The Environmental

Toxic Burden

and the Fetal Origins

of adult diseases

A Silent Pandemic: Are Industrial Chemicals

Impairing The Brain Development of Children

Worldwide ? The Lancet 8 Nov 2006

Metalli pesanti

DIOXIN-LIKE Molecules

Endocrine Disruptors

Particolato (ultra)fine

IPA

1

2

Benzene

Ernesto Burgio

ISDE Scientific Committee

1) Foreword

1) Sarebbe impossibile sostenere che impianti industriali che immettono in ambiente, giorno dopo giorno , enormi quantità di inquinanti (in forma gassosa o liquida o di particolato ultrafine) e in particolare molecole organiche persistenti e metalli pesanti in grado di inquinare atmosfera e catene alimentari per anni o decenni e di alterare la segnaletica molecolare intercellulare e intracellul are (persino l’espressione genica o addirittura la composizione stessa del Dna) negli organismi non siano pericolosi per la salute delle popolazioni direttamente o indirettamente esposte .

2) E’ però possibile sostenere che l’inquinamento prodotto da tali impianti rappresenti, per le popolazioni esposte, un costo da pagare tutto sommato accettabile , posto che la durata della vita media è aumentata negli ultimi decenni e che le condizioni socio-economiche sono in genere migliorate grazie anche all’esistenza di industrie come queste…

3) Discorso che sembrerebbe valido, del resto, anche per ciò che concerne, più in generale, la valutazione del nostro modello/sistema di sviluppo …

4) … a meno che.. l’inquinamento prodotto non rischi di determinare danni, potenzialmente irreversibili e destinati a evidenziarsi nelle generazioni future ( ���� cancerogenesi transgenerazionale)

1) Foreword

Endocrine Disruptors

The Environmental

Toxic Burden

and the Fetal Origins

of Adult Diseases

1

2

3

When some serious scientists quantify at about 5-7% the burden of diseases directly connected with environmental pollution , they are simply talking about the top of an iceberg.

As a matter of fact we can nowadays demonstrate that not only the quasi-totality of our diseases are directly or indi rectly connected with environmental changes/inputs,..

..that our own physiological and pathological phenotypes are largely determined by the continuous induction and modulationby environmental (chemical, physical, biological) factors of the epigenetic setting of our cells and tissues (the "soft wired" memory of our bodies): not only in the somatic cells of adults, but also in embryos' and fetus' cells and tissues, during the very first stages of development, conditioning in this way the fetal programming

Dioxin-like molecules

(Ultra)-fine particles

Polycyclic AromaticHydrocarbons (PAH)

Benzene

Heavy Metals

2b ) What is Chemical Pollution ? 3) What’ s Chemical Burden ?

ULTRAFINE PARTICLES

ENDOCRINE DISRUPTORS

dioxin-like moleculles

HEAVY METALS

DOHAD

http://www.ewg.org

1

2

3

Carcinogenic effects of substances emitted from an Incinerator in accordance with the IARC(Annali Istituto Superiore Sanità 2004)

Agente IARCDegree of Evidence

Carcinogenic effects on:

Arsenic 1 Skin; Lungs; Liver; Bladder; Kidney; Colon

Berillium 1 Lungs

Cadmium 1 Lungs; Prostate

Chromium 1 Lungs

Nickel 1 Lungs

Mercury 2b Lungs , Pancreas, Colon, Prostate, Brain, Kidney

Lead 2a Lungs , Bladder , Kidney , Gastric Ca

Benzene 1 Leucemia

PAH (2b) Liver , Lungs , Laeukemia

Chloroform 2b Bladder; Kidney , Brain, Limphoma

Chlorophenols 2b Sarcomas, Hodgkin Limphoma e NHL

Trichlorethylene 2a Liver , NHL

TCDD 1 Linfomi, NHL

Everyday levels Everyday levels mattermatter

At truly low levels At truly low levels ……it interferes with gene it interferes with gene

activationactivation

At high levels… arsenic kills people

At moderately low levels… it causes a range of diseases

KaltreiderKaltreider et alet al. 2002. 2002

Many of these pollutants (EDCs, Heavy Metals, Polycyclic aromatichydrocarbons (PAHs)) are mutagens or epi-mutagens, carcinogens or co-carcinogens at infinitesimal doses ,

It is universally known that their dangerousness is linked to daily exposure to very-small doses rather than to massive exposure

E’ vero che metalli pesanti, diossine e altri agenti cancerogeni immessi in ecosfera e così veicolati all’interno degli organismi viventi, si bio-accumulano nei tessuti (osseo e adiposo) e si bio-magnificano nelle catene alimentari ? E che dai tessuti in cui si sono accumulati (a volte per decenni) il loro rilascio è generalmente lento e continuo?

Biomagnificazione

Is it 'true that heavy metals, dioxins and other carcinogens released into ecosphere, and conveyed in living organisms, may bio-accumulate in tissues (bones and fat) and bio-magnify in food chains? And that from tissues where they accumulated (sometimes for decades), their release is generally slow and continuous?

E’ vero che nel sangue e nei tessuti di tutti gli uomini e le donne che vivono in ambienti urbani

e/o industriali e persino nel sangue cordonale e placentare e nei tessuti fetali sono presentiquesti stessi inquinanti in quantità di anno in anno, di decennio in decennio maggiori ?

3

Is it true that these pollutants are present in blood and tissues of all men and women living in urban and industrial environments and even in the cord blood and placental and fetal tissues in more and more significant amounts year after year ?

What is the Global Chemical Burden ..

Industrial chemicals in mothers and daughters: the pollution we share and inherit

E’ vero, in particolare, che metalli, diossine e altri inquinati lipofili accumul ati nei tessuti maternipossono passare, anche a distanza di anni dal loro assorbimento , nel sangue e raggiungere il feto ?

Is it true that metals, dioxins and other lipophilic pollutants, accumulated in maternal tissue, may pass, even many years after their absorption, into the blood and reach the fetus ?

Finanza

ECOLOGIA

POLITICA

GIUSTIZIA

Conflitti D’interesse ?!

Ambiente REATI

“MALATTIE”INQUINAMENTO ?

ECONOMIA

INDIPENDENZA ?!

Ecosfera

Atmosfera

Idrosfera

Biosfera

Litosfera

ESPOSTI …

OMS

IAEA

ISSISPRA

ARPA

DANNI SALUTE

GENERAZIONI FUTURE

Responsabilita ’

Sindaci ?

Sviluppo

Progresso

Prezzo da pagare ?!?

Civile ? Penale? Morale ?

A

B

1 FMI BM

ONU 2

3

5ASL

C

6

SALUTE

SANITA’4

SOSTENIBILITA’ ?

BAMBINI

• l’altra un po’ meno…(id est più distante dall’impianto…ma comunque esposta agli stessi inquinanti (per via diretta o da fonti diffuse, in primis il traffico veicolare… o per via indiretta attraverso la catena alimentare)

(in genere vengono paragonate due popolazioni)

•• una molto espostauna molto esposta....((idid estest direttamente esposta alle direttamente esposta alle emissioni dellemissioni dell’’impianto)impianto)

Limiti epidemiologia tradizionale:

Confronto (difficile) tra popolazioni esposte

Esposizione collettiva e ubiquitaria a minime dosi

quotidiane bioaccumulo e biomagnificazione* Barker

Hypothesis ** Trasmissione Transgenerazionale ***

SOLUZIONE: Calcolo Emissioni e Carico Chimico Globale * ** *** Effetti dilazionati (di decenni) e progressivi

• monitoraggio in continuo:NOX , CO, polveri totali , TOC, HCl, SO2, HF(l’autorità competente può autorizzare misure periodiche per HCl, HF ed SO2; misura HF può essere omessa se si ha trattamento per HCl)% O2, T, P, H2O, Q

• almeno due misurazioni/annoper: metalli pesanti, diossine e furani

• per i primi 12 mesi una misurazione almeno ogni tre mesi; possibile riduzione frequenza misurazioni se emissioni sono inferiori al 50 % dei limiti :

-una all’anno per diossine e furani,-una ogni due anni per metalli pesanti

direttiva 2000/76/CE e DLvo 133/2005frequenza dei rilevamenti

Viviano G. et al.

?!?

!?!

E’ vero che per molte di queste sostanze non esiste un livello soglia al di sotto del quale si può parlare di assenza di rischio per la salute umana ?

Is it true that for many of these substances, there is no threshold level below which there is no risk for the human he alth ?

“ Dai dati scientifici disponibili risulta che � l’arsenico, il cadmio, il nickel e alcuni IPA

(Idrocarburi Policiclici Aromatici) sono agenti genotossici e cancerogeni per l’uomo e che

� non esiste una soglia identificabile al di sotto della quale queste sostanze non comportino un rischio per la salute umana

Direttiva 2004/107/CEDirettiva 2004/107/CE

Incinerators emit varying levels of heavy metals su ch as vanadium , manganese , chromium , nickel , arsenic , mercury , lead, and cadmium , which can be toxic and (pro)cancerogenic at very min ute levels…

60

40

3025

2015

10

20

10

20

30

40

50

60

Blo

od L

ead

(ug/

dl)

CDC1960

CDC1973

CDC1975

CDC1985

WHO1986

EPA1986

CDC1990

CDC2006?

Agency and Year

Acceptable Childhood Blood Lead Levels

ZERO

DioxinesPCBs

Hg

Children protest against traffic pollution in Italy by wea ring gas masks

Particelle carboniose in macrofagi delle vie aeree

di bambini “in buona salute”

DifficoltàApprendimento

ADHD Autismo

Stressmaterno

Programmingepi- genetico

Dislessia

Molecole tossiche

??

Carenzenutrizionali

XXI secolo: drammatica trasformazione

dell’ambiente � del microambiente uterino

Obesità Diabete IIInsulinoresistenzaSindrome Metabolica

MalattieNeuro-degenerative

A Silent PandemicIndustrial Chemicals Are Impairing

The Brain Development of Children Worldwide

For immediate release: Tuesday, November 7, 2006

Fetal and early childhood exposures to industrial chemicals

in the environment can damage the developing brain

and can lead to neurodevelopmental disorders (NDDs)

autism, attention deficit disorder (ADHD), and mental retardation

A few industrial chemicals (eg, lead, methylmercury, polychlorinated biphenyls [PCBs], arsenic, and toluene) are recognised causes of neurodevelopmental disorders and subclinical brain dysfunction.

Exposure to these chemicals during early fetal development can cause brain injury at doses much lower than those affecting adult brain function

Another 200 chemicals are known to cause clinical neurotoxic effects in adults… The toxic effects of such chemicals in the developing human brain are not known and they are not regulated to protect children …

* Department of Environmental Health, Harvard School of Public Health, Boston, MA, USA

** Department of Pediatrics, Mount Sinai School of Medicine, New York, NY, USA

* **

Grandjean P. Landrigan Ph

1

2

3

1

2

3

Antennas on Buildings(Kitchen, 2001)

shadow

region

1 50 100 200 300 m

Distance (m)

Power Density (micro/m2)0.28 0.06 0.04 0.16 0.07 µW/m2

Fire Station 101

reflection

Electrosmog

Incidenza di tumori (anno/100.000) Incidenza di tumori (anno/100.000)

Poumon 80

60

40

20

42

1,5

Sein

ColonEstomac

Lymphôme10

LeucLeucéémie mie lymphatilymphatiqueque

LeucLeucéémie mie lymphatiquelymphatiqueEncéphaleLymphômesNeuroblastoma-Retinoblastoma1

<1 Tessuti molli, rene (Wilms), gonadi

5

ReinCerveau

In genere si afferma che i

tumori infantili sono una

patologia rara. Bisogna però

intendersi. E’ opportuno

ricordare come, in termini

assoluti, di cancro si ammali

un bambino su 5-600 e che

oltre 13 mila bambini si

ammalano ogni anno di

cancro nei soli USA; come

nonostante i significativi

miglioramenti prognostici

degli ultimi decenni il cancro

rappresenti la prima

causa di morte per malattia

In età pediatrica ; come

anche in questa fascia

d’età, da 40 anni a questa

parte, si assista in tutto il

mondo a un incremento

significativo e continuo

della patologia tumorale

Bleyer A, O’Leary M, Barr R, Ries LA,

editors. Cancer epidemiology in older

adolescents and young adults 15-29

ears of age, including SEER incidence

and survival: 1975-2000. NIH Pub. No.

06-5767. Bethesda (MD): National

Cancer Institute; 2006. Jemal A, Siegel

R, Ward E, et al. Cancer statistics,

2008. CA Cancer J Clin 2008;58:71 – 6.

Alberto Tommasini,

Laboratorio Immunologia

Pediatrica, IRCCS

Burlo Garofolo

27

* Rates are per 100,000 population and age adjusted to the 2000 US standard population.

TEN LEADING CAUSES OF DEATH(Children aged under 15 years) U.S. 2006

CAUSE OF DEATH NO. OF DEATHS % OF TOTAL DEATHS DEATH RATE*

RANK ALL CAUSES 10780 100.0 19.0

1 Accidents (unintentional injuries) 3868 35.9 6.82 Cancer 1284 11.9 2.33 Congenital anomalies 859 8.0 1.54 Assault (homicide) 756 7.0 1.35 Heart diseases 414 3.8 0.76 Intentional self-harm (suicide) 219 2.0 0.47 Influenza & pneumonia 193 1.8 0.38 Septicemia 172 1.6 0.39 Chronic lower respiratory diseases 158 1.5 0.310 Cerebrovascular disease 149 1.4 0.3

All other causes 2708 25.1 -

Based on US Mortality Data, 2006, National Center for Health Statistics, Centers for Disease Control and Prevention, 2009

INCIDENZA DI INCIDENZA DI NEOPLASIE in INFANZIA E ADOLESCENZANEOPLASIE in INFANZIA E ADOLESCENZA IN IN

EUROPA (anni 1970EUROPA (anni 1970--1999)1999)

mother

latency

Un primo report del progetto, pubblicato su Lancet nel 2004, evidenziò un incremento

annuo dell’1-1,5 % per tutte le neoplasie (con aumenti più marcati per linfomi, sarcomi dei

tessuti molli, tumori delle cellule germinali e del sistema nervoso).

.. come risulta chiaramente dal recente progetto ACCIS (Automated Childhood Cancer Information System) - un ampio monitoraggio condotto da una

squadra di epidemiologi IARC su 63 registri oncologici di 19 paesi europei, per un totale di oltre 130 mila tumori di tutti i tipi (113 mila pediatrici e 18 mila di

età adolescenziale)

Steliarova-Foucher E, Stiller C, Kaatsch P, Berrino F, Coebergh

JW, Lacour B, Parkin M. Geographical patterns and time trends

of cancer incidence and survival among children and

adolescents in Europe since the 1970s (the ACCISproject): an

epidemiological study. Lancet. 2004 Dec 11-17;364(9451):2097-

105

http://www-dep.iarc.fr/accis.htm

E’ sufficiente sottolineare

come in 20 anni (tra il 1978 e

il 1997) si sia assistito, in

Europa, ad un incremento

medio generale di neoplasie

ad insorgenza in età

pediatrica dell’1,1% annuo

(ma del 2% annuo circa nel

primo anno

di vità e dell’1,3% in età

adolescenziale).

• L’incremento più consistente riguarda i bimbi sotto l’anno di età (+ 3,2%), seguiti da quelli tra 10 e 14 anni (+2,4%), mentre è simile negli altri due gruppi (+1,6% nella fascia di età1-4 anni, +1,8% tra i 5 e i 9 anni).

• I tre tumori più frequenti nei bambini sono tutti in aumento:

• leucemie + 1,6% annuo; linfomi + 4,6% annuo; tumori del sistema nervoso centrale + 2,0% annuo

• Un fenomeno simile è stato osservato in diversi Paesi,

• ma… in Italia il cambiamento percentuale annuo risulta più alto che in Europa:per l’insieme di tutti i tumori (+2% vs 1,1%)per le leucemie (+1,6% vs 0,6%)per i tumori del sistema nervoso centrale (+2% vs 1,7%) per i linfomi (+4,6% vs 0,9%).

• (Negli Stati Uniti il tasso per tutti i tumori non è aumentato in modo significativo (+0,6%), l’incremento delle leucemie è dello 0,4% e i tumori del SNC sono stabili (-0,1%))

Translocations typical of myeloid leukaemia, probably due to maternal exposure to some toxic compound, were shown to

be present at birth in children who developed the disease years later (while not sufficient per se to cause the disease, they might

increase the risk for leukaemia by inducing genomic instability) Tomatis L. Identification of carcinogenic agents and primary

prevention of cancer. Ann N Y Acad Sci. 2006 Sep;1076:1-14

Translocation involving band

11q23 in AML may occur as a

result of a deletion or trans-

locations

with a number of other

chromosomes and is usually

associatedwith M4 or M5 and a

poor prognosis

1

Trasmissione

transgenerazionale 2

Alterazione epigenetica-gameti

3

Il n’y a que deux possibilités:1) l’exposition du fœtus à des agents physiques (X-rays), chimiques ou biologiques (virus)

(transmis par transmission trans-placentaire ) qui puissent endamager directement le foetus

2) la transmission trans-generationelle d’une ou plusieurs lesions genètiques ou epi-génetiques

http://en.wikipedia.org/wiki/Waste_hierarchy

Resource Destruction

Environmental Impact

Health Risks

Rights of future generations

NORecycling against landfillsand incinerators

How could better waste handling practices change this situation?

Burning was once considered the most effective method for disposing waste materials. However, since industrialisation the nature of waste has changed dramatically . Mass production of chemicals and plastics means that burning or incinerating today's waste is a complex, costly and highly polluting method of disp osal

… come possono illustri oncologi ed agenzie sanitarie internazionali affermare il contrario ?!?

Nel 2008 lo studio KiKK (Kinderkrebs in der Umgebung von Kernkraftwerken = tumori infantili

nelle vicinanze di impianti nucleari) ha rilevato un incremento di 1.6 volte dei tumori solidi

e di 2.2 volte delle leucemie tra i bambini di età <5 anni residenti entro 5 km da tutti gli

impianti di energia nucleare in Germania

International Workshop on:RD&D Needs to Enhance the Role of NuclearEnergy In Meeting Climate and Energy ChallengesEliciting consensus in EU and U.S. experts

April, 7-8, 2011Island of San Giorgio Maggiore, Venice, Italy