La prima ed essenziale differenza fra le sostanze tossiche e genotossiche è che, mentre qualunque sostanza, nessuna esclusa, può diventare tossica con l'aumento della dose, nessuna sostanza che non sia genotossica può diventarlo con l'aumento della dose, dato che la genotossicità richiede la possibilita di reagire con il DNA, e ciò dipende esclusivamente dalla struttura chimica del composto [1.2.2]. Questa differenza fondamentale è spesso di menticata anche dai tossicologi.
Per effetto tossico di una sostanza chimica s'intende qualunque alterazione che determini danni funzionali, strutturali e/o la stessa morte cellulare. Effetti tossici si hanno quindi a qualsiasi dose perchè, per quanto piccola, un certo numero, anch'esso molto piccolo, di cellule può venir danneggiato dal contatto col tossico. Tuttavia questo minimo danno non è rilevabile non solo sintomatologicamente ma neppure con le piu sensibili metodiche di indagine biochimica. Bisogna infatti che siano danneggiate o uccise almeno migliaia di cellule, ad esempio epatiche, perchè sia rilevabile biochimicamente il danno, e probabilmente devono essere danneggiati milioni di cellule perchè si abbiano sintomi clinicamente rilevabili [7.5]. Esiste quindi per ogni sostanza tos sica una "soglia" al di sotto della quale non è possibile rilevare in alcun modo un effetto tossico [1.2.1].
La massima dose senza effetti rilevabili è chiamata "no effect level". Questa dose determinata sugli animali viene poi estrapo lata all'uomo utilizzando un fattore di sicurezza che di solito è 100. Questo fattore è applicato per evitare l'effetto di fenomeni di accumulo nel caso di tossici che si eliminano con difficoltà, di interazioni per esposizione simultanea ad altri tossici e per tener conto delle differenze di specie e individuali di suscettibilità agli effetti tossici e della presenza nella popolazione di vecchi, bam bini, malati e gestanti. Il "no effect level" diviso per 100 si può applicare come dose minima permissibile per l'uomo.
Caratteristica dell'azione tossica, oltre la presenza della so glia, è l'aumento della frequenza (nella popolazione) e dell'inten sità dei fenomeni tossici con l'aumento della dose. Inoltre passa un tempo piuttosto breve fra l'inizio dell'esposizione e la com parsa degli effetti tossici. Alla sospensione dell'esposizione se gue l'attenuarsi e la progressiva scomparsa dei fenomeni tossici, con il ripristino delle condizioni di salute iniziali. La tossicità è quindi, specialmente se lieve o iniziale, un fenomeno reversibile [1.2.1].
Per gli agenti genotossici, di cui fanno parte i cancerogeni, la situazione è molto diversa: intanto non esiste soglia. Con l'au mentare della dose aumenta la frequenza (più individui colpiti) ma non l'intensità: il tumore provocato da dosi bassissime è u guale a quello provocato da alte dosi di cancerogeno. La sospen sione dell'esposizione non influisce sullo sviluppo del tumore, che è irreversibile. Il periodo di latenza è poi lunghissimo, da 10 a 40 anni dall'inizio dell'esposizione, tanto che moltissimi tumo ri sono diagnosticati quando l'esposizione che li ha provocati è gia cessata da anni. Si tratta di differenze così profonde da ren dere impossibile l'applicazione ai cancerogeni degli schemi im piegati per le sostanze tossiche e quindi la fissazione di livelli, dosi e concentrazioni di sicurezza. Le concentrazioni soglia dei cancerogeni sono cosi basse da esser vicine allo zero analitico.
Infine, mentre per i tossici, a parte i casi ben noti di sinergi smo, le azioni tossiche di due di essi, anche se somministrati contemporaneamente, di solito sono indipendenti, nel caso dei cancerogeni l'interazione è la regola e spesso gli effetti non si sommano ma si esaltano. E dato che la condizione più diffusa per la popolazione dei Paesi industrializzati è l'esposizione a pic cole quantità di un gran numero di cancerogeni diversi, l'aumen to anche modesto di questo carico, anche per un solo canceroge no, può avere conseguenze superiori a quelle prevedibili dagli e sperimenti su animali nei quali si ha l'esposizione ad un solo cancerogeno. A questo si deve aggiungere la possibilità di effetti cocancerogeni da parte di numerose sostanze del tutto prive di attività genotossica e quindi cancerogena ma capaci di potenzia re anche migliaia di volte la cancerogenicità dei composti geno tossici.
Per tutte queste considerazioni si deve ammettere che per un cancerogeno l'unica concentrazione priva di rischio sia lo zero.
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