I FATTORI DI CONFONDIMENTO NEL TEST ALCOLIMETRICO
Bellia Marcello1, Bellia Salvatore1, Costanzo Valentina1, Bellofiore Giuseppe2
1)
2)
Dipartimento di Medicina Interna e Patologie Sistemiche – Sezione di Medicina del
Lavoro. Università di Catania
INAIL - Sede di Catania
ABSTRACT
INTRODUZIONE: Prodotto dalla fermentazione degli zuccheri, l’alcol etilico, che rappresenta una
delle più antiche e diffuse sostanze voluttuarie, è l’unico alcol adatto al consumo alimentare. Il suo
utilizzo eccessivo è causa di pericolosità sociale e per tale motivo l’OMS lo ha inserito nella lista
delle sostanze d’abuso. Il rapporto tra alcol e lavoro, già affrontato con il DPR 303/56, è stato
ulteriormente approfondito con la Legge 125/2001 che vieta la somministrazione di bevande
alcoliche nei luoghi di lavoro. La verifica di assenza di alcoldipendenza nei lavoratori viene affidata
al Medico Competente e lo strumento per i “controlli alcolimetrici nei luoghi di lavoro” viene
identificato dal D.M. 196/90 nell’etilometro.
METABOLISMO DELL’ETANOLO: L'etanolo viene assorbito dallo stomaco e dall’intestino tenue
per diffusione passiva e quindi trasportato al fegato. Dopo 15-40 minuti dalla sua assunzione
passa in circolo e viene distribuito in tutto l’organismo; il picco di assorbimento si ha entro 30-90
min. La maggior parte (circa il 90%) dell’etanolo viene metabolizzato nell'organismo, mentre una
piccola parte viene eliminato nelle urine, nel sudore e nell’aria espirata: il rapporto di alcol ematico
e aria alveolare è sempre proporzionale e relativamente costante: è pari, infatti, a 2300 a 1. Per
questo motivo analizzando l’alcol espirato si può calcolare il livello di alcolemia.
GLI ETILOMETRI E LA VALUTAZIONE DELL’ALCOLEMIA: Esistono diversi tipi di sensori
utilizzati nella valutazione dell’alcolemia, sensori a combustione catalitica, sensori a
semiconduttore specifico, sensori elettrochimici, sensori a raggi infrarossi. Vengono descritti i vari
etilometri indicando i vantaggi e gli svantaggi dei vari rilevatori.
FATTORI DI CONFONDIMENTO: Alcuni fattori, esterni ed interni all’organismo, possono
interferire sul metabolismo dell’etanolo modificandone i livelli effettivi; altri fattori possono dare
indicazioni non reali, specie falsi positivi, interferendo con la strumentazione. La conoscenza di tali
problematiche deve essere bagaglio del Medico Competente per evitare errori che possano
comportare ingiuste penalizzazioni per i lavoratori. Vengono esaminati quindi i vari fattori di
interferenza sulla farmacinetica dell’alcol nelle fasi di assorbimento, metabolizzazione ed
eliminazione dell’alcol. Vengono infine descritti i fattori che possono interferire con le misure, quali
esposizione a solventi industriali e a sostanze con spettri di assorbimento nell’infrarosso simili a
quelli dell’alcol etilico.
INTRODUZIONE
Ogni anno in Italia sono attribuibili, direttamente o indirettamente, al consumo di alcol il 10% di
tutte le malattie, il 10% di tutti i tumori, il 63% di cirrosi epatiche, il 41% degli omicidi, il 45% di tutti
gli incidenti ed il 9% delle invalidità e delle malattie croniche(1).
Secondo dati ISTAT del 2003, l’83% della popolazione italiana di età superiore ai 14 anni si
considera bevitore e circa l’11% con problemi alcol-correlati o evidente sindrome da alcoldipendenza(2).
Il consumo eccessivo di alcol è aggravato da notevole morbilità e mortalità; nel 1993 l’alcol ha
causato circa 44000 decessi, di cui 32000 nei soli uomini (11,3% di tutti i decessi). (3) In Italia
almeno 30000 persone ogni anno muoiono a causa dell’alcol per malattie, suicidi, omicidi, incidenti
stradali e domestici, infortuni in ambito lavorativo. Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità
1
(OMS) i costi annuali, sociali e sanitari sono pari al 2-5% del prodotto interno lordo di ogni Paese(4).
In Italia il consumo di alcol pro capite ha subito una notevole riduzione nel corso degli anni. Infatti
dai 13,9 l/anno del 1980 si è passati ai 7,6 l/anno del 2003, anche se sembra diminuire l’età di
avvio al bere. (5)
È importante osservare che di tutti i decessi attribuibili all’alcol, una quota pari al 74% è dovuta a
bassi (<50 g/die) o medi (50-100 g/die) consumi. Non bisogna quindi rivolgere la nostra attenzione
solo su coloro che consumano elevate quantità di alcol, ma anche su coloro che consumano
quantità considerate a basso rischio o innocue.
Per combattere gli effetti deleteri dell’abuso di alcol sono state emanate in Italia diverse normative
operanti sia in ambito sociale che lavorativo.
In campo lavorativo bisogna aspettare il D.P.R. 303/56 perché venga vietata la somministrazione
di alcolici in azienda e il 1970 (legge 300) perché fosse introdotta l’inidoneità in caso di alcolismo,
anche se solo per alcune professioni. Il 1988 è l’anno in cui vengono fissati un tasso alcolemico
massimo per la guida (D.M. del 10 agosto) e l’obbligo di indicazione della gradazione sull’etichetta
(D.M. 438). Due anni dopo viene introdotto l’etilometro per l’accertamento dello stato di ebbrezza
(Legge 190), viene istituito il Servizio Centrale per le Tossicodipendenze (Legge 162) e il primo
regolamento per la pubblicità di superalcolici su radio e Tv (Legge 223).
Il 2001 è l’anno più importante in tema legislativo, con l’emanazione della Legge numero 125
(Legge quadro su alcool e problemi alcool correlati)(6), in cui vengono perfezionate le norme
precedenti, con un’impostazione volta a proteggere la società dalle conseguenze dell’abuso di
bevande alcoliche, con interventi mirati in tema di salute, prevenzione e terapia e una particolare
attenzione al mondo del lavoro.
Esistono, inoltre, in ambito lavorativo, interazioni tra alcol ed altri fattori di rischio lavorativi e
voluttuari che aggravano gli effetti nocivi di entrambi(7).
L’ultima normativa in ordine di tempo è il D.Lgs 81/2008 che all’articolo 41, comma 4, specifica che
le visite mediche preventive e periodiche “...sono altresì finalizzate alla verifica di assenza di
condizioni di alcol dipendenza e di assunzione di sostanze psicotrope e stupefacenti”(8),
coinvolgendo il Medico Competente nella valutazione della diffusione di alcoldipendenza nel
mondo del lavoro.
Il nostro lavoro vuole essere un contributo per una maggiore comprensione della problematica e
sulle possibili interferenze di fattori lavorativi ex extralavorativi sulle correttezza e adeguatezza di
un accertamento sanzionabile.
METABOLISMO
L'etanolo è un alcol a catena corta, la cui formula bruta è CH3CH2OH. A temperatura ambiente si
presenta come un liquido incolore dall'odore caratteristico. È tendenzialmente volatile ed
estremamente infiammabile e completamente solubile in solventi polari e apolari ed in acqua la cui
molecola mostra una buona affinità per le strutture lipidiche; è in grado, infatti di attraversare le
membrane cellulari, la placenta e la barriera ematoencefalica, qualità che gli conferisce la capacità
di espletare effetti a livello del SNC.
L’assorbimento dell’alcol avviene esclusivamente per via orale, per assunzione volontaria o
accidentale. L'etanolo, dopo essere stato ingerito, viene rapidamente assorbito dallo stomaco e
dall’intestino tenue per diffusione passiva e quindi trasportato al fegato attraverso la vena porta e
la mesenterica superiore. Dopo 15-40 minuti dalla sua assunzione passa in circolo e viene quindi
distribuito in tutto l’organismo; il picco di assorbimento si ha entro 30-90 min. (9)
Una piccola quota (3-10%) sarà eliminata tramite i polmoni e i reni, la restante (circa il 90%) viene
metabolizzata dalla mucosa gastrica e dal fegato in acetaldeide, una sostanza molto tossica che,
se non completamente smaltita, qui si accumula, determinando i danni maggiori. (9-10-11)
Le principali vie di metabolizzazione sono rappresentate dalla mucosa del primo tratto
dell’apparato digerente dove è presente, particolarmente a livello gastrico, una alcol deidrogenasi
del tutto simile a quella epatica, e successivamente dal fegato, principale organo deputato al suo
metabolismo; l’effetto di primo passaggio che avviene mediante l’ADH, sia gastrica che epatica,
rende ragione del fatto che i livelli ematici di etanolo assunto per via orale siano significativamente
più bassi di quelli osservati dopo infusione endovenosa. (12)
2
La quota di alcol assorbita arriva al fegato dove viene metabolizzata da tre sistemi enzimatici
diversi: alcol deidrogenasi (ADH), aldeide deidrogenasi (ALDH) e catalasi.
Il prodotto intermedio dell’ADH, l’acetaldeide, è un composto altamente reattivo che forma
complessi con proteine tissutali, causando una compromissione delle funzioni associate alle
proteine stesse. Questa acetaldeide persiste per giorni, dopo l'eliminazione di etanolo e può
essere sperimentalmente utilizzato per determinare il consumo. (13)
Le principali vie di eliminazione dell’alcol etilico sono la via renale e polmonare. Il 5-10% viene
infatti eliminato come etanolo da reni e polmoni ma lo si può ritrovare in vari liquidi organici
(lacrime, sudore, latte, bile, saliva, succhi gastrici,) il rimanente viene metabolizzato a livello
gastrico ed epatico.
Sembra che un apporto continuo di elevate quantità di alcol possa indurre una tolleranza, definita
come una risposta comportamentale o fisiologica ridotta alla stessa dose di etanolo; questo
fenomeno, presente nei bevitori cronici, è dovuto alla induzione di quegli enzimi che metabolizzano
l’alcol. Alla tolleranza segue ben presto la dipendenza fisica, una condizione caratterizzata dalla
comparsa di una sindrome di astinenza. Questo fenomeno è dovuto ad un meccanismo di
adattamento recettoriale. (14)
FATTORI CONDIZIONANTI IL METABOLISMO ALCOLICO
Il metabolismo dell’alcol dipende da diversi fattori quali il tipo di bevanda ingerita e la sua
concentrazione alcolica, il sesso, l’età, l’assunzione a meno di cibo.
L’alcool si dissolve in tutto il compartimento d’acqua corporeo che rappresenta il suo volume di
distribuzione. L’acqua corporea dipende dall’età, dal peso e dal sesso ed è quindi maggiore negli
uomini che nelle donne, generalmente le donne hanno una minore concentrazione di acqua
corporea rispetto agli uomini a parità di peso corporeo, cosicché le donne, a seguito
dell’assunzione della stessa quantità di alcol, hanno una maggiore concentrazione ematica.
La presenza di cibo nello stomaco riduce la velocità di svuotamento e quindi riduce anche
l’assorbimento di etanolo, considerato che il maggiore assorbimento si verifica a livello intestinale.
Al contrario un transito accelerato, provocato sia dall’assunzione di farmaci (ranitidina) che da un
bypass gastrico, riduce la quantità di alcol metabolizzato al primo passaggio gastrico, sino al 60 %,
con un incremento significativo dell’alcolemia. (15-16-17)
Alcuni studi hanno evidenziato le differenze etniche nel metabolismo alcolico e l’influenza dei
genotipi ADH e ALDH2, a causa del loro polimorfismo funzionale e della differente prevalenza
nelle diverse popolazioni. Gli isoenzimi codificati dagli alleli polimorfici hanno delle proprietà
catalitiche differenti e potrebbero essere responsabili di influenzare la farmacocinetica alcolica. (1819-20-21-22)
Un altro fattore che influenza il tasso alcolemico è la presenza di tessuto adiposo (grasso). Infatti si
è notato che negli individui più grassi, a parità di alcool ingerito e di peso corporeo hanno un livello
di alcolemia maggiore rispetto ad uno più magro. Questo perché il grasso occupa spazio e quindi
si ha meno acqua in corpo e l’alcol quindi è più concentrato.
I fattori che influenzano la velocità di assorbimento, quindi, sono prevalentemente i seguenti:
• Tipo di bevanda alcolica: il passaggio nel sangue è tanto più rapido quanto più l’alcol è
concentrato (max. tra il 15% e il 30%).
• Modalità di assunzione: l’alcolemia è più bassa in dosi frazionate nel tempo.
• Presenza di cibo nello stomaco: a stomaco vuoto l’assorbimento è più rapido.
• Tipo di cibo consumato: alimenti contenenti grassi, specie il latte e derivati, rallentano
l’assorbimento dell’alcol.
• Condizioni della mucosa gastrointestinale: processi infiammatori accelerano l’assorbimento
dell’etanolo.
• Poliformismo genetico.
ALCOLEMIA E MARKERS D’ABUSO
Il Laboratorio mette oggi a disposizione del clinico vari esami che, se opportunamente valutati,
3
possono consentire di:
1 - individuare con certezza i forti bevitori;
2 - controllare se un alcolista in terapia si mantiene astemio;
3 - riconoscere le epatopatie di origine alcolica (ALD) dalle altre (NALD);
4 - in corso di epatopatia alcolica, valutare lo stadio della malattia.
I marcatori storicamente più utilizzati, per le varie finalità, possono essere suddivisi in marcatori di
consumo e marcatori di danno. Vengono di seguito indicati alcuni i marcatori più utilizzati nella
normale pratica clinica.
INDICATORI DI CONSUMO
Acetaldeide e suoi addotti
L’acetaldeide è il primo prodotto dell’ossidazione dell’etanolo, ma la sua emivita è troppo breve per
essere utile come marcatore del consumo di alcol. L’acetaldeide è però capace di formare degli
addotti con alcune proteine del sangue, quali emoglobina, albumina, lipoproteine, che persistono
per circa due settimane; tali prodotti sono presenti nei consumatori di alcol, ma non negli astemi.
Alcolemia
L’alcolemia (detta anche tasso alcolico) è la concentrazione di alcool presente nel sangue
conseguente alla sua assunzione. Si misura in g/l e la minima quantità dosabile è 0,1 g/l.
L’alcolemia è l’unico test diagnostico atto a stabilire se una persona, al momento del prelievo, è
sobria o meno. Data la velocità di metabolizzazione ed eliminazione dell’alcol, il riferimento
temporale è necessario.
Alcoluria
L’etanolo urinario non è un buon indicatore per valutare lo stato di ebrezza, data l’estrema
variabilità della concentrazione, a parità di assunzione. L’etanolo persiste in circolo per circa 6 ore
e si ritrova nelle urine fino a 12 ore dopo l’assunzione. La maggiore permanenza dell’etanolo nelle
urine, rispetto al sangue, lo rende utile per monitorare l’astinenza.
FAEEs
Anche la concentrazione ematica degli esteri etilici degli acidi grassi (FAEEs), restando elevata
anche 24 h dopo una forte assunzione di etanolo, può essere considerata un buon marcatore di
consumo alcolico recente. Tuttavia anche questo analita presenta a tutt’oggi difficoltà
metodologiche per l’utilizzo in routine, vista la necessità di metodi cromatografici (23-24).
Transferrina desialata (CDT)
In questi ultimi anni, ha suscitato molto interesse l’introduzione nella diagnostica biochimica di un
nuovo indicatore che sembra soddisfare i criteri elencati in precedenza più dei marcatori classici.
Si tratta della transferrina desialata o CDT (Carbohydrate-Deficient Transferrin) i cui livelli serici
risultano aumentati in caso di consumo elevato di alcol.
Diversi studi hanno indicato che consumi > 50-80 g Etanolo/die per almeno una settimana
inducono un innalzamento dei livelli di CDT nella maggioranza dei pazienti esaminati. Durante
l’astinenza alcolica la CDT mostra un t1/2 di circa 15 giorni. È stato riscontrato che il valore di CDT
in individui non bevitori è più alto nelle donne (fino a 26 U/L) che negli uomini (fino a 20 U/L).
La CDT ha una sensibilità diagnostica dell’82%, ed una specificità del 97%. (25)
Nel dosaggio della CDT si riscontrano pochi casi di falsi positivi, soprattutto in pazienti con grave
insufficienza epatica (cirrosi da epatite cronica attiva o cirrosi primaria delle vie biliari). Altre cause
di falsa positività possono essere i pazienti ed il 25% dei portatori sani della sindrome CDG
(carbohydrate - deficient-glycoprotein syndrome), oltre ai pazienti con una variante D,
geneticamente rara, della Transferrina. (26)
INDICATORI DI DANNO
Gamma-glutamil-transpeptidasi (GGT)
La GGT è un enzima di membrana presente in moltissimi organi quali rene, pancreas, ghiandole
mammarie, fegato, intestino, polmone, milza, tiroide, midollo osseo.
Questo enzima è legato soprattutto al fegato piuttosto che ad altri organi o tessuti. Aumenti di
attività della GGT serica possono essere dovuti a stasi biliare, a tumori del fegato, all’assunzione di
induttori epatici quali farmaci (fenobarbital o difenil-idantoina) e alcol. In mancanza di altri dati
diagnostici, una GGT elevata deve far sospettare un caso di alcolismo. Questo enzima è
4
particolarmente utile per seguire l’astinenza di un alcolista in terapia di disintossicazione perché la
sua attività sierica torna nell’intervallo di normalità dopo circa 5-6 settimane di non assunzione di
alcol. Questo tempo però risulterà molto più lungo se sussiste un danno epatico. Inoltre la GGT
aumenta marcatamente nei bevitori che assumono alcol dopo un periodo di astinenza, mentre lo
stesso fenomeno non si ripete per gli astemi.
Volume corpuscolare medio
La dieta degli alcolisti cronici, basata soprattutto sull’alcol e carente di alimenti freschi, porta quasi
costantemente ad uno stato di avitaminosi. In particolare la mancanza di folati fa aumentare il
volume corpuscolare medio (MCV). Questo marcatore è quindi utile per individuare gli alcolisti
cronici, ma a causa della bassa sensibilità (37%) non può essere mai usato da solo, ma sempre
associato ad altri indici.
Transaminasi
Questi due enzimi, asparato amino tansferasi (AST) e alanino amino transferasi (ALT) sono
presenti in numerosi organi o tessuti e particolarmente nel cuore, cervello e fegato. L’aumento di
questi enzimi è sempre legato alla rottura della membrana cellulare e quindi sono correlabili al
danno epatico.
Nell’epatopatia di origine non alcolica il rapporto ASL/ALT è solitamente inferiore ad 1 mentre si
inverte, fino ad arrivare a 2 in quella di origine alcolica.
L’AST degli alcolisti, in assenza di danno epatico permanente (alcolico o non alcolico), torna
normale in 1-4 settimane. La sola AST non è però utilizzabile per individuare i forti bevitori dato
che ha una sensibilità, rispetto all’abuso di alcol, solo del 35%.
Glutammato-deidrogenasi
La glutammato deidrogenasi (GLDH) è localizzata soprattutto nel fegato anche se rene, cervello,
pancreas, polmoni e cuore ne sono abbondantemente provvisti. Dato che è localizzata nei
mitocondri, l’aumento di attività serica della GLDH è correlabile ad un danno cellulare oppure a un
processo che la coinvolge. Come indice di danno epatico è poco richiesta perché non dà più
informazioni delle attività seriche dell’AST e dell’ALT. Negli alcolisti però ha la caratteristica di
restare alta in caso di abuso continuato di alcol e di abbassarsi bruscamente con l’inizio
dell’astinenza. A 24 ore di distanza dall’ultima bevuta l’abbassamento medio di attività è del 36%.
La riduzione dell’attività di questo enzima in una situazione di astinenza forzata e controllata è
indice di alcolismo con sensibilità di circa il 90%.
L’ETILOMETRO
Tra i metodi di determinazione di assunzione di alcol un posto preminente spetta al Breath Test,
cioè al test del respiro mediante etilometro, strumento di misurazione utilizzato per determinare il
valore dell'alcool nell’aria espirata con metodi non invasivi.
Per poter misurare correttamente il livello di alcol, bisogna tenere in considerazione che il nostro
organismo assorbe tutto l’alcol ingerito dopo circa 1 ora e che questo resta in circolo per molte ore.
L’alcol, infatti, viene eliminato dal sangue con una velocità di riduzione pari a -0,15 g lˉ¹ hˉ¹. La
rimozione attraverso l’apparato respiratorio, invece, avviene con una velocità nettamente inferiore
pari a 0,087 mg lˉ¹ hˉ¹ nelle donne e 0,078 mg lˉ¹ hˉ¹ negli uomini, con una riduzione di circa 1015 ml di alcol ogni ora. (27)
La proprietà più importante dell’etanolo, per cui può essere rilevato nel respiro, è che quando il
sangue contenente l’alcol attraversa l’apparato respiratorio espelle attraverso la respirazione una
parte di esso sempre proporzionale alla quantità presente in quel momento nel sangue. Per questo
motivo analizzando la quantità di alcool etilico eliminato con la respirazione si può misurare il livello
di alcolemia.
La concentrazione dell’alcool nell’aria espirata è in rapporto all’equilibrio che si raggiunge con la
concentrazione di alcol ematico secondo la legge di Henry: “Un gas che esercita una pressione
sulla superficie di un liquido, vi entra in soluzione finché avrà raggiunto in quel liquido la stessa
pressione che esercita sopra di esso”. Di conseguenza, il vapore (contenuto nell'aria che
espiriamo) è in equilibrio con tale soluzione, e in particolare la percentuale di alcol registrata
dall'etilometro in tale vapore è proporzionale a quella contenuta nel sangue, secondo la citata
legge di Henry.
5
In pratica, dopo l’assorbimento e la distribuzione dell’alcol nel sistema ematico, il passaggio nella
circolazione polmonare determina una sua parziale eliminazione attraverso i meccanismi della
respirazione. Questo avviene in modo costante e misurabile, infatti ogni 80 mg di etanolo per 100
ml di sangue vengono emessi 35µg/100ml di etanolo nell'aria espirata. Il rapporto è stato calcolato
nella misura di 2300/1, cioè 2,3 l di aria espirata contengono tanto alcol quanto 1 ml di sangue, per
cui per determinare il tasso alcolico è sufficiente moltiplicare la quantità di etanolo nel respiro per il
fattore 2300. (28)
Ci sono molti dispositivi di misurazione dell’alcool nel respiro, che utilizzano diversi metodi di
analisi, quali sensori a celle combustibili, sensori a semiconduttori, sensori ad infrarossi (IR),
gascromatografia e misurazioni colorimetriche.
L’etilometro a celle combustibili utilizza un metodo elettrochimico in cui l’etanolo subisce una
reazione di ossidazione in acido acetico attraverso un elettrodo di superficie catalizzatore. La
reazione genera una corrente che è proporzionale alla concentrazione dell’etanolo.
I vantaggi di tale metodica sono rappresentati dalla alta specificità e dalla elevata affidabilità. Gli
svantaggi, invece, sono rappresentati dal costo elevato, da un effetto fatica della risposta con l’uso
ripetuto e la necessità di una calibrazione periodica.
L’etilometro elettronico ha un funzionamento differente da quello chimico in quanto non utilizza
una reazione chimica per la misura, ma si avvale di sensori di gas che rilevano la presenza di
alcool. I sensori usati nell’etilometro sono del tipo a semiconduttore, cioè utilizzano un
semiconduttore come elemento sensibile per la rilevazione. Il semiconduttore usato di solito negli
etilometri è l'Ossido di Stagno che fa parte dell’elemento sensibile costituito da un sottile strato di
piccolissimi granuli di biossido di stagno o di altri ossidi di elementi di transizione come zinco,
tungsteno, molibdeno. Il sensore viene portato alla temperatura di funzionamento da un elemento
riscaldante. Il semiconduttore reagisce con l’aria mettendo causando la formazione di una barriera
di potenziale, cioè una tensione che si oppone al passaggio di elettroni. In condizioni normali
questa barriera è molto alta, ma con la presenza di un gas riducente, nel nostro caso l’etanolo, si
ha una diminuzione della barriera. L’elemento sensibile ha una resistenza inversamente
proporzionale alla quantità di gas riducente, cioè più etanolo è presente nel fiato minore sarà la
barriera di potenziale.
I sensori ad infrarossi operano sul principio che le molecole di etanolo assorbono la luce ad
infrarossi a specifiche lunghezze d’onda e la quantità di radiazione infrarossa assorbita dipende
dalla concentrazione di etanolo del campione in esame.
Viene utilizzata una luce a infrarossi generata da una lampada e da filtri, con lunghezze d'onda di
3,4 m e/o 9,4 m, corrispondenti alla frequenze di vibrazione dei due gruppi chimici dell’alcol
etilico, il gruppo metile (CH3) e il gruppo alcolico (C---O). Il rivelatore genera un segnale che viene
utilizzato per calcolare la concentrazione di etanolo attraverso il sistema elettronico. Tale metodica
utilizzando un analizzatore a flusso continuo consente di monitorare la curva di concentrazione
alcoolica continua durante l’espirazione permettendo la lettura elettronica del respiro polmonare
profondo eliminando la lettura dell’alcool dalla bocca e dalle vie respiratorie superiori.
6
FATTORI DI CONFONDIMENTO NELL’USO DELL’ETILOMETRO
Il passaggio attraverso le vie aeree trasferisce dalla mucosa all’aria inspirata tutte le sostanze
volatili solubili in acqua di cui alcuni esempi sono indicati nella Tabella 1.
Tabella1: Sostanze solubili in acqua e coefficienti di solubilità (29)
Sostanza
Etano
Ciclopropano
Alotano
Benzene
Tricloroetilene
Cloroformio
Dietil etere
Toluene
Xilene
Stirene
Metilbutilchetone
Etilmetilchetone
Acetone
Butanolo
Etanolo
Coeff. Sangue
λb
0,11
0,6
3,0
7,8
9,0
10,3
13,0
15,6
31,1
51,9
127
202
245
1200
1756
Coeff. Acqua λw
Classe uso
--0,24
0,86
2,8
--3,8
12,0
2,2
2,6
4,7
111
254
395
--2134
Gas
Gas
Anestetico
Solvente
Solvente
Solvente
Anestetico
Solvente
Solvente
Solvente
solvente
Solvente
Solvente
Alcol
Alcol
Come si può vedere nella tabella l’etanolo ha una solubilità nei liquidi superiore agli altri composti
chimici considerati. Durante il respiro l’aria viene riscaldata e umidificata sottraendo calore e acqua
alla mucosa delle vie aeree superiori e medie e durante il passaggio viene trasferito anche l’alcol
che raggiunge così un equilibrio costante con il tasso ematico. (30)
Tuttavia possono esistere numerosi fattori in grado di alterare tale rapporto determinando una non
corretta corrispondenza dei due valori. Così come nel respiro possono essere presenti altre
sostanze, endogene o esogene in grado di interferire con il risultato del test.
Il requisito fondamentale per una corretta effettuazione del test è che il volume di aria espirata non
sia inferiore ad 1,5 litri e che l’espirazione sia effettuata per almeno 4 o 5 secondi. Quindi tutte
quelle patologie che riducono la compliance polmonare possono determinare l’impossibilità di una
corretta esecuzione del test.(31)
Un altro fattore che può influenzare la veridicità del test alcolimetrico è rappresentato da alcune
condizioni metaboliche quali il diabete e il digiuno protratto che portano alla produzione di corpi
chetonici i quali possono essere convertiti dal fegato in isopropanololo che, essendo un alcol,
viene rilevato dall’etilometro determinando un falso positivo. L’acetone è generalmente considerato
l’unica sostanza endogena volatile in grado di influenzare i valori di etanolo nell’aria espirata
misurata tramite etilometro. (32)
Sia nell’uomo che nella donna la presenza di cibi salati nello stomaco, rallentando lo svuotamento
gastrico, espone per un tempo maggiore l’etanolo all’azione dell’ADH gastrica, riducendo pertanto
la concentrazione ematica di alcol (BAC). (33)
Analizzando soggetti con storia di consumo di alcolici è stato visto che costoro, sviluppando una
sorta di tolleranza e quindi un accelerato metabolismo, presentano, a dosi leggere o moderate di
etanolo, una concentrazione nell’aria espirata superiore rispetto alla concentrazione ematica (forse
per un maggiore meccanismo di eliminazione dell’etanolo attraverso l’aria espirata). (14)
Studi scientifici dimostrano che alcuni H2-antagonisti quali la Cimetidina e la Ranitidina (ma non la
Famotidina), aumentano la BAC in quanto diminuiscono l’effetto di primo passaggio a livello
gastrico. In particolare la Cimetidina inibisce l’attività dell’ADH gastrico, mentre la Ranitidina
agisce soprattutto aumentando la velocità di svuotamento gastrico. L’inibizione dell’Effetto d Primo
Passaggio può raggiungere valori considerevoli (fino al 60%) determinando un aumento della BAC
7
tale da produrre alterazioni psicomotorie sovrapponibili a quelle che si avrebbero con dosi maggiori
di alcol in assenza del farmaco. (16)
Molte sostanze presenti soprattutto in ambienti di lavoro, lacche, vernici, benzina, celluloide ed
alcuni detergenti, possono generare false positività.. L’iperventilazione o l’esercizio fisico svolti
subito prima di eseguire un test alcolimetrico, potrebbero invece abbassare i livelli di alcol nell’aria
espirata. Alcune ricerche dimostrano infatti che il tasso alcolimetrico dei soggetti sottoposti allo
studio diminuiva del 11-14% dopo avere effettuato una rampa di scale, e addirittura dal 22 al 25%
dopo averlo fatto per due volte. Un’altro studio ha messo in evidenza una riduzione dei valori
registrati dalla macchina del 15% ca. dopo una lunga iperventilazione. (34)
Come detto in precedenza il principio di funzionamento degli etilometri a infrarossi si basa
sull’assorbimento in specifiche frequenze (3,4 µm e/o 9,4 µm) di risonanza del gruppo metile e
alcolico. Tutte le sostanze presenti nel respiro ed in possesso di questi due gruppi possono
dunque interferire con una corretta lettura dello strumento.
L’assorbimento alla frequenza di 3,4 µm corrisponde ad una vibrazione asimmetrica di stretching
del gruppo metile (C-H), (Fig. 1). L’assorbimento alla frequenza di 9,4 µm corrisponde, invece, ad
una vibrazione asimmetrica di stretching del gruppo alcolico (C-O-H), (Fig. 2). Ambedue i tipi di
legami vengono generati tramite l’uso degli orbitali ibridizzati sp3 del carbonio. (35)
Gli etilometri ad infrarossi con lettura a doppia banda di assorbimento hanno minori possibilità di
errore in quanto possono interferire nella misura solo quelle sostanze in possesso di ambedue i
gruppi funzionali o di gruppi con frequenza di risonanza simile. Tra queste troviamo alcoli, eteri,
esteri e alcuni solventi di rilevanza occupazionale.
Tra le sostanze in grado di amplificare i risultati dei test alcolimetrici troviamo il Metil-t-butil etere
(MTBE), additivo dei carburanti per autoveicoli, presente in alcuni ambienti lavorativi come le
raffinerie. Un’ esposizione a valori di MTBE compresi fra 0 e 36 mg/l può determinare un falso
positivo per gli etilometri chimici a causa di un aumento del post-lettura dell’etanolo da parte dello
strumento. Con gli etilometri ad infrarossi si rileva un falso positivo per valori di MTBE compresi tra
36 e 72 mg/l, sempre in presenza di etanolo. (36)
Fig. 1: Gruppo metilico.
Fig. 2: Gruppo alcolico.
Altra sostanza in grado di determinare un falso positivo è il Dimetilsolfossido (DMSO), solvente
usato in chimica organica ed in farmaceutica per le sue capacità di trasporto di farmaci all’interno
dei sistemi biologici senza danneggiarli; il DMSO è inoltre un anestetico locale e un
antinfiammatorio. In effetti la vibrazione asimmetrica di stretching si verifica a livello del gruppo
solfossido, (S=O) e non alcolico (C-O), ma le frequenze vibrazionali coincidono. (Fig. 3)
Figura 3: Dimetilsulfossido.
8
Altri composti in grado che possono interferire dando falsi positivi al test alcolimetrico sono gli eteri
e gli esteri che posseggono entrambi i gruppi funzionali valutati nel campo dell’infrarosso. (Fig. 4-5)
Figura 4: Gruppo funzionale eteri.
Figura 5: Gruppo funzionale esteri.
Tra questi troviamo diversi aromatizzanti utilizzati nell’industria alimentari e notevolmente diffusi,
quali ad esempio: etile formiato (rum), metil butanoato (mela), propil acetato (pera) e pentil acetato
(banana). (Fig. 6)
Figura 6: Aromatizzanti.
Infine va ricordato che anche l’etere dietilico, usato in passato come anestetico in chirurgia umana,
in atto utilizzato per tale scopo solo in veterinaria e oggi utilizzato come solvente, interferisce
anch’esso con il test alcolimetrico alterandone il risultato in quanto anch’esso in possesso dei due
gruppi funzionali (Fig. 7). L’etere viene utilizzato anche come droga voluttuaria per i suoi effetti
simili all’alcol etilico, con cui viene talvolta mischiato per favorirne l’assunzione orale. (35)
Figura 7: Dietiletere
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CONCLUSIONI
Come detto in introduzione ogni anno sono attribuibili, direttamente o indirettamente, al consumo
di alcol una notevole percentuale di patologie acute e croniche e di invalidità. (1)
Secondo dati ISTAT del 2003, l’83% della popolazione italiana di età superiore ai 14 anni si
considera bevitore e circa l’11% con problemi alcol-correlati o evidente sindrome da alcoldipendenza(2).
Il consumo eccessivo di alcol è aggravato da notevole morbilità e mortalità; nel 1993 l’alcol ha
causato circa 44000 decessi, di cui 32000 nei soli uomini (11,3% di tutti i decessi) (3). In Italia
almeno 30000 persone ogni anno muoiono a causa dell’alcol per malattie, suicidi, omicidi, incidenti
stradali e domestici, infortuni in ambito lavorativo. Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità
(OMS) i costi annuali, sociali e sanitari sono pari al 2-5% del prodotto interno lordo di ogni Paese(4).
È importante osservare che di tutti i decessi attribuibili all’alcol, una quota superiore ai due terzi è
dovuta a consumi bassi (<50 g/die) o medi (50-100 g/die). Non bisogna quindi rivolgere la nostra
attenzione solo su coloro che consumano elevate quantità di alcol, ma anche su coloro che
consumano quantità considerate a basso rischio o innocue.
L’uso voluttuario dell’alcol etilico è ormai universalmente riconosciuto come causa di infortuni e di
rischi professionali. Anche il disadattamento lavorativo può essere correlato all’assunzione di
alcool sia come causa che come effetto, anche se spesso si sommano diverse altre cause
importanti nel determinare la dipendenza. Esistono, inoltre, in ambito lavorativo, interazioni tra
alcol ed altri fattori di rischio lavorativi, agenti chimici e fisici, che aggravano gli effetti nocivi di
entrambi(5).
L’uso abituale delle bevande alcooliche provoca un aumento notevole dei rischi, diretti ed indiretti,
sia di infortuni che di perdita del posto di lavoro per licenziamento. Circa il 10 % degli infortuni sul
lavoro sono imputabili a lavoratori in stato si ebbrezza.
L’OMS valuta nel 10-30% gli incidenti alcool attribuibili in ambienti di lavoro; con un’alcolemia di
0,5 gr/L il rischio di incidente lavorativo è doppio rispetto al valore 0, mentre a 1 gr/L è sei volte
superiore e con 2 gr/l è trenta volte superiore.
L’obbligo di verificare l’assenza di alcol-dipendenza nei lavoratori introdotto dal D.Lgs. 81/08
comporta la necessità di ottenere valori di alcolemia affidabili e senza falsi positivi, oltre che la
necessità di eseguire il test con metodiche non invasive. Altrettanto importante è la rapidità del
test, per avere dati certi in tempi reali, e la possibilità di poterlo eseguire anche presso i normali
ambienti di lavoro.
Il Breath test, pertanto, è l’esame di elezione, specialmente l’uso di attrezzature con sensori ad
infrarossi.
Esistono, però, come abbiamo visto, dei fattori di confondi mento per la presenza di patologie che
possono alterare la compliance polmonare o per la contemporanea esposizione ad agenti chimici
negli ambienti di lavoro che possono dare false positività o incrementare i valori dell’esame
alterandone il risultato.
La conoscenza di tali fattori è importante e va pertanto considerata al momento del test per non
incorrere in errori di valutazione in un esame di verifica che prevede sanzioni per i lavoratori in
caso di positività.
BIBLIOGRAFIA
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
OMS: World Health Report. 2002
ISTAT: Indagini multiscopo. Dati 2002-2003. Roma 2005
Zambon A., Corrao G. “Epidemiologia dei consumi e dei problemi alcol-correlati in Italia”. Med. Lav. 98:
446-453; 2007
Rapporto del Ministro della Salute al Parlamento – anno 2003. “Lo stato di salute della popolazione in
Italia.
Ministero della Salute: Piano Nazionale alcol e salute. Roma 2007
LEGGE 30 marzo 2001, n.125. “Legge quadro in materia di alcol e di problemi alcol correlati”. GURI n.
90 del 18-04-2001
Tofoletto F., Crippa M., Torri D. “Interazioni tra consumo di alcol ed esposizione lavorativa ad agenti
10
8)
9)
10)
11)
12)
13)
14)
15)
16)
17)
18)
19)
20)
21)
22)
23)
24)
25)
26)
27)
28)
29)
30)
31)
32)
33)
34)
35)
36)
chimici”. Med. Lav. 98: 513-520; 2007
Decreto Legislativo 9 aprile 2008, n. 81 “Attuazione dell'articolo 1 della legge 3 agosto 2007, n. 123, in
materia di tutela della salute e della sicurezza nei luoghi di lavoro” GURI n. 101, 30 aprile 2008
Holford N.H.G. “Clinical pharmacokinetics of ethanol”. Clin Pharmacokinet 13: 273-292; 1987
http://it.wikipedia.org/wiki/Etanolo
Goodman & Gilman “Le basi farmacologiche della terapia”. Mc Graw Hill Ed. 2006
Gentry R.T., Sharma R.T., Lim E. et al “A new method to quantify first-pass metabolism of alcohol:
Application to the effects of H2-blockers on alcohol availability”. Gastronterology 92: 811-816; 1992
Badii m:, Corezzi S., Tavanti D. “Il laboratorio nell’intossicazione acuta e nell’abuso cronico di alcol.” in
Manuale di alcologia 219-226
Hiltunen AJ. Acute Alcohol Tolerance in Social Drinkers: Changes in Subjective Effects Dependant on
the Alcohol Dose and Prior Alcohol Experience. Alcohol. 14,4:373-78. 1997.
Amir I., Anwar N., Baraona E., Lieber C.S. “Ranitidine increases the bioavailability of imbibed alcohol
by accelerating gastric emptying”. Life Sciences %8: 511-518; 1996
Arora S., Baraona E., Lieber C.S. “Alcohol Levels Are Increased in Social Drinkers Receiving
Ranitidine.” The American Journal Of Gastroenterology. 95,1: 208-213; 2000
Hagedorn J.C., Encarnation B., Brat G.A., Morton J.M. “Does gastric bypass alter alcohol
metabolism?” Sur. Ob. Rel. Dis. 3: 543-548; 2007
Agarwal D.P. “Genetic polymorphisms of alcohol metabolizing enzymes”. Pathl. Biol. 49: 703-709;
2001
Mulligan C.J., Robin R.W., Osier M.V., et al. “Allelic variation at alcohol matabolism genes (ADH1B,
ADH1C, ALDH2) and alcohol dependence in an American Indian population”. Hum. Genet. 113: 325326; 2003
Mukamal K.J., Rimm E.B. “Alcohol consumption: risks and benefits”. Current Atherosclerosis Report
10: 536-543; 2008
Ramchandani V.A., Bosron W.F., Li T.K. “Research advances in ethanol metabolism”. Pathol Biol. 49:
676-682; 2001
Strömberg P., Svensson S., Hedberg J.J., et al. “Identification and characterization of two allelic forms
of human alcohol dehydrogenase 2”. Cell. Mol. Life Sci. 59: 552-559; 2002
Laposata M. “Fatty acid ethyl esters: nonoxidative ethanol metabolites with emerging biological and
clinical significance”. Lipids 34: 281-285; 1999
Beckermeier M.E., Bora P.S. “Fatty acid ethyl esters: potenzial toxic products of myocardial ethanol
metabolism”. J. Mol. Cell. Cardiol. 30: 2487-2494; 1998
STIBLER H. - Carbohydrate deficient transferrin: a new marker of potentially harmful alcohol
consumption reviewed - Clin.Chem. 1991, 37, p.2029-2037.
STIBLER H, JAEKEN J. - Carbohydrate deficient serum transferrin in a new systemic hereditary
syndrome. Arch.Dis. Child. 1990, 65, p.107-111.
Jones AJ. Ultra-rapid rate of ethanol elimination from blood in druken drivers with extremely high
blood.alcohol concentrations. Int J Legal Med. 122:129-134. 2008.
Labianca D.A., Simpson G. “Statistical analysis of blood- to breath-alcohol ratio data in the logarithmtransformed and non-transformed modes.” Eur J Clin Chem Clin Biochem. 34(2): 111-117; 1996
George S., Souders J., Hlastala M. “Complexity in structure of the lung”. Hlastala and Robertson Ed. –
New York 1998
Hlastala M., Anderson J.C. “The impact of breathing pattern and lung size on the alcohol breath test”.
Ann. Biomed. Eng. 35: 264.272; 2007
Hlastala M.P. “Breathing-related limitations to the alcohol breath test.” Science and Law. 17: 1-4; 2002
Gullberg R.G., Logan B.K. “Results of a Proposed Breath Alcohol Proficiency Test Program.” Journal of
Forensic Sciences. 51,1: 168-172; 2006
Gill K., Amit Z., Smith B. “The regulation of Alcoholo consumption in Rats: the role of alcoholmetabolizing enzymes – Catalase and Aldehyde dehydrogenase”. Alcohol 13 (4): 347-353; 1996
Hanson
D.J.
“Breath
Analyzer
Accuracy”.
www2.potsdam.edu/hansondj/DrivingIssues/
1055505643.html
Labianca D.A. “Breath-alcohol analysis: a commentary on ethanol specificity in the 3-μm and 9-μm
regions of the IR spectrum”. Forensic Toxicol. 24: 92-94; 2006
Buckley T.J., Plel J.D., Bowyer J.R., Davis J.M. “Evaluation of methyl tert-butyl ether (MTBE) as an
interference on commercial breath-alcohol analyzers.” Forensics Science International. 123(2): 111-118;
200
11
