Approccio metabolomico per la caratterizzazione del profilo urinario di lavoratori esposti in un’industria del comparto metallurgico tramite spettroscopia NMR: uno studio pilota.

Introduzione Il comparto industriale della carpenteria metallica prevede mansioni di impiego come cui taglio, piegatura, saldatura, verniciatura e zincatura di semilavorati metallici. Pertanto, i lavoratori operanti in tale settore risultano potenzialmente esposti a differenti categorie di sostanze pericolose: dai fumi di saldatura ai composti organici volatili (VOC). A tal riguardo lo scopo di questo studio è stato quello di valutare il profilo metabolomico urinario di lavoratori impiegati in differenti settori di un’azienda ponendolo in relazione con i complessi scenari di esposizione possibili. La ricerca ha coinvolto 40 soggetti del comparto saldature e 13 soggetti del comparto verniciatura; in confronto con 24 volontari sani esterni all’azienda costituenti il gruppo di controllo. Materiali e Metodi Da ciascun campione di urina, raccolto nel mezzo della settimana al termine del turno lavorativo, è stata prelevata un’aliquota di 1200 µL. I campioni sono stati centrifugati a 11,000 rpm per 15 min ad una temperatura di 4°C, successivamente a 1000 µL di surnatante sono stati aggiunti 100 µL di TSP (acido 3- trimetilsilil-propionico-2,2,3,3-d4) come standard interno, ed il pH è stato portato a pH 7 attraverso piccole aggiunte di NaOH o HCl. Infine 700 µL del campione sono stati trasferiti in cryovials e conservati a -80°C fino al giorno dell’analisi tramite spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR). Per ciascun campione è stato registrato lo spettro monodimensionale del protone ( 1 H-NMR) in aggiunta ad esperimenti bidimensionali di tipo omonucleare 1 H- 1 H (TOCSY), ed eteronucleare 1 H- 13 C (HSQC, HMBC). Risultati e discussione Dall’analisi degli spettri sono stati identificati e quantificati 35 metaboliti appartenenti a differenti classi chimiche quali acidi organici, amminoacidi lineari e ramificati ed ammine. Sulla matrice dei dati ottenuti in concentrazione e normalizzati per i valori di Creatinina urinaria, è stata poi effettuata un’analisi statistica multivariata, tramite la realizzazione di modelli PLS (Partial Least Squares regression), ed univariata allo scopo di individuare i metaboliti significativi per ciascun gruppo di lavoratori rispetto al gruppo di controllo. I profili metabolici caratterizzanti ciascuno dei due gruppi di lavoratori reclutati, risultano analoghi: le concentrazioni urinarie di metaboliti appartenenti ai pathways di purine (Ipoxantina) e pirimidine (Pseudouridina) così come quelli coinvolti nel pathway della Glicina-Serina-Treonina (glicina, taurina, colina) sono significativamente più alti nei lavoratori rispetto ai controlli. In accordo con dati di letteratura [1] tale aumento può essere correlato ad un incremento di specie reattive dell’ossigeno (ROS) mediatrici di danno ossidativo a carico dell’organismo e conseguenza diretta dell’esposizione. In aggiunta, al danno ossidativo, può essere collegato anche l’incremento della concentrazione di Metilguanidina, metabolita sintetizzato nei perossisomi epatici, e spesso associato al danno tissutale; nonché di creatina, essendo i ROS responsabili dell’inibizione dell’enzima creatin-chinasi, coinvolto nella trasformazione della creatina in creatinina. Conclusioni Nonostante si tratti di uno studio pilota, l’analisi effettuata mette in luce l’alterazione di diversi pathways metabolici nei lavoratori rispetto al gruppo di controllo suggerendo una probabile influenza dell’esposizione sul metabolismo epatico. L’approccio metabolomico descritto è dunque in grado di fornire informazioni utili su alterazioni metaboliche nel caso di esposizione a miscele complesse anche quando l’esposizione è ben al di sotto dei valori limite di soglia imposti dalla vigente legislatura.