Cobalto amico e nemico
Il Cobalto è l’elemento numero 27 della tavola periodica ed il suo simbolo è Co. È un elemento ferromagnetico di colore argenteo molto duro. In natura spesso si trova legato al Rame e mai puro. Il suo nome deriva dal Tedesco antico kobold, che significa “goblin”.
Nell’industria viene utilizzato per creare pigmenti, il famoso blu cobalto, magneti e leghe alta resistenza meccanica e alle alte temperature come turbine per aerei, punte per trapani ed altri utensili industriali.
Per i mammiferi è importante e ne vengono assunte giornalmente piccole quantità con la dieta, da alimenti di origine animale in particolare dal fegato.
La cobalamina o vitamina B12 è fondamentale per la conversione da metilmalonil-CoA a Succinil-CoA tramite l’enzima metilmalonil-CoA mutasi e per la sintesi dei 2-desossiribonucleotidi.
È inoltre fondamentale per la trasformazione da omocisteina a metionina nella sua forma metilata.
Carenze di vitamina B12 possono dare luogo ad anemie megaloblastiche.
L’intossicazione da cobalto è un evento raro ed interessa in particolare i soggetti esposti in ambito lavorativo, quali:
* -operatori nell’ambito siderurgico e metallurgico
** -artigiani del vetro(Murano)
Le intossicazioni accidentali sono perlopiù correlate a consumi di grandi quantità di cibo contenenti Cobalto come residuo di lavorazioni alimentari, ad esempio la birra.
In letteratura si descrivono intossicazioni da cobalto con sindromi neurologiche, alterazione cardiovascolare e polmoniti interstiziali.
In Medicina viene utilizzato con diversi scopi:
-L’isotopo Co-60 viene utlizzato per la radioterapia emettendo raggi gamma con un’energia tra 1.17MeV e 1.33MeV. Il suo utilizzo sta cadendo in disuso, preferendo gli acceleratori lineari, poiché il Cobalto metallico ha il difetto di sbriciolarsi in finissima polvere molto difficile da eliminare ed isolare.
-In lega con Cromo e Molibdeno viene utilizzato per forgiare protesi dentarie adatte a soggetti allergici al Nickel e protesi totali metallo-metallo dell’articolazione coxofemorale e del ginocchio,in quanto estremamente leggero e resistente alla corrosione.
Una delle leghe più famose è la Vitallium® che è composta per il 60% da Cobalto, per il 20% Cromo, 5% Molibdeno, 15% altro.
Recentemente sono state indagate le eventuali ricadute in relazione all’utilizzo di queste protesi e agli elevati livelli sierici di Cobalto che ne conseguono.
Effetti a lungo termine delle protesi in lega Co-Cr.
La lunga durata delle protesi metallo-metallo permette osservazioni a medio-lungo termine degli effetti del rilascio di ioni da parte delle protesi.
Lo stress meccanico e l’azione dei fluidi corporei provoca un rilascio di ioni da parte della lega protesica. Le osservazioni seguenti verteranno sui possibili effetti dell’aumento della concentrazione di ioni metallici all’interno dell’organismo a lungo termine.
Prendiamo ora in considerazione alcuni studi che prendono in considerazione i rischi cobalto correlati.
Il cobaltismo
In uno studio effettuato nel Settembre 2010 negli USA1 si è cercato di mettere in evidenza la correlazione fra la comparsa di una particolare sintomatologia con l’aumento del cobalto sierico susseguente all’innesto di protesi metallo-metallo. La sintomatologia è ampia e include: tinniti, sordità, vertigini, alterazioni visive, rashes ipotiroidismo, tremori, dispnea sotto sforzo, demenza, alterazioni dell’umore, insufficienza cardiaca, polineuropatia periferica. Lo studio ha dimostrato che i pazienti con livelli superiori a 7µg/L presentano più frequentemente alterazioni neurologiche e cardiache; inoltre i ricercatori consigliano la sostituzione della protesi nei pazienti con livelli sierici superiori ai 20µg/L.
Lo studio afferma che la maggior parte della comunità medica non è informata sugli effetti del cobaltismo. Questo ci fa dedurre che sia opportuno indagare in maniera più approfondita sugli effetti a lungo termine di questo metallo nell’organismo.
Cobalto e stress ossidativo
In un recente, Luglio 2010, studio canadese2 si evidenzia come a distanza di un anno dall’intervento protesico si abbia un aumento significativo della concentrazione ematica di Cobalto( da 12nmol/L a 38nmol/L) e Cromo( da 24 a 53nmol/L) seguito poi da un plateu nei successivi quattro anni.
Nello studio vengono inoltre studiate le attività di diversi enzimi con funzione anti ROS come la catalasi, glutatione perossidasi, superossido dismutasi. Gli enzimi hanno diminuito la loro attività nei primi 2 anni per poi ritornare ai livelli precendenti l’impianto protesico.
Lo studio ha determinato che lo stress ossidativo dato dall’aumento del Cobalto circolante non è significativo, anche se effettivamente il Cobalto porta ad un decremento globale dell’attività della Catalasi a lungo termine anche se con effeti a lungo termine ancora da investigare in futuro.
Lo studio ha tratto spunto da precedenti studi, Visuri et al, in cui si discuteva del possibile ruolo procancerogeno per tumori ematopoietici delle protesi metallo-metallo. Studi più ampi e metanalisi hanno escluso questa ipotesi. Attualmente sono in corso studi di coorte e follow up.
Cobalto e immunodepressione
In un ulteriore studio svizzero3 , si descrivono gli effetti del Co2+ sul sistema immunitario. Attualmente si sta discutendo del ruolo del Co2+ nell’inibizione del canale protonico Hv1 dei neutrofili che sostiene la produzione di superossido. I ricercatori hanno dimostrato in vitro come a concentrazioni molto elevate, circa 100µmol/L di Co2+, l’Hv1 abbia un’attività ridotta di circa sette volte. Questa inibizione può probabilmente, anche con dosi minori, alterare quella che è la difesa antimicrobica da parte del nostro organismo, facendo aumentare le infezioni. L’effetto è stato studiato più dettagliamente nel confronto delle infezioni da Stafilococco aureus in cui si è visto che effettivamente l’attività antimicrobica è ridotta e questo può predisporre ad infezioni i soggetti portatori di protesi metallo-metallo.
Cobalto e infiammazione
In un ulteriore studio4 si descrivono gli effetti attivanti del Cobalto sul sistema immunitario.
Lo studio ha messo in evidenza che all’aumento di concentrazione degli ioni Cobalto in diversi epiteli corrisponda un aumento aumento della secrezione di citochine pro infiammatorie come IL-8 e MCP-1. Il tessuto più interessato da questo aumento di secrezione di IL-8 e MCP-1 rispettivamente di 16 e 7 volte rispetto alla secrezione basale.
Nel tratto gastro enterico l’aumento è ancora significativo di circa 6 e 4 volte nell’epitelio del colon e circa 4 e 3 volte nell’epitelio gastrico. L’aumento è alto anche nell’epitelio respiratorio delle piccole vie aeree con valori 8 volte (IL-8) e 4 volte (MCP-1). Al contrario negli alveoli non si riscontrano aumenti significativi.
Conclusioni
Il cobaltismo iatrogeno è un problema solo recentemente preso in considerazione. Tutti gli studi che abbiamo riportato sono molto recenti e questo ci fa notare come gli effetti a lungo termine siano, probabilmente, ancora in gran parte sconosciuti.
Tuttavia considerando la sempre maggior diffusione della chirurgia protesica totale d’anca e altre protesi ortopediche, dato l’aumento dell’età media della popolazione, e l’utilizzo delle protesi metallo-metallo anche in pazienti giovani, con finalità semi-permanente, pensiamo che
sia di notevole interesse clinico approfondire la correlazione tra il cobaltismo iatrogeno e
le sue eventuali conseguenze a lungo termine.
Andrea Bersano e Simone De Vivo
Bibliografia
Descrizione generale del cobalto e dei suoi effetti Wikipedia Inglese
1 Arthroprosthetic cobaltism: identification of the at-risk patient
2 Significance of Elevated Blood Metal Ion Levels in Patients with Metal-on-Metal Prostheses: An Evaluation of Oxidative Stress Markers
3 The potential role of cobalt ions released from metal prosthesis on the inhibition of Hv1 proton channels and the decrease in Staphyloccocus epidermidis killing by human neutrophils
4 Cobalt ions induce chemokine secretion in a variety of systemic cell lines.
