Onde elettromagnetiche e riproduzione umana: cosa sappiamo?

Veniamo in contatto quotidianamente con onde elettromagnetiche sia naturali che artificiali, diviene quindi fondamentale capire gli effetti che queste hanno sull’organismo. Se le radiazioni naturali sono mediamente sempre presenti e a frequenze talmente basse da non essere state d’intralcio nella nostra evoluzione, le onde elettromagnetiche artificiali sono ad oggi in costante aumento. Ad oggi gli studi a riguardo sono pochi sia per la onerosa necessità di fonti di tali onde che di metodi che consentano una adeguata protezione degli operatori. Questi fattori hanno contribuito a rallentare l’avanzamento della ricerca in tale campo. Ad ogni modo, per fortuna, l’argomento sta tornando alla ribalta ed oggi rappresenta uno dei topic più discussi in materia di salute.

Cosa sono le onde elettromagnetiche?

Le onde elettromagnetiche sono radiazioni con frequenze che possono variare da alte energie, come i raggi cosmici e i raggi gamma, a basse energie come le microonde o le onde radio. Esse sono generate dall’oscillazione di campi elettrici e magnetici e si propagano nel vuoto alla velocità della luce. Andando ad analizzare la distanza tra i picchi della curva che descrive l’andamento di un’onda si descrive la sua frequenza: la frequenza è alta, quanto più sono vicine, conseguentemente anche l’energia sarà alta, onde meno ravvicinate, con bassa frequenza, hanno minore energia.

Fig.1 In figura sono rappresentate in parallelo (dall’alto verso il basso): la penetrazione nell’atmosfera terrestre; il tipo di radiazione descritta seconda la lunghezza d’onda espressa in metri (m), scala approssimativa della lunghezza d’onda; frequenza espressa in Herz (Hz); temperatura (espressa in Celsius, °C e Kelvin, K) degli oggetti alla quale ciascuna radiazione è la più intensa lunghezza d’onda emessa.

Che effetto hanno le radiazioni sugli esseri viventi?

L’energia che le caratterizza viene assorbita dai tessuti degli organismi che vi vengono in contatto generando calore il quale aumenta l’energia cinetica delle particelle che lo compongono aumentandone il movimento. La quantità di energia assorbita da un organismo per unità di massa è detta SAR (Specific Absorption Rate).

Tale valore è fondamentale per capire qual è il limite massimo assorbibile, in questo caso, dall’organismo umano. Esso si ottiene dal rapporto: SAR = (σ x E^2)/ρ.

Dove:

  • σ – conduttività elettrica del campione (tessuto) in
    S/m,
  • E – intensità del campo elettrico in V/m,
  • ρ – densità del campione in kg/m^3

Un assorbimento di alta energia può, come abbiamo detto prima, aumentare la temperatura corporea. In condizioni normali una SAR = 4 W/kg può aumentare di 1 grado centigrado la temperatura corporea umana.

In condizioni “fisiche” le particelle cariche in un campo elettromagnetico si separano in base alla loro carica disponendosi in punti opposti, quelle neutre possono essere indotte in dipoli. Nell’uomo essendo presente una grande quantità di acqua la formazione di dipoli permanenti aumenta l’assorbimento delle stesse.

Alcuni autori propongono che alla base dell’effetto tossico ci sia la formazione di radicali liberi dell’ossigeno (ROS). Questi si formano quando la lunghezza dell’onda elettromagnetica assorbita è uguale alle differenze energetiche presenti nelle molecole attraversate portando ad un aumento della forza del segnale. Nel caso di molecole e ioni legati all’acqua proprio grazie ad un meccanismo di risonanza e dissipazione dell’energia si ha una riduzione dell’effetto, in particolare con le onde radio.

Si è visto però che se queste sono a frequenze di centinaia di micro-volts possono, incentivando lo spostamento degli ioni, favorire il movimento degli stessi durante i processi di segnalazione cellulare alterando l’omeostasi ionica nelle cellule (differente distribuzione di ioni nelle cellule).

Se saliamo ulteriormente di frequenza e arriviamo a 2 Giga-hertz circa si è visto che tali onde radio possono alterare la struttura di alcuni enzimi a causa del movimento degli aminoacidi polari presenti nella sequenza aminoacidica del’enzima.

Ad ogni modo gli studi sono ancora pochi e i risultati quindi piuttosto isolati per poter effettuare delle generalizzazioni.

Quali sono gli effetti sulla riproduzione umana?

Effetti sul “maschio”

Nel sistema riproduttivo maschile la problematica più importante è la non capacità degli spermatozoi di riparare eventuali mutazioni genetiche. In alcuni studi, un’esposizione frequente a onde elettromagnetiche a varia frequenza ha indotto stress ossidativo e aumento dell’attività della NADH deidrogenasi.

Lo stress ossidativo si traduce in minor motilità degli spermatozoi, conseguente diminuzione della capacità fecondante delle cellule uovo e un’aumento delle mutazioni a carico del DNA.

In uno studio “precursore” sull’argomento condotto su lavoratori esposti a frequenze di 400 kV  è stata riscontrato un aumento del rischio di contrarre tumori alle vie urinarie in associazione a  difficoltà maggiore nel concepimento.

Le bande in cui tali fenomeni avvengono sono ancora molto discusse e dipendono ovviamente dalle abitudini soprattutto lavorative, ma anche sociali degli individui. Dal cellulare tenuto in tasca troppo tempo a lavori esposti a radar e fonti di onde di qualsiasi tipo la variabilità di esposizione è molto ampia. Bisognerebbe quindi allargare il campo di studio ai diversi tipi di onde con cui l’uomo viene in contatto.

Un effetto che sembra appurato, in linea con lo squilibrio ionico già citato, prevede che a seguito dell’ aumento degli ioni calcio nel citosol degli spermatozoi si ha capacitazione precoce e iper-attivazione prematura rispetto alle condizioni fisiologiche.

Cosa è la capacitazione?

La capacitazione è un fenomeno ancora poco conosciuto che prevede “l’attivazione” degli spermatozoi tramite scariche di ioni calcio attivando ulteriormente la motilità degli stessi: se questi vengono attivati eccessivamente il movimento risulta asimmetrico e incapace di condurli a destinazione. Nel percorso di uno spermatozoo nelle vie genitali femminili il colesterolo presente nella membrana plasmatica degli spermatozoi viene rimosso causando un riassetto  che favorirebbe l’ingresso degli ioni calcio e il fenomeno di “capacitazione”. Fisiologicamente avviene per favorire il “viaggio” degli spermatozoi verso gli ovociti facilitando la reazione acrosomiale che permette allo spermatozoo di attraversare la zona pellucida dell’oocita.

Effetti sulla “femmina”

Ricorre come per il maschio la maggior fonte di stress ossidativo, alterazione nella struttura delle proteine, che secondo gli autori della review sono gli effetti tossicologici più rilevanti, e variazioni nel voltaggio cellulare a causa del danneggiamento da parte delle specie radicaliche dell’ossigeno, formatesi con lo stress ossidativo, delle proteine canale responsabili del potenziale di membrana.

La maggior difficoltà nel reperire ovociti come campioni biologici per gli esperimenti influenza inevitabilmente la disponibilità ridotta di questo tipo di studi sui gameti femminili. Nel complesso infatti la quantità di studi è nettamente inferiore. Nei pochi studi disponibili i punti ricorrenti sono:

  • il danneggiamento delle membrane esterne dell’ovocita, in particolare la zona pellucida;
  • perossidazione lipidica, con danneggiamento delle membrane lipidiche e alterazione dell’omeostasi cellulare. DI conseguenza si verifica riduzione dei microvilli, strutture che aumentano la superficie cellulare, e formazione di gocce lipidiche nel citoplasma.
  • condensamento del nucleo e alterazione della cromatina entrambe associate ad un processo apoptotico indotto da radizioni di 900 MHZ. (studi su ovociti di ratto).
  • infiammazione dell’endometrio.

Conclusioni

Allo stato attuale non è possibile trarre conclusioni univoche sugli effetti di tali onde. Gli studi attualmente disponibili sono infatti pochi e non possono essere considerabili attendibili per la definizione di eventuali meccanismi di patogenicità conclamati. Inoltre le onde elettromagnetiche a bassa frequenza vengono anche utilizzate a scopi benefici in quanto favoriscono, ad esempio, la rigenerazione ossea. Va quindi tenuta ben presente la distinzione sui diversi tipi di frequenza e ovviamente il tempo di esposizione. Più studi, una prevenzione maggiore e un’attenzione alla sperimentazione laboratoriale prima della messa in commercio dei dispositivi che usano tali tecnologie, potranno portare in un prossimo futuro a maggiore chiarezza sull’argomento.

Fonti

  • Artur Wdowiak, Paweł A. Mazurek, Anita Wdowiak, Iwona Bojar, “Effect of electromagnetic waves on human reproduction”, Annals of Agricultural and Environmental Medicine 2017, Vol 24, No 1, 13–18.
  • Scott F. Gilbert, “Biologia dello sviluppo”, cap. 4, 2012, quarta edizione italiana, Zanichelli Bologna.
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