Accertare le conseguenze di piccole dosi di radiazioni sul cuore

Magari non ce ne accorgiamo, ma il nostro corpo è costantemente colpito da radiazioni. Una parte di queste consiste in quella che comunemente viene chiamata "esposizione di fondo". Nel corso della loro vita gli europei sono esposti a una media di 2 400 µSv (microsievert) l'anno. Circa l'80 % di queste radiazioni sono naturali e hanno conseguenze molto limitate sulla nostra salute. Altre, come quelle emesse dai telefoni cellulari, sono state oggetto di discussione per anni poiché si sospetta che l'uso assiduo di questi dispositivi faccia aumentare il rischio di cancro.

Tra le altri fonti non naturali di radiazioni ci sono il lavoro negli impianti di energia nucleare, l'imaging medico e le tecnologie per la terapia con radiazioni. Anche se sono essenziali per la diagnosi e la cura, i raggi X e le scansioni CT devono essere usati con parsimonia. Ogni volta che il corpo di un paziente viene scannerizzato per osservare una frattura o un tumore o, nel caso delle cure per il cancro, viene sottoposto a radiazioni, ci possono essere vari livelli di conseguenze sulla salute.

Cosa sappiamo esattamente riguardo a queste conseguenze? Gli esperti concordano sul fatto che il rischio reale legato alle radiazioni varia da una parte all'altra del corpo. Le radiazioni ad alto dosaggio provocano il cancro, ma recentemente si sta conducendo più ricerca sulle malattie cardiache provocate dalle radiazioni (Radiation-induced heart disease o RIHD).

Il progetto PROCARDIO ("Cardiovascular risk from exposure to low-dose and low-dose-rate ionising radiation"), finanziato dall'UE, che ha coinvolto partecipanti di Europa, Stati Uniti e Giappone, sarà fondamentale in questa ricerca per capire l'impatto delle radiazioni sul cuore umano. Si tratta anche di un tipo di scienza veramente singolare che, a differenza della ricerca svolta in precedenza, coinvolge ricercatori che hanno deciso di esaminare l'impatto dell'esposizione a basso dosaggio mettendo in dubbio i preconcetti e gettando nuova luce su risultati contraddittori.

Il prof. Mike Atkinson, direttore dell'Istituto di biologia delle radiazioni in Germania e coordinatore di PROCARDIO, ci ha parlato dei risultati ottenuti finora dal suo team.

Quali sono i principali obiettivi del progetto?

Il prof. Mike Atkinson: PROCARDIO è stato ideato per risolvere un problema molto specifico nella protezione dalle radiazioni. Sappiamo che alti dosaggi di radiazioni, come quelle che si ricevono nel corso delle cure per il cancro o che provengono dalla detonazione di una bomba atomica, danneggiano il cuore umano. Ci preoccupa però il fatto che anche dosi molto più piccole, come quelle che si ricevono quando si lavora in un ambiente nucleare o quelle causate da imaging medico come le scansioni CT, potrebbero danneggiare il cuore. Se così fosse, dovremmo modificare le pratiche cliniche e i limiti per le radiazioni sul posto di lavoro in modo da avere una protezione adeguata.

Sfortunatamente, le prove epidemiologiche di un effetto sul cuore a questi bassi dosaggi danno risultati contraddittori. Una delle ragioni principali della mancanza di un consenso risiede nel modo in cui si prevedono gli effetti a bassi dosaggi. Si fa infatti sulla base dell'estrapolazione di prove raccolte ad alti dosaggi quando gli effetti sono facili da identificare. Anche se potrebbe essere vero che gli effetti diminuiscono in modo lineare con il diminuire del dosaggio, potrebbe essere vero anche che c'è una soglia al di sotto della quale non ci sono danni o che dosi più basse sono più nocive di quanto si possa dedurre da una reazione lineare al dosaggio. Solo capendo i meccanismi biologici dell'azione delle radiazioni sul cuore possiamo ricostruire la corretta relazione tra il dosaggio e l'effetto, necessaria per estrapolare le conseguenze di dosaggi bassi.

Cosa c'è di nuovo o innovativo nell'approccio di questo progetto?

La nostra conoscenza degli effetti cardiovascolari delle radiazioni è caratterizzata dall'esperienza di osservazioni fatte a dosaggi molto alti, quasi letali. In questi casi predominano il danno ai tessuti e la morte cellulare, che fanno si che il cuore smetta di funzionare a causa della distruzione di funzioni vitali o di forti reazioni infiammatorie legate al danno subito.

In PROCARDIO ci siamo liberati di questi preconcetti e abbiamo cominciato dall'inizio, senza fare supposizioni sui meccanismi che si innescano a dosaggi alti. Abbiamo formulato una serie di nuove ipotesi per spiegare gli effetti delle radiazioni a bassi dosaggi, tassi a basso dosaggio (esposizioni acute rispetto a esposizioni croniche), gli effetti di diverse qualità di radiazioni (per es. fotoni rispetto a ioni pesanti) e tipi di cellule coinvolte direttamente o indirettamente nella reazione ai traumi provocati dalle radiazioni. Allo stesso tempo, abbiamo unito le forze con un grande studio epidemiologico finanziato dall'UE sui sopravvissuti al cancro infantile. Questo ci ha permesso di raccogliere nuovi dati epidemiologici sugli effetti a lungo termine della radioterapia per il cancro e di usare questi dati per testare le nostre ipotesi.

Quali sono state le maggiori difficoltà incontrate e come sono state risolte?

La diversità di attività ha comportato che dovessimo mettere insieme un team di ricerca altamente interdisciplinare, molti dei membri del quale non avevano esperienza di ricerca cardiovascolare. Questo è stato risolto reclutando un consiglio scientifico internazionale guidato da uno dei più importanti cardiologi degli Stati Uniti. Un'altra grande difficoltà era la mancanza di strutture sperimentali per lo studio degli effetti cronici delle radiazioni. Per questo abbiamo stretto un'alleanza strategica con l'Istituto di scienze ambientali, Rokkasho, in Giappone, in una delle prime collaborazioni Europa-Giappone per la ricerca sulle radiazioni. Il piano del nostro progetto comprendeva un progetto associato (CEREBRAD) per studiare i rischi provenienti dall'esposizione alle radiazioni sul cervello. Associare due grandi progetti è stato un compito complesso, ma abbiamo lavorato molto per mantenere e sviluppare i legami tra i due progetti, conducendo per esempio sessioni scientifiche congiunte, organizzando attività comuni di formazione e istruzione e condividendo tecnologie e risultati. Siamo tutti molto orgogliosi del fatto che i due progetti sono cresciuti insieme, ispirandosi a vicenda in modo inaspettato.

Siete soddisfatti dei risultati del progetto finora?

Anche se è un po' presto per giudicare i risultati generali del progetto, abbiamo già fatto una serie di interessanti progressi scientifici grazie a PROCARDIO che hanno cambiato il modo di vedere gli effetti cardiovascolari delle radiazioni. Per esempio, mostriamo le conseguenze delle radiazioni a basso dosaggio su due tipi diversi di cellule, la cellula endoteliale vascolare (una cellula del rivestimento dei vasi sanguigni) e il cardiomiocita (una cellula del muscolo contrattile del cuore). Un'altra conseguenza immediata del lavoro è che abbiamo identificato il ruolo dei mitocondri (struttura sub cellulare che produce energia) come il luogo principale del danno. Le nostre attività biomatematiche hanno prodotto tutta una serie di modelli matematici che saranno usati per testare la forma della curva di reazione al dosaggio quando saranno finite le nostre attività epidemiologiche.

Quali sono i prossimi passi del progetto e dopo il suo completamento?

Alcuni membri del consorzio stanno già ricevendo finanziamenti nazionali per continuare il lavoro cominciato con PROCARDIO. Abbiamo già cominciato a riformulare nuove ipotesi per sostituire quelle che sono state confutate dal lavoro di ricerca, facendo così progredire le nostre conoscenze degli effetti delle radiazioni.

Quando e come prevedete che i pazienti potranno trarre vantaggio dalla vostra ricerca?

Possiamo già vedere l'impatto che sta avendo il nostro lavoro, poiché ci siamo rivolti specificamente alle parti interessate e ai medici per comunicare loro i possibili rischi per la salute a lungo termine di dosi anche piccole di esposizione alle radiazioni sul cuore. Questa nuova consapevolezza dei rischi per il cuore si può già vedere nella pianificazione della terapia e nelle attività di imaging, nelle quali adesso si cerca quanto più possibile di evitare che il cuore sia esposto alle radiazioni. Stiamo assitendo a un cambiamento di percezione nella comunità della radioprotezione, all'interno della quale il cuore non è più considerato un organo resistente alle radiazioni, adeguatamente protetto da una legislazione creata per la protezione dal cancro.