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L’Acqua, questa risorsa così preziosa ma anche tanto maltrattata dall’uomo – di Aurelio  Viglia (*)

Come tutte le cose che sembrano abbondanti e inesauribili, l’acqua non merita ancor oggi quell’attenzione che dovrebbe, eppure contro ogni previsione essa è gravemente malata sia nella disponibilità che nella qualità. Negli anni ’70 il Club di Roma ipotizzò che già per il 2000 il petrolio sarebbe stato un oggetto da museo o quasi, ma sull’acqua neppure una riga. Oggi di petrolio ce n’è  ancora tanto, ma di acqua? Veramente poca e quel po’ che c’è, è piuttosto malconcio. Chi scrive già in quegli anni lontani pose l’accento sullo shortage a cui saremmo andati incontro e al peggioramento di questa risorsa se non si fosse messa in atto un’oculata politica mondiale dell’acqua. E sì, il problema dell’acqua ha sempre avuto una valenza globale, direi quasi quantistica nel senso che una goccia che oggi è qui, domani la possiamo ritrovare in Russia o in Cina o in qualunque altra parte del mondo o dell’universo con il suo carico d’inquinanti che durante il percorso essa va raccogliendo.

E non parliamo soltanto dell’acqua dolce ma anche di quella degli oceani, che sono diventati la più grande discarica a cielo aperto del pianeta. Ormai è entrata nel lessico comune la definizione di sesto continente per indicare quell’enorme massa di rifiuti di plastica che coprono una superficie pari a oltre la metà dell’Australia e che fluttua a largo della isole Hawai. Ma nessuno di noi mi pare faccia qualcosa di concreto per contenere o ridurre la dimensione di questo nuovo e scomodo continente.

Non si tratta di un problema estetico ma di una spada di Damocle che sovrasta l’umanità. La plastica ormai ce la ritroviamo in micro e nanoframmenti anche nella carne dei pesci, dei molluschi e di tutti i prodotti ittici. I suoi prodotti di degradazione e gli additivi sono solubili e quindi passano negli oceani ma anche nell’acqua che poi ricade come precipitazioni meteoriche su tutto il pianeta. Acqua, questo costituente così importante della nostra vita e del nostro corpo e pure così trascurato e dimenticato.

Siamo ormai portati a pensare a molecole necessarie al nostro benessere in termini di gamma, microgrammi, milligrammi o grammi e non pensiamo alla qualità dell’acqua che assumiamo giornalmente in Kg, sia in forma diretta che indiretta, e che costituisce oltre il 60% del nostro peso corporeo. Si sente parlare di corretto equilibrio fra zuccheri, lipidi, proteine, fibre, vitamine  e microelementi ma non si sente parlare della qualità dell’acqua e dei possibili danni che i suoi inquinanti possono produrre alla nostra salute. Non dimentichiamo che l’acqua è il solvente per eccellenza e che quindi molti, troppi inquinanti si solubilizzano in essa e noi – direttamente o indirettamente – li assumiamo. Oltre ai prodotti discendenti dalle materie plastiche, ritroviamo pesticidi, concimi chimici, solventi, metalli pesanti, metalli tossici e nocivi, radionuclidi, antibiotici, molecole xenobiotiche (cioè quelle sostanze sintetizzate chimicamente dall’uomo e con le quali le forme viventi non erano mai venute prima a contatto) e chi più ne ha più ne metta.

Ma il problema non si ferma qui. L’aspetto più grave è costituito dall’impatto drammatico che queste molecole possono avere sul nostro DNA e che ormai l’Epigenetica ha messo chiaramente in luce. Il termine Epigenetica è ripreso da Aristotele il quale credeva nell’epigenesi, ossia nello sviluppo di forme organiche individuali a partire dal non formato, ed è stato introdotto dal genetista Conrad Waddington (1942) per descrivere i fenomeni che portano dal genotipo al fenotipo, cioè da un dato patrimonio genetico al suo prodotto espresso: l’entità biologica o nel nostro caso l’individuo.

La differenza fra genetica ed epigenetica può essere paragonata alla differenza che passa fra leggere e scrivere un libro. Una volta scritto il libro, il testo (i geni o le informazioni memorizzate nel DNA) sarà identico in tutte le copie distribuite al pubblico. Ogni lettore potrà tuttavia interpretare la trama in modo leggermente diverso, provare emozioni diverse e attendersi sviluppi diversi man mano che affronta i vari capitoli. Analogamente, l’epigenetica permette interpretazioni diverse di un modello fisso (il libro o il codice genetico) e può dare luogo a diverse letture, a seconda delle condizioni variabili con cui il modello viene interrogato.

L’epigenoma  può essere ereditato da generazioni di cellule, salvando lo stesso programma genico o può cambiare (plasticità dell’epigenoma). Si chiama epigenetica anche la branca della genetica che studia l’interazione dei geni con l’ambiente. Il fenotipo, e cioè che ognuno di noi altro non è che ciò che si sviluppa da questa interazione. Abbiamo 20.000 geni che fabbricano proteine e occupano uno spazio nel DNA pari al 2%. Il restante 98% viene chiamato “DNA oscuro”. La scienza ha compreso che l’ambiente è in grado di modificare il DNA che ricade in questo ampio bacino. Non solo: pare che in questo ricco 98% risiedano i dati genetici che ci contraddistinguono dalle altre specie.

L’esempio classico per spiegare meglio l’epigenetica è quello che riguarda alcuni gemelli monozigoti (identici) che presentano rilevanti differenze sia a livello macroscopico sia dal punto di vista dell’incidenza delle malattie che si pensa abbiano una solida base genetica, come la schizofrenia. La scienza aveva compreso che è possibile che si modifichi stabilmente l’attività del genoma senza che ci sia un cambiamento a livello dei costituenti del DNA, bensì soltanto un cambiamento delle informazioni lì contenute.

Nel 1976 sono stati fatti studi su donne olandesi gravide che avevano patito la fame sotto la II Guerra Mondiale (nel dettaglio, donne incinta tra il novembre del 1944 e l’aprile del 1945, in Olanda, durante l’occupazione tedesca). I figli di queste donne sono nati con un peso minore rispetto alla norma e da adulti hanno manifestato un aumento dell’incidenza di vari disturbi psichiatrici e problemi cardiovascolari.  Cosa crea la situazione opposta, ovvero l’eccesso di nutrizione? Una dieta eccessiva, come quantità e calorie (specie di zuccheri raffinati e determinati grassi) fa sì che vengano attivati  i geni deputati alla produzione di alcune sostanze infiammatorie.

Consideriamo un altro fattore endogeno, l’attività fisica, e scopriamo che il movimento è vita in ogni senso. L’attività fisica ossigena il corpo, consente di mantenere efficiente il lavoro degli enzimi. Dall’idrolasi, che facilita la scissione di altre molecole, alla polimerasi che invece assembla insieme più molecole. Ne beneficiano le proteine semplici: il collagene che è nella pelle e nel tessuto connettivo, l’albumina nel sangue (per la corretta distribuzione dei liquidi corporei), l’elastina in pareti di arterie e vene, la missina dei muscoli, la cheratina di pelle, unghie e capelli. Mantenere il corpo in movimento consente di conoscersi e rispondere allo stress con maggiore consapevolezza. La vita non è solo il prodotto finale del genoma. Anzi, si potrebbe dire che la vita sia continua artefice di se stessa, andando a retroagire sulle condizioni che l’hanno generata, avendo il potere di cambiarle.

Ma dopo aver introdotto l’epigenetica, torniamo al grande tema dell’acqua e dello stretto rapporto fra di esse. L’utilizzo crescente e sempre più diffuso di diverse classi di composti chimici, in ambito industriale e in agricoltura, ha senza dubbio favorito l’esposizione umana a un elevato numero di xenobiotici, con conseguenze negative sulle acque e sugli alimenti oltre ovviamente che sull’aria. Ciò ha contribuito, attraverso studi mirati, ad accrescere la consapevolezza che l’inquinamento ambientale, unitamente a fattori genetici predisponenti, svolga un ruolo importante nel determinare effetti avversi sulla salute umana, sia a breve, sia a lungo termine. L’identificazione dell’eziologia delle patologie di origine ambientale è quindi divenuta, nei paesi industrializzati, una tematica di ricerca di interesse prioritario, facilitando, tra l’altro, lo sviluppo di nuove strategie e criteri nella valutazione del rischio espositivo, sia in termini di sicurezza alimentare (nutrigenomica), sia attraverso la limitazione o il divieto di impiego di specifiche sostanze chimiche, per individuare le priorità di intervento ed introdurre adeguati strumenti di prevenzione.

Acqua inquinata da una industria chimica cinese

È stato ampiamente dimostrato che diversi composti chimici, presenti nell’ambiente, sono in grado di modificare le caratteristiche epigenetiche di un individuo. Ci si riferisce ad esempio agli Interferenti Endocrini (IE) (bisfenolo, diossine, alchilfenoli, ftalati, ecc), ai microinquinanti presenti nell’aria (carbone, benzene), agli elementi in traccia nelle acque sia potabili che per uso irriguo (arsenico, nichel, cadmio, cromo) e a un gruppo di sostanze meglio note come proliferatori dei perossisomi (ad esempio tricloroetilene e acido dicloroacetico). I perossisomi sono organelli intracellulari contenenti enzimi ossidativi.

In funzione della loro eterogeneità chimica, gli IE sono presenti in diverse matrici (alimentari e ambientali) e possono interagire con diversi organi. Il sistema endocrino è il target di elezione, poiché gli IE sono in grado di interferire in modo sinergico o antagonista con il metabolismo di ormoni endogeni, sulla loro sintesi e nella regolazione dei processi riproduttivi e dello sviluppo pre e postnatale.

I target finali di tossicità degli IE risultano correlabili con la suscettibilità individuale, con fattori e variabili come il sesso, i consumi alimentari acqua inclusa, gli stili di vita, il tipo di esposizione (precoce, acuta o cronica) e la fase del ciclo vitale. Nel soggetto adulto l’esposizione può avere effetti transitori a causa dei meccanismi di adattamento dell’organismo, mentre durante lo sviluppo pre e postnatale può indurre effetti anche permanenti.

Recenti studi hanno evidenziato che il meccanismo di tossicità degli IE può coinvolgere processi epigenetici (metilazione del DNA) in particolare nello sviluppo embrionale e nelle prime fasi della vita neonatale. Le aberrazioni epigenetiche sono in grado di determinare alterazioni della funzionalità genica: ciò può manifestarsi nel singolo individuo ed essere trasmesso a livello transgenerazionale se l’azione tossica coinvolge la linea germinale. La prevenzione di patologie correlate con i fattori ambientali (esposizione a xenobiotici) richiede quindi una capacità d’indagine in grado di identificare eventi associati a una specifica patologia, ponendo come obiettivi lo studio a livello molecolare gene-ambiente, l’identificazione dei cammini metabolici coinvolti nella risposta biologica, ma anche dei networks delle interazioni prodotte da specifici agenti tossici.

Ma quali sono i possibili effetti epigenetici?

Le modificazioni epigenetiche, ereditate per via mitotica, introducono cambiamenti nell’espressione genica senza modificare la sequenza nucleotidica del genoma.

In particolare, nella cancerogenesi è presente un’ipometilazione generalizzata del DNA e un’ipermetilazione localizzata dei geni oncosoppressori presenti nei diversi siti del genoma. L’ipometilazione potrebbe agire attivando i geni pro-metastatici e i promotori tumorali, mentre l’ipermetilazione potrebbe silenziare i geni onco-soppressori. Citando ad esempio un cancerogeno come l’arsenico (As) purtroppo presente in molte acque e anche alimenti, si ritiene che la sua azione tossica possa essere giustificata da aberrazioni epigenetiche indotte nelle fasi pre e post-natali. In varie ricerche è stata evidenziata la capacità dell’arsenico di indurre fenomeni di ipometilazione e di ipermetilazione a carico di diversi geni in questo caso alle fasi di sviluppo dell’embrione con conseguenti interferenze metaboliche e malattie croniche (ad esempio diabete di tipo 2 nell’adulto).

Il caso dell’arsenico e i suoi effetti a livello di cellule germinali è stato scelto per dimostrare lo stretto legame fra qualità dell’acqua, alimentazione ed epigenetica, però l’imputato non è solo l’arsenico ma anche tutta la serie di inquinanti ormai stabilmente presenti nelle acque alimentari e di processo dell’industria alimentare. Il caso dell’incidenza della cancerogenesi dell’area di Taranto dovrebbe indurci a riflettere attentamente su quale mondo vogliamo e su quale futuro stiamo preparando per le generazioni a venire.

(*) Pharma & Biotech Consulting  –   Milan Area