Metalli pesanti: elenco, intossicazione e chelazione

Cosa sono i metalli pesanti?

Benché non esista una definizione universalmente accettata, parlando di metalli pesanti si fa in genere riferimento a sostanze appartenenti alla categoria chimica dei metalli con densità, pesi atomici o numeri atomici relativamente elevati; i criteri utilizzati possono tuttavia variare a seconda dell’autore e del contesto.

In medicina, ad esempio, è stato proposto di includere elementi chimici con la spiccata attitudine a formare complessi molecolari all’interno delle cellule, condizione che comprende sostanze come selenio e arsenico, che non sono metalli, sebbene ne condividano alcune proprietà fisiche e chimiche.

Molti dei metalli pesanti, come zinco, rame, cromo, ferro e manganese, sono essenziali per il corretto funzionamento del corpo, che tuttavia ne necessita solo quantità estremamente piccole. Per alcuni elementi la distanza tra la dose necessaria e quella tossica può essere relativamente ridotta.

I metalli pesanti e i metalloidi più comunemente associati all’avvelenamento degli esseri umani sono:

• arsenico
• cadmio
• mercurio
• piombo.

Cos’è l’intossicazione da metalli pesanti?

L’intossicazione, o avvelenamento, da metalli pesanti è una condizione caratterizzata da un’esposizione sufficiente a interferire con la normale funzione dell’organismo.

Esempi di sostanze che possono causare tossicità includono piombo, mercurio, arsenico, cadmio e alcuni composti del cromo. L’esposizione può avvenire attraverso:

• dieta, compresi cibo e acqua
• farmaci, integratori o rimedi non controllati
• ambiente domestico
• attività lavorative o ricreative.

I metalli pesanti possono entrare nel corpo:

• attraverso la pelle, anche se l’assorbimento varia molto in base alla sostanza
• attraverso i polmoni e le vie respiratorie, per inalazione
• per assorbimento tramite stomaco e intestino, dopo ingestione.

La tossicità può derivare da un’esposizione:

• improvvisa e intensa, definita acuta
• ripetuta o prolungata nel tempo, definita cronica.

I bambini piccoli sono più suscettibili agli effetti dell’esposizione al piombo perché possono assorbirne una quota maggiore e hanno un sistema nervoso ancora in via di sviluppo, particolarmente sensibile agli effetti della sostanza.

La presenza di tracce misurabili non equivale necessariamente a un’intossicazione. Il rischio dipende dal metallo, dalla sua forma chimica, dalla dose, dalla via e dalla durata dell’esposizione. Nausea, vomito, diarrea e dolore addominale possono comparire dopo alcune ingestioni acute. L’esposizione cronica può invece danneggiare, a seconda della sostanza, sistema nervoso, reni, fegato, polmoni, sangue o ossa. Alcuni metalli e metalloidi, in determinate forme e condizioni di esposizione, aumentano inoltre il rischio di specifici tumori.

I fattori principali che influenzano il rischio di tossicità annoverano:

• età
• peso corporeo
• caratteristiche individuali
• forma chimica e via di esposizione
• durata dell’esposizione
• quantità assorbita
• stato di salute generale.

Dove si trovano?

I metalli pesanti si trovano naturalmente nell’ambiente, talvolta anche in alcuni medicinali, integratori e alimenti. Le sostanze utilizzate nell’industria e nell’agricoltura possono contenerli o favorirne la dispersione nell’aria, nel suolo e nell’acqua.

Alla luce dell’ubiquità di queste sostanze è del tutto normale rilevarne piccole tracce nell’organismo. Il riso, ad esempio, può accumulare arsenico dal terreno e dall’acqua.

I metalli pesanti possono essere respirati, ingeriti o, in alcuni casi, assorbiti attraverso la pelle. Un risultato di laboratorio rilevabile non indica però, da solo, la presenza di avvelenamento: deve essere interpretato considerando la sostanza, il livello misurato, il tipo di campione, i sintomi e la possibile fonte di esposizione.

Un’intossicazione importante può causare danni agli organi, alterazioni del comportamento o difficoltà di pensiero e memoria. I sintomi dipendono dal metallo, dalla quantità assorbita, dalla durata dell’esposizione e dall’età. Il feto e i bambini sono particolarmente vulnerabili agli effetti neurotossici di sostanze come piombo e metilmercurio.

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Metalli pesanti e alimenti

Acquistando prodotti di provenienza sicura e controllata e adottando una dieta varia e bilanciata, il rischio di intossicazione alimentare per la popolazione generale è generalmente basso, ma non può essere considerato nullo in ogni circostanza.

L’arsenico può essere introdotto mediante:

• acqua contaminata
• riso e prodotti da esso derivati, che possono accumulare arsenico durante la coltivazione
• cereali, compreso il frumento
• in minor misura, alcuni ortaggi e altri alimenti.

Per la popolazione generale, con l’eccezione dei fumatori, la fonte principale di esposizione al cadmio è l’alimentazione, ad esempio:

• cereali e prodotti derivati
• verdura e ortaggi
• patate, radici e tuberi
• legumi, frutta a guscio e alcuni molluschi.

Il mercurio è un noto inquinante delle acque e può accumularsi lungo la catena alimentare. L’esposizione alimentare al metilmercurio riguarda soprattutto i grandi pesci predatori, come pesce spada, squalo, luccio e alcune specie di tonno. La scelta del pesce deve tenere conto delle raccomandazioni specifiche per bambini, gravidanza e allattamento, senza rinunciare ai benefici nutrizionali del consumo di specie a basso contenuto di mercurio.

Il piombo è un contaminante ambientale diffuso e può essere presente in quantità variabili in diversi alimenti e bevande, tra cui:

• tè, caffè e altre bevande
• cereali e prodotti derivati
• verdure e ortaggi.

Sintomi

Arsenico

L’arsenico è utilizzato in alcuni contesti industriali ed è anche un contaminante naturale dell’acqua e del terreno.

Un’eccessiva esposizione acuta può causare:

• mal di testa
• sonnolenza
• confusione
• convulsioni.

Nei casi più gravi sono possibili complicazioni potenzialmente letali.

Tra gli apparati colpiti figurano:

• sistema nervoso centrale e periferico, con encefalopatia e neuropatia periferica
• pelle e unghie, soprattutto nell’esposizione cronica, con alterazioni della pigmentazione, ispessimenti cutanei e linee ungueali trasversali
• apparato gastrointestinale, con sintomi simili a una grave gastroenterite, come vomito, dolore addominale e diarrea, talvolta sanguinolenta.

Possono verificarsi anche ipotensione, cioè pressione bassa, alterazioni del ritmo cardiaco, emolisi e conseguente anemia.

In caso di avvelenamento cronico possono comparire:

• debolezza
• formicolii, dolore o perdita di sensibilità agli arti
• alterazioni della pelle e delle unghie
• disturbi gastrointestinali persistenti.

Cadmio

L’insorgenza dei sintomi da avvelenamento acuto da cadmio può essere ritardata di alcune ore dopo l’esposizione.

L’ingestione acuta può causare:

• affaticamento
• mal di testa
• nausea e vomito
• crampi addominali
• diarrea.

L’inalazione di fumi o polveri contenenti cadmio può provocare gravi complicazioni polmonari:

• infiammazione chimica dei polmoni
• accumulo anomalo di liquido nei polmoni, o edema polmonare
• affanno e insufficienza respiratoria.

Nell’esposizione cronica possono comparire alterazioni della funzionalità:

• renale, in particolare a carico dei tubuli renali
• ossea, con perdita di densità minerale e osteomalacia
• polmonare, soprattutto dopo esposizione professionale per inalazione, con possibile enfisema.

In alcuni soggetti professionalmente esposti possono inoltre manifestarsi alterazioni del senso dell’olfatto.

Mercurio

Il mercurio può essere presente in alcuni processi industriali, in determinate apparecchiature e nell’ambiente. Gli effetti dipendono dalla forma chimica: mercurio elementare, sali inorganici e composti organici, come il metilmercurio, hanno modalità di assorbimento e organi bersaglio differenti.

Il mercurio può influenzare gravemente il funzionamento di:

• polmoni
• reni
• cervello e nervi periferici
• apparato gastrointestinale e pelle.

I sintomi dell’avvelenamento possono comprendere:

• affaticamento
• depressione o alterazioni dell’umore
• irritabilità
• disturbi del sonno
• mal di testa.

I sintomi respiratori associati all’inalazione di elevate concentrazioni di vapori di mercurio includono:

• tosse
• fame d’aria
• oppressione o dolore al petto
• distress respiratorio.

Nei casi più gravi possono verificarsi:

• edema polmonare
• polmonite chimica
• danni polmonari persistenti.

L’intossicazione può indurre anche sintomi comportamentali e neurologici, come irritabilità, difficoltà di concentrazione, perdita di memoria e, a dosi elevate, shock, convulsioni e danni cerebrali permanenti.

Ulteriori sintomi possono comprendere:

• polineuropatia, cioè danno dei nervi periferici
• ridotta capacità di coordinare i movimenti volontari, o atassia
• tremori delle gambe, delle braccia, della lingua o delle labbra
• disturbi della vista e dell’udito
• linguaggio poco chiaro per difficoltà di controllo motorio, o disartria.

La cosiddetta sindrome del cappellaio matto, o eretismo mercuriale, è una manifestazione storicamente associata all’esposizione cronica ai vapori di mercurio e può comprendere:

• perdita di memoria
• timidezza anomala
• irritabilità ed eccitabilità
• insonnia.

L’eliminazione avviene soprattutto attraverso urine e feci, con modalità e tempi che variano in base alla forma chimica del mercurio.

Piombo

Gli effetti dell’avvelenamento da piombo variano a seconda dell’età, della dose e della durata dell’esposizione. Nei bambini anche esposizioni relativamente basse possono influire sullo sviluppo neurologico senza provocare sintomi evidenti.

Nei bambini possono comparire:

• irritabilità, stanchezza e riduzione dell’attività
• mal di testa
• vomito
• dolore addominale
• mancanza di appetito
• stitichezza
• alterazioni della funzionalità renale
• pallore dovuto all’anemia.

I sintomi neurologici associati alle forme gravi includono:

• riduzione della capacità di coordinazione, o atassia
• danno cerebrale, o encefalopatia
• convulsioni
• gonfiore del nervo ottico, o papilledema
• alterazione dello stato di coscienza.

L’esposizione può causare problemi di apprendimento, attenzione e comportamento, con riduzione delle capacità cognitive e del rendimento scolastico. Gli effetti neurologici più gravi possono essere permanenti.

Negli adulti si possono osservare:

• mal di testa e affaticamento
• nausea, vomito e perdita di appetito
• dolore addominale e stitichezza
• dolori articolari
• difficoltà di concentrazione e disturbi del sonno
• irritabilità
• aumento della pressione del sangue
• alterazioni della fertilità e della funzione riproduttiva
• anemia
• neuropatia periferica.

Le intossicazioni più gravi possono causare alterazioni della coscienza, allucinazioni, convulsioni, encefalopatia e morte. La concentrazione di piombo nel sangue è il principale parametro utilizzato per valutare l’esposizione e orientare la gestione clinica.

Diagnosi

La diagnosi non si basa su un generico test per tutti i metalli pesanti. Occorre individuare, per quanto possibile, la sostanza sospetta e scegliere il campione e il momento del prelievo più adatti. Un valore rilevabile non dimostra da solo un’intossicazione e deve essere interpretato insieme alla storia di esposizione, ai sintomi e all’esame clinico.

Valutazione clinica e storia dell’esposizione

Il medico raccoglie informazioni su lavoro, hobby, abitazione, alimenti e acqua consumati, farmaci, integratori, rimedi tradizionali, eventuali incidenti e presenza di altre persone esposte. Sono importanti la sostanza o il prodotto coinvolto, la quantità, la via di contatto e il tempo trascorso.

L’esame obiettivo viene orientato in base ai sintomi e può comprendere una valutazione neurologica, respiratoria, cardiovascolare, gastrointestinale, cutanea e renale. In caso di sospetta esposizione acuta è utile contattare tempestivamente un Centro Antiveleni, senza attendere i risultati degli esami.

Esami specifici

• Piombo: l’esame di riferimento è la concentrazione di piombo nel sangue intero. Nei bambini un risultato ottenuto da un prelievo capillare può richiedere conferma con un campione venoso, perché la contaminazione della pelle può produrre valori falsamente elevati.
• Arsenico: per un’esposizione recente è generalmente preferibile la misurazione nelle urine, idealmente con distinzione tra arsenico inorganico e forme organiche. Pesce e frutti di mare consumati nei giorni precedenti possono aumentare l’arsenico totale urinario senza indicare un’intossicazione da arsenico inorganico; il medico può quindi chiedere di evitarli prima della raccolta o richiedere un’analisi delle diverse forme chimiche.
• Mercurio: il sangue è più utile per valutare un’esposizione recente al metilmercurio o altre forme organiche. Le urine sono in genere più informative per il mercurio elementare e inorganico. Il test deve essere scelto conoscendo, per quanto possibile, il tipo di mercurio coinvolto.
• Cadmio: il valore nel sangue riflette soprattutto un’esposizione recente, mentre quello urinario può fornire informazioni sull’esposizione accumulata nel tempo. In presenza di danno renale l’interpretazione dell’esame urinario diventa però più complessa.

I test su capelli e unghie non sono esami di routine. Possono essere contaminati dall’ambiente esterno, mancano spesso intervalli di riferimento clinicamente validati e raramente consentono di stabilire dose, momento dell’esposizione o presenza di malattia. Fanno eccezione alcuni impieghi specialistici, come la valutazione del metilmercurio nei capelli in contesti selezionati. Anche i test urinari eseguiti dopo una dose di chelante, talvolta chiamati test provocati, non sono raccomandati per diagnosticare un’intossicazione.

Valutazione degli organi coinvolti

Gli altri accertamenti vengono scelti in base al metallo e alle manifestazioni cliniche. Possono comprendere:

• emocromo e valutazione delle riserve di ferro
• funzionalità renale ed esame delle urine, comprese eventualmente le proteine nelle urine
• funzionalità epatica
• elettroliti, compresi quando indicato fosfati e calcio
• elettrocardiogramma in presenza di sintomi cardiaci o nelle intossicazioni acute da arsenico
• valutazione respiratoria, saturazione dell’ossigeno ed eventuali esami polmonari dopo inalazione di cadmio o vapori di mercurio
• test neurologici, neuropsicologici o dello sviluppo nei bambini quando indicati.

La radiografia dell’addome è riservata soprattutto al sospetto di ingestione di oggetti o materiali contenenti piombo, che possono risultare visibili ai raggi X. La TC e gli altri esami di imaging non confermano in genere l’intossicazione e vengono utilizzati solo per valutare complicanze o diagnosi alternative.

Diagnosi differenziale e consulenza specialistica

I sintomi sono spesso poco specifici e possono essere causati da infezioni, malattie gastrointestinali, neurologiche, renali o metaboliche, carenze nutrizionali, farmaci e altre sostanze tossiche. Per questo motivo lo screening indiscriminato in assenza di una fonte plausibile può generare risultati difficili da interpretare.

È indicata una valutazione urgente in presenza di esposizione acuta rilevante, difficoltà respiratoria, confusione, convulsioni, perdita di coscienza, vomito o diarrea intensi, forte dolore addominale, alterazioni del ritmo cardiaco o peggioramento rapido. Bambini, donne in gravidanza, persone con malattie renali e lavoratori professionalmente esposti richiedono una particolare cautela. I casi sospetti o confermati devono essere discussi con un Centro Antiveleni, un tossicologo clinico o uno specialista di medicina del lavoro.

Cura

Gli obiettivi del trattamento sono interrompere l’esposizione, stabilizzare le funzioni vitali, limitare l’assorbimento ancora possibile, trattare le complicanze e, solo quando indicato, favorire l’eliminazione del metallo con farmaci chelanti. La terapia cambia in modo sostanziale a seconda della sostanza, della forma chimica, del livello misurato, dei sintomi, dell’età, della gravidanza e della funzionalità renale.

Nel sospetto di un’esposizione acuta non bisogna provocare il vomito, effettuare lavande gastriche domestiche o assumere autonomamente carbone attivo, integratori o prodotti “detox”. È necessario contattare un Centro Antiveleni. In presenza di sintomi gravi occorre chiamare il 112 o raggiungere il pronto soccorso.

Interruzione dell’esposizione e trattamento di supporto

Il primo intervento consiste nell’allontanare la persona dalla fonte. Gli indumenti contaminati devono essere rimossi evitando di diffondere polveri; pelle e occhi vanno lavati abbondantemente con acqua. Dopo un’inalazione può essere necessario somministrare ossigeno e monitorare la funzione respiratoria.

In ospedale il trattamento di supporto può comprendere liquidi per via endovenosa, correzione degli elettroliti, farmaci contro nausea e convulsioni, supporto respiratorio e trattamento delle alterazioni cardiache, renali o neurologiche. Le forme acute da arsenico possono richiedere una gestione intensiva per la perdita di liquidi, l’ipotensione e le alterazioni del ritmo cardiaco.

La decontaminazione gastrointestinale non è una procedura di routine. In casi selezionati, per esempio quando una radiografia mostra frammenti o oggetti contenenti piombo nell’intestino, può essere utilizzato in ospedale il lavaggio intestinale completo con una soluzione specifica. Endoscopia o chirurgia sono riservate agli oggetti che non progrediscono, causano complicanze o determinano un aumento dell’assorbimento. Il carbone attivo lega poco molti metalli e non deve essere assunto senza indicazione tossicologica.

Terapia chelante

I chelanti sono farmaci che si legano ad alcuni metalli e ne favoriscono l’eliminazione. Non sono una cura generica e non vengono prescritti soltanto perché un valore è superiore all’intervallo di riferimento. Sono indicati soprattutto nelle intossicazioni importanti o sintomatiche, dopo aver identificato il metallo e valutato benefici e rischi.

I farmaci utilizzabili comprendono, a seconda del caso, succimer, dimercaprolo, calcio disodio EDTA e, in contesti selezionati, DMPS o penicillamina. La disponibilità e le indicazioni autorizzate possono variare. La scelta e il dosaggio devono essere stabiliti da un tossicologo o da un Centro Antiveleni.

• Piombo: nei bambini la chelazione viene generalmente presa in considerazione quando la concentrazione nel sangue è molto elevata, spesso a partire da 45 microgrammi per decilitro, o in presenza di sintomi importanti. Succimer può essere usato in alcune forme senza encefalopatia; dimercaprolo e calcio disodio EDTA sono riservati soprattutto alle intossicazioni gravi e all’encefalopatia. Negli adulti la decisione dipende dal livello, dai sintomi e dalle condizioni cliniche. Valori inferiori non vengono normalmente trattati con chelanti, ma richiedono la ricerca e la rimozione della fonte.
• Arsenico: nelle intossicazioni acute gravi la chelazione può essere più efficace se iniziata precocemente, senza attendere necessariamente la conferma di laboratorio quando il quadro clinico e l’esposizione sono convincenti. Possono essere impiegati dimercaprolo o succimer. Nell’esposizione cronica il beneficio è meno prevedibile e la decisione è individuale.
• Mercurio: l’utilità della chelazione dipende dalla forma chimica e dalla gravità. Succimer o DMPS possono essere considerati in casi selezionati. Il dimercaprolo non è adatto ad alcune forme organiche di mercurio perché può favorirne la redistribuzione verso il sistema nervoso. I danni neurologici già stabilizzati possono non regredire nonostante la riduzione del carico corporeo.
• Cadmio: non esiste una terapia chelante standard di efficacia e sicurezza dimostrate. Alcuni chelanti possono aumentare la concentrazione di cadmio nei reni e peggiorarne la tossicità. Il trattamento è quindi principalmente basato sull’interruzione dell’esposizione e sul supporto respiratorio, renale e generale.

I chelanti possono provocare nausea, vomito, eruzioni cutanee, alterazioni della pressione o del ritmo cardiaco, febbre, riduzione delle cellule del sangue e danni epatici o renali. Possono inoltre legare minerali essenziali. Il calcio disodio EDTA non deve essere confuso con altre formulazioni di EDTA che possono causare una pericolosa riduzione del calcio nel sangue. Durante la terapia sono necessari controlli clinici e di laboratorio.

Gravidanza, età pediatrica, insufficienza renale o epatica e malattie ematologiche richiedono una valutazione specialistica ancora più attenta. In gravidanza una grave intossicazione può essere pericolosa anche per il feto, ma alcuni chelanti hanno dati di sicurezza limitati; il trattamento deve essere deciso collegialmente in ambiente ospedaliero.

Gestione delle complicanze

Le convulsioni, l’insufficienza respiratoria, lo shock e l’encefalopatia richiedono trattamento urgente. L’edema cerebrale e l’aumento della pressione intracranica vengono gestiti secondo protocolli intensivi, senza ricorrere automaticamente a corticosteroidi o diuretici in tutti i pazienti.

L’insufficienza renale grave può richiedere l’emodialisi. La dialisi non rimuove efficacemente tutti i metalli già legati ai tessuti e viene impiegata soprattutto per sostenere la funzione renale o, in situazioni specifiche, favorire l’eliminazione di complessi formati con un chelante.

Stile di vita e alimentazione

Non esistono diete, tisane o integratori capaci di sostituire la rimozione della fonte o una terapia medica necessaria. È utile seguire una dieta varia, con un apporto adeguato di proteine, ferro e calcio, soprattutto nei bambini esposti al piombo e nelle persone con carenze documentate. Gli integratori vanno assunti solo su indicazione medica: dosi elevate di minerali o prodotti erboristici non controllati possono essere inutili, contaminati o interferire con le cure.

Smettere di fumare è particolarmente importante perché il tabacco rappresenta una fonte rilevante di cadmio. In caso di esposizione professionale occorre utilizzare i dispositivi di protezione, rispettare le procedure di igiene, non mangiare nelle aree contaminate e cambiarsi prima di rientrare a casa, per evitare di trasportare polveri sugli abiti.

Controlli nel tempo

Il follow-up dipende dal metallo e può includere misurazioni ripetute nel sangue o nelle urine, controlli della funzionalità renale ed epatica e valutazioni neurologiche. Dopo la chelazione i livelli possono risalire temporaneamente per il passaggio del metallo dai tessuti al sangue; il fenomeno non implica automaticamente la necessità di un nuovo ciclo.

Nei bambini esposti al piombo sono importanti anche il controllo dello sviluppo, dell’apprendimento, dell’udito e delle eventuali carenze di ferro. Nelle esposizioni professionali può essere necessaria la sorveglianza da parte del medico competente. Il trattamento non può avere successo se la fonte ambientale, domestica o lavorativa rimane presente.

Fonti e bibliografia

• NIH
• MedLinePlus
• RareDiseases
• Heavy Metal Toxicity – Venkatraman Rajkumar; Vincent R. Lee; Vikas Gupta.
• ISS