between exposure to air pollution and sperm disomy. Environ Mol Mutagen. 2015; doi:10.1002/em.21883.
12. Veras MM, Damaceno-Rodrigues NR, Guimaraes Silva RM, Scoriza JN, Saldiva PH, Caldini EG, Dolhnikoff M. Chronic exposure to fine particulate matter emitted by traffic affects reproductive and fetal outcomes in mice. Environ Res. 2009; doi:10.1016/j.envres.2009.03.006.
13. Cho SI, Damokosh AI, Ryan LM, Chen D, Hu YA, Smith TJ, Christiani DC, Xu X. Effects of exposure to organic solvents on menstrual cycle length. J Occup Environ Med. 2001;43:567–75.
14. Tomei G, Ciarrocca M, Fortunato BR, Capozzella A, Rosati MV, Cerratti D, Tomao E, Anzelmo V, Monti C, Tomei F. Exposure to traffic pollutants and effects on 17-beta-estradiol (E2) in female workers. Int Arch Occup Environ 2006; doi:10.1007/s00420-006-0105-8.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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