Benzene

Benzene (casrn 608-93-5)

Il benzene, noto anche come benzolo, è un idrocarburo aromatico che si presenta come un liquido limpido e incolore con un odore dolce. È un liquido altamente volatile e infiammabile con scarsa solubilità in acqua. Il benzene si trova come inquinante nell’aria, nel suolo e nell’acqua. Si presenta naturalmente come prodotto della pirolisi, principalmente attraverso fonti antropogeniche. Il fumo di sigaretta è una delle principali fonti di esposizione al benzene e i fumatori, in generale, sono esposti a 10 volte più benzene rispetto ai non fumatori. Il benzene è prodotto commercialmente dal carbone e dal petrolio. Si colloca tra i primi 20 prodotti chimici per volume di produzione negli Stati Uniti (ATSDR, 2007a). Viene utilizzato come materiale di partenza o intermedio nella produzione di materie plastiche, resine, coloranti in fibra sintetica, detergenti, farmaci e pesticidi (ATSDR, 2007a). Sebbene naturalmente presente nella benzina, il benzene è stato utilizzato come additivo per carburanti in quantità che variano a seconda dei requisiti di formulazione del produttore (NTP, 2005c). L’uso del benzene come solvente è diminuito negli ultimi anni in seguito alla sua classificazione come composto pericoloso e cancerogeno (ATSDR, 2007a). Quasi la metà dell’esposizione umana al benzene avviene dal fumo di sigaretta; altre fonti includono l’evaporazione del carburante dalle stazioni di servizio auto, i gas di scarico delle automobili, le emissioni industriali e i processi naturali. Quindi, continua ad esserci un maggiore potenziale di esposizione umana al benzene, in particolare nei paesi industrializzati (NTP, 2005c).

L’esposizione umana al benzene avviene prevalentemente per inalazione, sebbene siano importanti anche le vie di esposizione orale e dermica (NTP, 2005c). A causa della sua elevata volatilità, una quantità significativa di benzene evapora prima di essere assorbita attraverso la pelle (ATSDR, 2007a). Negli esseri umani, le donne sono state trovate per assorbire livelli più alti rispetto agli uomini. Dopo l’assorbimento il benzene viene rapidamente distribuito in tutto il corpo e, a causa della sua elevata lipofilia, si accumula nei tessuti grassi di diversi organi (ATSDR, 2007a).

Il metabolismo del benzene è essenziale per indurre tossicità. Il fegato è l’organo principale per il metabolismo del benzene in cui il CYP2E1 ossida il benzene in ossido di benzene e diversi metaboliti reattivi che sono in grado di interrompere diverse vie biochimiche cellulari che inducono una vasta gamma di effetti tossici (Snyder, 2004; Rappaport et al., 2010). L’ossido di benzene esiste in equilibrio con il suo tautomero oxepin e viene convertito spontaneamente in fenolo, un importante prodotto del metabolismo, che viene escreto come glucuronide o coniugati di solfato o ulteriormente metabolizzato in catecolo e idrochinone che saranno infine metabolizzati in metaboliti altamente reattivi 1-2 benzochinone e 1,4-benzochinone, rispettivamente, dalla mieloperossidasi. L’ossido di benzene può anche reagire con GSH formando acido fenilmercapturico, che viene convertito in benzene diidrodiolo dall’epossido idrolasi con successiva conversione in catecolo. In alternativa, l’acido benzoico può subire una reazione di apertura dell’anello catalizzata dal ferro per formare trans, trans-muconaldeide con successivo metabolismo in trans, acido trans-muconico. Il metabolismo del benzene nell’uomo e diverse specie di animali è simile; a bassi livelli di esposizione, il benzene viene metabolizzato rapidamente ed espulso, mentre a dosi più elevate, a causa della saturazione delle vie metaboliche, la non metabolizzato composto principale si accumula nei tessuti grassi e/o escreti attraverso l’aria espirata (Snyder, 2004; Rappaport et al., 2010; Smith, 2010).

I lavoratori di una vasta gamma di industrie, come petrolio, gomma, vernici, calzaturifici, solventi per la stampa e altre industrie, hanno il potenziale di essere esposti professionalmente al benzene e da una miscela di idrocarburi aromatici contenenti benzene. Quindi, è difficile separare gli effetti tossici del benzene da quelli delle altre sostanze chimiche (Snyder, 2004). Sia nell’uomo che nei modelli animali, il benzene colpisce più comunemente il sangue periferico e il midollo osseo causando diverse ematotossicità, tra cui leucopenia, linfocitopenia, anemia, granulocitosi e reticolocitosi (ATSDR, 2007a). L’esposizione al benzene è altamente correlata allo sviluppo di diversi tumori, tra cui leucemia mieloide acuta, linfoma non Hodgkin e mieloma multiplo sia negli esseri umani che nei modelli animali (Schnatter et al., 2005). Sebbene i risultati sulla formazione di addotti di DNA da parte del benzene o dei suoi metaboliti siano contrastanti (Whysner et al., 2004), altri endpoint genotossici (e.g., anomalie cromosomiche) sono stati segnalati. Il benzene ha anche dimostrato di produrre neurotossicità, ma solo a dosi molto elevate (ATSDR, 2007a).

Gli studi epidemiologici che mostrano effetti riproduttivi e sullo sviluppo dell’esposizione al benzene nell’uomo sono limitati. I sintomi riproduttivi più comuni dell’esposizione al benzene nelle donne includono disturbi mestruali, sia temporali che funzionali, e, negli uomini, una diminuzione del numero di spermatozoi, della motilità e della concentrazione, nonché una diminuzione del volume dello sperma (Yin et al., 1987; Huang, 1991; De Celis et al., 2000; Xing et al., 2010). Analogamente agli studi di tossicità riproduttiva, anche la letteratura disponibile sulla tossicità dello sviluppo del benzene nell’uomo è limitata e inconcludente. Tuttavia, il numero limitato di studi disponibili suggerisce che il benzene interferisce con la riproduzione e la fertilità umana.

Al contrario, in più specie animali è disponibile un’ampia letteratura sugli effetti tossici per la riproduzione e lo sviluppo indotti dal benzene, sebbene non siano attualmente disponibili studi di tossicità riproduttiva di più generazioni, rendendo difficile valutare gli effetti a lungo termine dell’esposizione al benzene sul sistema riproduttivo. Nei roditori maschi, è stato dimostrato che l’esposizione al benzene causa una diminuzione del peso corporeo per i testicoli di ratto (Wolf et al., 1956) e ridotto numero di spermatozoi normali, aumento del numero di spermatozoi anormali e atrofia testicolare nei topi (Ward et al., 1985). Gli effetti comuni sullo sviluppo del benzene riportati in diversi studi sui roditori includono una riduzione del peso corporeo fetale e del fegato e anomalie scheletriche (Green et al., 1978; Coate et al., 1984; Kuna et al., 1992).

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