Effetti dei campi a bassa frequenza sul sistema endocrino

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Gli studi sulle interazioni tra campi a bassa frequenza e sistema endocrino sono iniziati negli anni '80 partendo dall'ipotesi che l'esposizione alla componente magnetica del campo ELF potesse ridurre la secrezione di melatonina di conseguenza aumentare il rischio di insorgenza di tumore mammario.

Gli studi sono stati effettuati sia in vitro, allo scopo di evidenziare eventuali meccanismi di interazione, sia su animali, sia sull'uomo attraverso reclutamento su base volontaria di soggetti esposti per motivi residenziali o professionali.

La maggioranza degli studi si è focalizzata sugli effetti della esposizione ai campi a frequenza industriale (50-60 Hz) sui livelli di melatonina circolante nel sangue o sulla concentrazione nelle urine di metaboliti della melatonina. Pochi invece sono gli studi riguardanti i livelli di altri ormoni rilasciati da altre ghiandole endocrine quali la tiroide, la ghiandola surrenale e le gonadi.

 

Gli ormoni rilasciati nel sangue dalle ghiandole pineale e pituitaria esercitano una profonda influenza sul metabolismo e sulla fisiologia dell'organismo, mediando anche il rilascio degli ormoni da parte di altre ghiandole endocrine localizzate in diverse aree del corpo.

 

Uno degli ormoni più studiati è la melatonina un secreto della ghiandola pineale (ma anche di ipofisi, tiroide, ghiandole surrenali e gonadi) la cui funzione principale è quella di regolare il ciclo sonno-veglia.

Inoltre ricerche portate avanti negli anni '90 hanno messo in evidenza la capacità della melatonina di fungere da antiossidante. La sua forma molecolare allo stesso tempo idrosolubile e liposolubile la rende in grado di diffondersi con facilità all'interno dell'organismo rendendola estremamente versatile permettendole di penetrare anche all'interno del nucleo cellulare. Un'ulteriore specificità della melatonina consiste nella sua capacità di associarsi alla molecola del DNA proteggendolo dall'azione dei radicali liberi; questo meccanismo, ancora non completamente conosciuto, rende la melatonina estremamente importante nella prevenzione di alcuni particolari tumori, tra cui il cancro alla mammella ed anche alcune forme leucemiche.

 

Gli effetti della esposizione ai campi ELF sulle secrezioni del sistema endocrino sono stati studiati a 360°, sia in vitro, che in vivo su animali e sull'uomo.

 

Alcuni studi di laboratorio sono stati portati avanti sui parametri fisiologici di volontari selezionati sulla base di vari fattori, tra i quali una tendenza ad un livello basale di melatonina basso, ed esposti a campi a bassa frequenza continui o intermittenti; gli esperimenti non hanno messo in evidenza effetti sui livelli notturni di melatonina imputabili alla esposizione.

Altri studi hanno riportato effetti di associazione tra esposizione e variazione dei livelli di melatonina, sebbene le prove fornite non siano del tutto esaurienti.

 

Indagini effettuate esponendo i volontari per 4 notti a campi ELF a frequenza 60 Hz hanno evidenziato una variazione nei livelli di melatonina con un debole effetto cumulativo riportabile alle modalità espositive. I soggetti esposti hanno infatti mostrato una maggior variazione nei livelli di melatonina e dei metaboliti connessi, rispetto ai parametri soggettivi durante la quarta notte. Questa variazione, però avveniva senza che risultasse influenzato il livello generale di melatonina presente nell'organismo.

 

Altri studi si sono incentrati sulle variazioni nei livelli di altri ormoni quali ormone stimolante la tiroide (TSH), tiroxina, cortisolo, ormone adrenocorticotropo (ACTH), ormone della crescita (GH), ormone follicolo-stimolante (FSH), ormone luteinizzante (LH) e prolattina, sia nella donna che nell'uomo dove sono stati valutati anche i livelli di testosterone; in nessun caso sono stati messi in evidenza effetti sui livelli degli ormoni sopracitati.

 

Altre indagini sono state condotte su persone esposte quotidianamente a campi a bassa frequenza per motivi occupazionali o residenziali, alcuni dei quali hanno riportato una diminuzione nei livelli notturni di melatonina in donne affette da neoplasie a carico della mammella la cui stanza da letto è risultata altamente esposta a campi magnetici; i risultati dello studio sono stati poi messi in relazione con altre variabili quali l'età, l'indice di massa corporea, il consumo di alcool e l'utilizzo di alcuni specifici medicinali. Studi analoghi su soggetti residenti nelle vicinanze di linee di trasmissione elettrica non hanno confermato i risultati sopra indicati.

 

Studi condotti solo su professionalmente esposti (macchinisti di treni elettrici e addetti a riparazioni su linee elettriche a tre fasi) hanno esaminato le variazioni del livello di uno specifico metabolita della melatonina (aMT6) nelle secrezioni urinarie, riscontrando una riduzione che potrebbe essere imputabile alle polarizzazioni del campo ELF. Altre indagini invece non hanno riscontrato alcuna variazione nei livelli di aMT6 secreti nel periodo compreso tra il venerdì mattina ed il lunedì mattina, suggerendo l'ipotesi che l'assenza di esposizione nel fine settimana non determini variazioni nei livelli ormonali, mentre i livelli del metabolita presenti nelle urine il giovedì sera, dopo quattro giorni di esposizione, sono risultati inferiori negli esposti rispetto ai controlli. Altri studi invece non hanno confermato queste variazioni.

 

In linea generale, lo IARC, dopo una revisione completa degli studi disponibili, nel 2002 ha concluso che risulta difficile distinguere tra gli effetti attribuibili ai campi magnetici e quelli invece dovuti ad altri fattori ambientali.

 

Oltre a studi dettagliati sull'uomo sono state portate avanti anche indagini su animali, condotte sia su roditori, sia su altri animali e primati che per varie caratteristiche si avvicinano maggiormente all'uomo.

 

Studi svolti da alcuni autori hanno riscontrato che l'esposizione di animali a campi a bassa frequenza può essere correlata ad una soppressione dell'attività dell'enzima N-acetyl-transferasi, implicato nella sintesi della melatonina nella ghiandola pineale con conseguente diminuzione dei livelli dell'ormone presenti nel sangue. Questo effetto è risultato però transiente e caratterizzato da una tendenza a scomparire entro le prime tre settimane dalla esposizione; inoltre non è stato confermato da successivi tentativi di replica.

 

Oltre alla melatonina, sono state studiate le variazioni di altri ormoni quali ACTH, cortisolo e corticosterone rilasciati dalla corteccia surrenale; un aumento transiente (della durata di pochi minuti) nei livelli sierici di corticosterone, osservabile soltanto nel periodo immediatamente successivo all'esposizione è stato riscontrato in giovani ratti esposti a livelli di campo elettrico molto superiori alla soglia di percezione. L'esposizione a lungo termine non ha portato invece a variazioni sostanziali nei livelli ormonali. Nessun effetto è stato evidenziato per esposizione prolungata a campi a bassa frequenza sui livelli di ACTH e cortisolo sia nello studio sopra descritto che nelle altre successive repliche.

 

Studi sulle eventuali variazioni nei livelli notturni di melatonina, effettuati su colonie di criceti esponendo gli animali a campi a bassa frequenza due ore prima dell'inizio dell'imbrunire, hanno messo in evidenza una riduzione ed un ritardo nella fisiologica crescita dei livelli dello specifico ormone. I risultati di questo studio non sono stati però confermati, nemmeno sui primati.

 

Infine gli studi in vitro si sono incentrati sia sulla produzione di melatonina, sia sulla sua attività all'interno delle cellule.

 

Le indagini sono state condotte tramite misure dirette della quantità di melatonina presente nelle cellule e sulle sue modalità di rilascio ed anche in maniera indiretta attraverso l'attività dell' N-acetyl-transferasi.

 

Una diminuzione del 20% dell'attività enzimatica dell'N acetyl-transferasi è stata osservata un'ora dopo l'esposizione della coltura ad un campo magnetico di elevata intensità (1000 μT), mentre non si è osservata alcuna diminuzione dell'attività enzimatica in presenza di campi inferiori (10 o 100 μT).

 

Essendo noti gli effetti che legano la diminuzione di produzione della melatonina alla insorgenza di tumore al seno, linee cellulari geneticamente modificate (MCF-7) per induzione di sopracitata patologia sono state esposte a campi magnetici a frequenza 60 Hz e diversa intensità. In condizioni fisiologiche (senza esposizione al campo magnetico) la proliferazione della linea cellulare trasformata viene rallentata se la coltura viene trattata con concentrazioni fisiologiche di melatonina; questo effetto rallentante viene inibito se la coltura viene esposta a campi magnetici con frequenza pari a 60 Hz e 1,2 μT; si tratta tuttavia di un effetto molto debole, osservabile soltanto dopo 7 giorni e con una soglia ipotizzabile per intensità di induzione magnetica comprese tra 0,2 e 1,2 μT.

 

Tentativi di replica effettuati esponendo tre linee cellulari modificate MDA-MB-435 (altamente metastatiche), MDA-MB-231 (debolmente metastatiche) e MCF-7 (non metastatiche) ad un campo pulsato di 300 μT ripetuto per 3 giorni, con aggiunta di melatonina, non hanno messo in evidenza effetti sulla proliferazione cellulare.

 

 

Conclusioni

 

I risultati degli studi portati avanti su volontari esposti per motivi residenziali o professionali non hanno messo in evidenza effetti patologici sul sistema neuroendocrino conseguenti alla esposizione a campi elettrici o magnetici a bassa frequenza. Questo risulta particolarmente vero se si considerano la melatonina secreta dalla ghiandola pineale e una serie di ormoni coinvolti nel controllo del metabolismo secreti dalla ghiandola pituitaria.

I pochi risultati che hanno messo in evidenza variazioni dei livelli di melatonina associati alla esposizione o a particolari condizioni espositive sono frutto spesso di effetti confondenti dovuti a fattori ambientali ed allo stile di vita dei singoli soggetti.

Alcuni studi portati avanti su animali hanno riportato un effetto di soppressione del rilascio notturno di melatonina in seguito ad esposizione; si tratta però di studi molto datati i cui risultati mancano di una replica.

 

Analisi in vitro hanno messo in evidenza che l'esposizione a campi a bassa frequenza interferisce sulla azione della melatonina su cellule geneticamente modificate per tumore mammario, si tratta però di un effetto debole e transiente.

 

Per quanto riguarda gli altri ormoni gli studi effettuati sono relativamente pochi e gli effetti rilevati sono perlopiù negativi o inconsistenti.

 

In definitiva, i dati scientifici al momento disponibili non indicano tendenzialmente un effetto dei campi elettrici o magnetici a bassa frequenza sul sistema neuroendocrino, tale da avere un impatto negativo sulla salute nell'uomo.

 

 

Bibliografia

 

[1] Åkerstedt T et al. (1999). A 50-Hz electromagnetic field impairs sleep. J Sleep Res, 8(1):77-81.

 

[2] Burch JB et al. (2000). Melatonin metabolite levels in workers exposed to 60-Hz magnetic fields: work in substations and with 3-phase conductors. J Occup Environ Med, 42(2):136-142.

 

[3] Burchard JF et al. (1996). Biological effects of electric and magnetic fields on productivity of dairy cows. J Dairy Sci, 79(9):1549-1554.

 

[4] Chacon L (2000). 50-Hz sinusoidal magnetic field effect on in vitro pineal N-acetyltransferase activity. Electro Magnetobiol, 19:339-343.

 

[5] Crasson M et al. (2001). Daytime 50 Hz magnetic field exposure and plasma melatonin and urinary 6-sulfatoxymelatonin concentration profiles in humans. J Pineal Res, 31(3):234-241.

 

[6] Davis S et al. (2001). Residential magnetic fields, light-at-night, and nocturnal urinary 6-sulfatoxymelatonin concentration in women. Am J Epidemiol, 154(7):591-600.

 

[7] Graham C et al. (1996). Nocturnal melatonin levels in human volunteers exposed to intermittent 60 Hz magnetic-fields. Bioelectromagnetics, 17(4):263-273.

 

[8] Graham C et al. (2000b). Multi-night exposure to 60 Hz magnetic fields: effects on melatonin and its enzymatic metabolite. J Pineal Res, 28:1-8.

 

[9] Grota LJ et al. (1994). Electric-field exposure alters serum melatonin but not pineal melatonin synthesis in male-rats. Bioelectromagnetics, 15(5):427-437.

 

[10] Hackman RM, Graves HB (1981). Corticosterone levels in mice exposed to high-intensity electric fields. Behav Neural Biol, 32(2):201-213.

 

[11] Juutilainen J et al. (2000). Nocturnal 6-hydroxymelatonin sulfate excretion in female workers

exposed to magnetic fields. J Pineal Res, 28(2):97-104.

 

[12] Kurokawa Y et al. (2003a). Acute exposure to 50 Hz magnetic fields with harmonics and transient components: lack of effects on nighttime hormonal secretion in men. Bioelectromagnetics, 24(1):12-20.

 

[13] Leman ES et al. (2001). Studies of the interactions between melatonin and 2 Hz, 0.3 mT PEMF on the proliferation and invasion of human breast cancer cells. Bioelectromagnetics, 22(3):178-184.

 

[14] Levallois P et al. (2001). Effects of electric and magnetic fields from high-power lines on female urinary excretion of 6-sulfatoxymelatonin. Am J Epidemiol, 154(7):601-609.

 

[15] Liburdy RP et al. (1993). ELF magnetic fields, breast cancer, and melatonin: 60 Hz fields block melatonin's oncostatic action on ER+ breast cancer cell proliferation. J Pineal Res, 14:89-1997.

 

[16] Maresh CM et al. (1988). Exercise testing in the evaluation of human responses to powerline frequency fields. Aviat Space Environ Med, 59(12):1139-1145.

 

[17] Hackman RM, Graves HB (1981). Corticosterone levels in mice exposed to high-intensity electric fields. Behav Neural Biol, 32(2):201-213.

 

[18] Reiter RJ et al. (1988). Reduction of the nocturnal rise in pineal melatonin levels in rats exposed to 60-Hz electric fields in utero and for 23 days after birth. Life Sci, 42(22):2203-2206.

 

[19] Rogers WR et al. (1995a). Regularly scheduled, day-time, slow-onset 60 Hz electric and magnetic field exposure does not depress serum melatonin concentration in nonhuman primates.

Bioelectromagnetics, 16(Suppl 3):111-118.

 

[20] Sasser LB et al. Effect of 60 Hz electric fields on pineal melatonin during various times of the dark period. In: Project Resumes, DOE Annual Review of Research on Biological Effects of 50 and 60 Hz Electric and Magnetic Fields. Milwaukee, WI, US Department of Energy, 1991:A-24.

 

[21] Selmaoui B, Lambrozo J, Touitou Y (1997). Endocrine function in young men exposed for one night to a 50-Hz magnetic field. A circadian study of pituitary, thyroid and adrenocortical hormones. Life Sci, 61(5):473-486.

 

[22] Stevens RG (1987). Electric power use and breast cancer: a hypothesis. Am J Epidemiol, 125(4).

 

[23] Touitou Y et al. (2003). Magnetic fields and the melatonin hypothesis: a study of workers chronically exposed to 50-Hz magnetic fields. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol, 284(6):R1529-R1535.

 

[24] Warman GR et al. (2003a). Acute exposure to circularly polarized 50-Hz magnetic fields of 200- 300 microT does not affect the pattern of melatonin secretion in young men. J Clin Endocrinol Metab, 88(12):5668-5673.

 

[25] Wilson BW et al. (1981). Chronic exposure to 60 Hz electric fields: effects on pineal function in the rat. Bioelectromagnetics, 2(4):371-380.

 

[26] Wilson BW et al. (1983). Erratum. Chronic exposure to 60 Hz electric fields: Effects on pineal function in the rat. Bioelectromagnetics, 4:293.

 

[27] Yellon SM (1994). Acute 60 Hz magnetic field exposure effects on the melatonin rhytm in the pineal gland and circulation of the Djungarian hamster. J Pineal Res, 16(3):136-144.

 

 

Glossario

 

 ACTH: ormone adenocorticotropo,regola la secrezione degli steroidi da parte della ghiandola surrenale

 

 aMT6: 6-sulfatossimelatonina, rappresenta la forma finale della melatonina quando, successivamente alla metabolizzazione da parte del fegato, viene secreta nell'urina. La concentrazione di aMT6 nell'urina è correlata al livello totale di melatonina presente nel sangue.

 

Cortisolo: Ormone steroideo prodotto dalla ghiandola surrenale, la cui azione principale consiste nel controllo della glicemia. Altra funzione, ampiamente sfruttata a livello farmaceutico è l'agire in contrasto agli stati infiammatori. Tra gli effetti negativi dell'assunzione eccessiva di cortisolo si ricordano, l'inibizione della sintesi di DNA, RNA e proteine, nonché, l'aumento della concentrazione sanguigna di ione sodio e potassio.

 

FSH: ormone follicolo stimolante, nella donna influenza la maturazione follicolare, l'ovulazione e la secrezione degli ormoni sessuali. Nell'uomo è legato alla spermatogenesi ed alla sintesi del testosterone.

 

GH: ormone della crescita, noto anche come somatotropina, viene prodotto dall'ipofisi. Favorisce la sintesi proteica, l'accumulo dei carboidrati sottoforma di glicogeno e l'utilizzo delle risorse energetiche immagazzinate nella massa grassa. Gioca un ruolo fondamentale durante l'infanzia e l'adolescenza, agendo a livello di cartilagini e di accrescimento delle ossa, influenzando anche la statura dell'idividuo.

 

Ghiandola pineale: detta anche epifisi è una ghiandola endocrina le cui cellule, i pinealociti, producono la melatonina. È situata al centro del cervello, nell'estremità posteriore del terzo ventricolo.

 

Ghiandola pituitaria: detta anche ipofisi, controlla in modo diretto la funzionalità di numerosi organi tra cui la tiroide, la porzione corticale dei surreni, le ovaie e i testicoli, oltre a partecipare alla regolazione del metabolismo idrico, alla secrezione lattea e alla crescita corporea. Produce in tutto nove ormoni.

 

 LH:ormone luteinizzante. Nell'uomo regola la produzione del testosterone, stimolando in maniera indiretta la spermatogenesi. Nella donna stimola, in sinergia con la prolattina, l'ovulazione e la conversione del follicolo ovarico in corpo luteo.

 

MCF-7: linea cellulare geneticamente modificata per tumore mammario priva di attività metastatica.

 

 N-acetyl-transferasi: enzima avente varie funzioni tra le quali la sintesi della melatonina da parte della ghiandola pineale.

 

Prolattina: ormone secreto dall'ipofisi che agisce a livello di ghiandole mammarie, stimolando la proliferazione dei dotti galattofori e controllando il processo di lattazione. Risulta anche coinvolta nei tempi della pubertà e nel ciclo ovarico.

 

 Testosterone: ormone steroideo del gruppo androgeno prodotto principalmente da cellule residenti nei testicoli ed in parte minore nella corteccia surrenale. Nell'uomo è deputato allo sviluppo degli organi genitali e dei caratteri sessuali secondari, come la barba, la distribuzione dei peli, il timbro della voce e la muscolatura.

 

TSH: Tireotropina o ormone tireostimolante, ormone che regola la funzione tiroidea

 

 T3: tri-iodotironina, rappresenta la forma deiodata della tiroxina. Come per il T4, la sua azione avviene principalmente a livello di metabolismo basale attraverso la stimolazione della attività della pompa sodio-potassio. Gli ormoni tiroidei aumentano il metabolismo basale per tutti i tessuti e gli organi tranne il cervello, la milza e le gonadi.

 

T4: tiroxina, rappresenta il principale ormone prodotto dalla ghiandola tiroidea. Si lega a proteine sieriche quali la globulina e l'albumina. Influenza molteplici processi a livello metabolico e fisiologico. È un ormone la cui secrezione varia in modo estremamente sensibile in presenza di patologie tiroidee, elevate concentrazioni le si riscontrano nell'ipertiroidismo.