Littérature scientifique sur le sujet « Tossicità polmonare »

In una paziente HER2-positiva in post-menopausa, con metastasi polmonare e linfonodali mediastiniche, il trattamento di mantenimento con lapatinib + capecitabina, dopo resezione e successiva termoablazione polmonare, ha consentito una lungo sopravvivenza con una buona qualità di vita grazie a una modulazione del dosaggio in funzione della tossicità. A oggi la paziente è ancora libera da malattia dopo circa tre anni di trattamento con questa combinazione farmacologica (Oncology)

Paziente ricoverato per febbre, diarrea, marcato calo ponderale, tosse e dispnea con quadro di grave insufficienzarespiratoria.All’imaging toracica si evidenziava polmonite lobare ed interstiziopatia.Veniva effettuato test HIV, risultato positivo.Venivano praticati ulteriori esami strumentali, virologici emicrobiologici e si poneva diagnosi di batteriemia da StafilococcoAureo meticillino-sensibile (MSSA), polmonite da Bordetellabronchiseptica, enterite e polmonite da Citomegalovirus (CMV), HIV in stadio CDC C3. Dopo terapia antibioticaed antivirale veniva avviata terapia antiretrovirale. A 3 mesi viene descritto incremento dei lipidi sierici.Allo score di Framingham, il paziente presentava alto rischiodi eventi cardiovascolari acuti e all’ecocolordoppler si evidenziavala presenza di placca carotidea.Si integrava la terapia con statina con necessaria modificaantiretrovirale per ridurre sia la tossicità metabolica dell’inibitoredelle proteasi (PI) che le interazioni farmacologiche.Dopo una fase iniziale di pieno benessere, si evidenziava importanteincremento ponderale e dei lipidi sierici; il pazientedescriveva inoltre disturbi del sonno e cefalea al mattino. Si effettuava pertanto nuovo switch. Agli ultimi controlli i lipidisierici risultavano nella norma, il peso stabile con riduzionedella circonferenza addominale e risoluzione dei disturbineurologici.

L'inquinamento atmosferico è una considerevole minaccia, sia per l’ambiente che per la salute. È stato classificato come cancerogeno per l'uomo (gruppo 1) e contribuisce notevolmente all’aumento di morbilità, mortalità e all'esacerbazione delle malattie respiratorie e cardiovascolari. L'inquinamento atmosferico può essere generato sia da fonti naturali che antropogeniche. Tra le fonti antropogeniche i principali contribuenti sono le particelle emesse dalla combustione di biomassa e motori a diesel. Numerosi studi sperimentali ed epidemiologici sono stati condotti su queste particelle, considerate tra le principali responsabili degli effetti avversi sulla salute dopo l'esposizione al particolato (PM). Questi studi descrivono gli effetti tossicologici delle particelle riportando risposte diverse in funzione di specifici endpoint biologici studiati in sistemi in vitro e in vivo. Le proprietà del PM possono infatti variare in base a diversi parametri, tra cui le fonti di emissione. Infatti, in base alle fonti di emissione le particelle possono mostrare diverse proprietà fisico-chimiche, come dimensioni, forma, superficie, solubilità e composizione chimica. Tutte queste proprietà possono influenzare in maniera significativa la riposta biologica e quindi l'impatto finale sulla salute umana. Tuttavia, la nostra conoscenza delle diverse risposte biologiche e dei meccanismi molecolari innescati da particelle con proprietà fisico-chimiche variabili è ancora scarsa. Nella presente tesi sono state studiate le proprietà citotossiche, genotossiche e cancerogene delle particelle raccolte durante la combustione di diverse fonti di biomassa e diesel (CDP): - particelle di biomassa raccolte dall'emissione di un sistema di riscaldamento funzionante rispettivamente con pellet, carbone o legno; - particelle ultrafini di diesel (DEP) campionate direttamente da un motore leggero Euro IV senza filtro antiparticolato. Nella prima parte del lavoro, è stata prestata attenzione alle particelle raccolte dalla combustione della biomassa. È stato studiato il ruolo possibilmente svolto dalle particelle, raccolte durante la combustione di differenti biomasse in condizioni identiche nella stessa stufa (comunemente utilizzata), su diversi processi tossicologici e cancerogeni. Per esplorare ulteriormente il ruolo relativo del nucleo carbonioso delle particelle, rispetto ai composti chimici adsorbiti su di esso, nella risposta delle cellule epiteliali polmonari sono state testate anche le rispettive frazioni organiche e le rimanenti particelle lavate. Per valutare gli effetti della biomassa dopo esposizione acuta e prolungata sono state utilizzate due diverse linee cellulari: cellule epiteliali alveolari A549 (Capitoli 1 e 2) e cellule epiteliali bronchiali HBEC-3KT (Capitolo 3). Nella seconda parte del lavoro (capitolo 4), sono stati descritti gli effetti biologici indotti dalle particelle derivanti dalla combustione di diesel (DEP) focalizzandosi sugli effetti prodotti a livello respiratorio e vascolare. È stato studiato anche uno dei possibili meccanismi molecolari coinvolti nell’insorgenza degli effetti cardiovascolari indotti dal DEP. In conclusione, la presente tesi sottolinea il ruolo centrale della composizione chimica delle particelle nella manifestazione di importanti effetti sulla salute. I risultati ottenuti dimostrano che le particelle provenienti da diverse fonti di emissione e da carburanti possono influire in modo diverso sulla salute umana, sia a livello respiratorio che a livello cardiovascolare, in base alla loro composizione chimica. Pertanto, sono necessarie strategie avanzate per ridurre l'impatto biologico innescato dall'emissione di motori diesel e sistemi di riscaldamento a biomassa e per prevenire effetti dannosi sulla salute.
Airborne pollution is a noteworthy environmental and health threat. It has been classified as carcinogenic to humans (Group 1) and greatly contributes to increased morbidity, mortality and respiratory and cardiovascular diseases exacerbation. Air pollution can be generated both by natural and anthropogenic sources. Among anthropogenic sources the main contributors are diesel exhaust and biomass-derived particles. Several experimental and epidemiological studies have been performed on traffic-related and biomass burning-derived particles as chief contributors to the adverse health effects reported after exposure to particulate matter (PM). These studies describe the particle toxicological effects reporting different responses on the biological endpoints investigated on in vitro and in vivo systems. PM properties indeed may vary depending on several parameters, including emission sources. According to the different emission sources, particles can show different physico-chemical properties, such as size, shape, surface area, solubility and chemical composition. All these properties might seriously affect the biological reactivity and thus the final impact on human health. Nevertheless, our knowledge on the different biological responses and molecular mechanisms triggered by particles with variable physico-chemical properties is still poor. In the present thesis, the cytotoxic, genotoxic and pro-carcinogenic properties of particles collected during combustion of different biomass and diesel sources (CDPs) have been investigated: - biomass particles collected from the emission of a heating system operating with pellet, charcoal or wood respectively; - diesel exhaust ultrafine particles (DEP) directly sampled from a Euro IV vehicle run over a chassis dyno. In the first part of the work, attention was given to particles collected from biomass combustion. The role possibly played by biomass particles collected during the combustion of different fuels under identical conditions in the same stove (commonly used) on different toxicological and pro-carcinogenesis processes was investigated. To further explore the relative role of the particle core versus particle-adsorbed compounds in the lung epithelial cells response, the respective organic fractions and the remaining washed particles were also tested. Two different cell lines were used to assess biomass effects after acute and prolonged exposure: A549 alveolar epithelial cells (Chapters 1 and 2) and HBEC-3KT bronchial epithelial cells (Chapter 3). In the second part of the work (Chapter 4), the biological effects induced by diesel combustion particles (DEP) were described, focusing on their health hazard at both respiratory and vascular levels. Moreover, a possible molecular mechanism leading to cardiovascular effects induced by DEP has been explored. In conclusion, the present thesis points out the central role of the particle chemical composition in generating significant adverse outcomes. These results demonstrated that particles from different emission sources and fuels may differently affect human health at respiratory and cardiovascular levels according to their composition. Thus, advanced strategies are needed to reduce the biological impact triggered by the emission of diesel engine and biomass-propelled heating systems and prevent harmful health effects.

L'inquinamento atmosferico rimane un problema globale per il 21 °secolo, in quanto causa di malattie cardiovascolari e respiratorie. È urgente stabilire il reale impatto del particolato (PM) sulla salute umana includendo l'analisi delle fonti, la distribuzione delle dimensioni, la composizione fisico-chimica (P-chem) e i meccanismi tossicologici. L'aumento dei dati in vitro per stabilire i meccanismi di tossicità utilizzando linee cellulari umane esposte a specifici inquinanti atmosferici da fonti di emissione rigorosamente caratterizzate, potrebbe aiutare a validare approcci scientifici nella caratterizzazione dei rischi per la salute, che alla fine possono determinare azioni normative potenzialmente più efficaci per proteggere la salute pubblica. Lo scopo di questa tesi è stato quello di studiare gli effetti in vitro delle particelle emesse da diverse fonti di combustione utilizzando cellule polmonari umane, concentrandosi sulla relazione tra le caratteristiche P-chem del PM e i processi cellulari e molecolari che inducono la tossicità. Sono stati utilizzati modelli in vitro rappresentativi del sistema respiratorio umano per studiare la bio-interazione e gli effetti tossicologici delle particelle. Sono state confrontate diverse particelle derivate da combustione, con particolare attenzione alle particelle fini e ultrafini (UFPs), ovvero le particelle emesse allo scarico di veicoli di vecchia e nuova generazione diesel (DEP) e alle particelle emesse dalla combustione di biomassa solida per il riscaldamento residenziale. Le emissioni dei veicoli e delle stufe a biomasse, così come la raccolta del PM, sono state eseguite in collaborazione con INNOVHUB SSI (Area Combustibili), mentre la caratterizzazione P-chem e gli studi tossicologici sono stati effettuati presso il Dipartimento di Scienze della Terra e dell'Ambiente (DISAT) - Centro di ricerca POLARIS (Polveri in Ambiente e Rischio per la Salute) e presso l'Unità Consumer Products Safety del Centro Comune di Ricerca della Commissione Europea. I risultati di questo lavoro mostrano che testare diversi materiali campionati in condizioni realistiche consente di valutare come la tossicità delle particelle possa variare in relazione alla fonte. Questi dati suggeriscono che lo stress ossidativo e il rilascio di citochine infiammatorie sono eventi cruciali dopo l'esposizione a DEP, che possono anche portare all'attivazione dell’endotelio vascolare. Confrontando un veicolo diesel di vecchia generazione senza DPF (Diesel Particulate Filter) e uno di ultima generazione (o “Euro 6”) durante la rigenerazione del DPF abbiamo dimostrato che il DEP Euro 6 determina una minore risposta biologica, ed è caratterizzato da diversa composizione metallica e minore concentrazione di Idrocarburi Policiclici Aromatici (IPA) rispetto a quello emesso allo scarico del veicolo di vecchia generazione, sebbene le emissioni da Euro 6 durante la rigenerazione del DPF siano caratterizzate da un maggior numero di particelle in modalità nucleazione. Il DEP emesso da un veicolo diesel di vecchia generazione si è confermato essere un componente molto pericoloso del PM urbano, anche rispetto alle particelle derivate dalla combustione (CDPs) di legna. Tuttavia, non si devono escludere possibili conseguenze sulla salute umana derivanti dall'esposizione cronica alle CDPs da biomassa. Inoltre, sono stati valutati anche gli effetti della co-esposizione di nanoparticelle di ossido di metallo (NPs), rappresentative dell’inquinamento non combustivo in miscela con DEP. La co-esposizione con DEP può ridurre la tossicità delle NPs o aumentarla. Questo risultato indica che è necessario valutare la possibile interazione di diverse particelle pericolose presenti in atmosfera e la tossicità derivante dagli effetti della loro miscela.
Due to cardiovascular and respiratory diseases, air pollution remains a global issue for the 21st century. There is an urgent need to establish the real impact of Particulate Matter (PM) on human health by including the analysis of sources, size distribution, physico-chemical (P-chem) composition, and toxicological mechanisms. Increasing in vitro data for establishing pathways of toxicity in human cell lines exposed to specific air pollutants from rigorously characterized emission sources, could help to improve scientifically sound approaches in health risk characterizations, which finally may result in regulatory actions potentially more effective to protect public health. The aim of this thesis was to study the in vitro effects of particles emitted from different combustion sources using human lung cells, focusing on the relationship between the PM P-chem attributes and the cellular and molecular pathways that drive the toxicity. In vitro models, representative of the human respiratory system, were used to study the bio-interaction and toxicological effects of particles. Different exhaust particles were compared, with special emphasis on fine and ultrafine Particles (UFPs), namely Diesel exhaust particles (DEPs) from old and new generation vehicles and on particles emitted from the combustion of solid biomass fuels for residential heating. The emissions from vehicles and biomass-propelled stoves, as well as the PM collection, were performed in collaboration with INNOVHUB SSI (Fuels Department), while the P-chem characterization and toxicological studies were carried out in the Department of Earth and Environmental Sciences (DISAT)- POLARIS research centre (Polveri in Ambiente e Rischio per la Salute) and at the Consumer Products Safety Unit of the European Commission's Joint Research Centre. The results of this work show that testing different material sampled in realistic conditions allows evaluating how the toxicity of particles may vary in relation to the source. These data suggest that oxidative stress and inflammatory cytokines releases are crucial events after DEP exposure, which can also lead to vascular endothelial activation. Comparing an old generation diesel vehicle without DPF (Diesel Particulate Filter) and last generation (or “Euro 6”) one during regeneration of DPF, we proved that Euro 6 is less powerful in activating the biological response, and it is characterized by different metal composition and less concentration of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) than the old generation engine, although the exhaust emission from Euro 6 during DPF regeneration is characterized by a higher number of nucleation-mode particles. DEP emitted from an old generation diesel vehicle was confirmed as a very hazardous component of the urban PM, even when compared to Combustion derived particles (CDPs) from wood burning. However, the possible consequences on human health from chronic exposure to the wood CDPs should not be excluded. Moreover, the co-exposure effects of Metal Oxide Nanoparticles (NPs), representative of non-exhaust sources, and DEP were also evaluated. The co-exposure with DEP can either reduce the toxicity of NPs or enhance it. This finding indicates that the possible interaction of different hazardous airborne particles and the toxicity deriving from the mixture effects should be evaluated.

Il trattamento radio-chemioterapico rappresenta il trattamento standard nelle Neoplasie Polmonari non a piccole cellule (NSCLC), in fase localmente avanzata (IIIA-IIIB). Al fine di garantire un maggior controllo locale, dovrebbe essere praticata una dose escalation per erogare dosi radioterapiche più elevate, pur contenendo allo stesso tempo l’insorgenza di effetti collaterali quali polmoniti attiniche e complicanze esofagee. L’utilizzo di tecniche ad intensità modulata (IMRT), migliora il profilo di tossicità consentendo una migliore copertura del target riducendo la dose ai tessuti sani soprattutto quando i bersagli da irradiare, hanno una forma complessa o sono in prossimità di strutture critiche. Nella valutazione della tossicità polmonare da radioterapia, la tomografia ad emissione di fotoni (SPECT), ha assunto un ruolo rilevante in quanto consente di ottenere informazioni sulla funzionalità delle sotto-unità polmonari; utilizzando macro-aggregati di albumina marcata con 99mTc, infatti, è possibile ottenere un quadro di perfusione dei tessuti polmonari. L’utilizzo di tale metodica, consente di acquisire dati tridimensionali sulla funzione polmonare aggiungendo preziose informazioni per una pianificazione del trattamento personalizzato. I dati preliminari di questo studio, hanno dimostrato come la modulazione RT basata sui dati di perfusione SPECT polmonare, era fattibile e portava ad una riduzione dell’irradiazione polmonare rispetto alla pianificazione RT convenzionale.