Meccanismo dell’ustione e formazione della lesione chimica

Cos’è una lesione chimica?

Una lesione chimica è la conseguenza a livello locale della reazione di sostanze chimiche corrosive o irritanti a contatto con i tessuti biologici. Si tratta della lesione esterna avvenuta sul corpo a causa della sostanza chimica.

La lesione chimica comporta la distruzione parziale o totale dei tessuti biologici.

La sostanza chimica reagisce con un composto biochimico presente nel tessuto (una molecola, una cellula, una proteina, ecc.). Questa reazione distrugge l’equilibrio biologico del tessuto. L’alterazione del tessuto sarà alla base della lesione macroscopica rilevata. Quanto maggiore è il grado di distruzione del tessuto, tanto più grave sarà la lesione: la gravità della lesione chimica è essenzialmente legata al tipo di sostanza chimica, al tipo di tessuto colpito e alla superficie interessata.

La pelle, gli occhi, le vie respiratorie e il tratto digerente sono a diretto contatto con ciò che si trova all’esterno del corpo. Sono quindi i primi bersagli delle sostanze chimiche. Si utilizza l’espressione “lesioni chimiche” per indicare le ferite provocate dalle sostanze chimiche entrate in contatto con questi tessuti particolari.

La lesione chimica può anche essere associata ad altri sintomi generali.

Quando la sostanza che provoca la lesione chimica è tossica o nociva e penetra nel corpo, fino a raggiungere gli organi o il flusso sanguigno, può andare a interferire con altri bersagli biologici.

Ad esempio, il benzene è irritante per la pelle e gli occhi. È un prodotto cancerogeno e mutageno: è anche in grado di alterare le catene del DNA e la divisione cellulare. Può anche portare alla distruzione delle cellule (aplasia) o a una proliferazione delle cellule del midollo osseo (tessuto che produce le cellule progenitrici ematopoietiche). Ciò può provocare delle forme di leucemia.

Quali sostanze chimiche possono provocare lesioni?

Le sostanze chimiche che possono causare lesioni chimiche sono classificate in base alla gravità della lesione generabile e si dividono in corrosive o irritanti.

Una sostanza chimica è classificata come corrosiva o irritante quando è in grado di reagire con i composti biochimici presenti nelle cellule e nei tessuti della pelle, degli occhi, delle vie respiratorie o del tratto digerente. La normativa GHS/CLP dell’Agenzia europea per le sostanze chimiche definisce le sostanze corrosive o irritanti nel modo seguente (CLP riportato della Gazzetta ufficiale dell’UE, serie L, n. 353, del 31.12.2008, pag. 87):

• Per corrosione della pelle s’intende la produzione di lesioni irreversibili della pelle che determinano una necrosi visibile dell’epidermide e del derma a seguito dell’applicazione di una sostanza per la durata massima di quattro ore.
• La reversibilità delle lesioni cutanee è un aspetto preso in considerazione per valutare se una sostanza è irritante.
• Quando provoca lesioni gravi, la sostanza è corrosiva. Le sostanze corrosive causano la distruzione dei tessuti con cui entrano in contatto.
• Se provoca solo irritazioni, rossore o infiammazioni, la sostanza sarà irritante.
• La medesima sostanza chimica può essere corrosiva o solo irritante a seconda delle circostanze:
  • Se è miscelata o pura
  • A seconda della sua concentrazione
  • A seconda dell’ambiente in cui si trova
• Il pericolo rappresentato da una sostanza chimica è indicato sulla relativa etichetta fornita dal produttore secondo i requisiti normativi stabiliti dall’Agenzia europea per le sostanze chimiche.

Esempio

Acido cloridrico, HCl (comunemente usato come disincrostante).

L’acido cloridrico è disponibile in commercio in soluzione acquosa.

In base alle raccomandazioni europee, le soluzioni acquose di acido cloridrico sono classificate come corrosive se la loro concentrazione di HCl è superiore al 25% o irritanti se la loro concentrazione di HCl è compresa tra il 10 e il 25%.

Concentrazione della soluzione di HCl in acqua	Classificazione	Etichettatura	Frasi di rischio associate
>25%	Corrosivo		– H314 : Provoca gravi ustioni cutanee e gravi lesioni oculari – H335 : Può irritare le vie respiratorie
Tra il 10% e il 25%	Irritante		– H315 : Provoca irritazione cutanea – H319 : Provoca grave irritazione oculare – H335 : Può irritare le vie respiratorie

Come si formano le lesioni chimiche?

Tutto inizia con una reazione chimica fra due molecole. A livello microscopico, la lesione chimica è il risultato di una reazione chimica tra una sostanza chimica aggressiva e un elemento biologico.

Questa reazione distrugge l’elemento biologico e, quindi, il tessuto. Si forma così la lesione chimica.

Il meccanismo di formazione delle lesioni dipende da numerosi fattori, il più importante dei quali è la natura della reazione generata.

A seconda delle sue caratteristiche, ogni sostanza chimica reagirà con un composto diverso del tessuto biologico in uno dei seguenti modi:

• Reazione acido-base: reazione di scambio di un protone H⁺ tra un acido e una base
• Reazione redox: reazione di scambio di elettroni tra un ossidante e un riducente
• Chelazione, ovvero formazione di un complesso a partire da due molecole.
• Solvatazione: dissoluzione di una specie chimica in un solvente

Esempi

• Reazione acido-base tra ioni OH- della soda e legami esterei dei grassi.
• Solvatazione dei lipidi delle membrane cellulari mediante solventi idrofobici (gasolio, toluene)
• Chelazione di ioni di calcio Ca2+ contenuti nelle cellule mediante ioni fluoruro F^– (presenti, ad esempio, nell’acido fluoridrico HF).

Le reazioni che possono dare luogo a lesioni chimiche sono tante quante sono le combinazioni aggressivo chimico/bersaglio biologico

Fasi di formazione delle lesioni chimiche

Il meccanismo di formazione delle ustioni può essere suddiviso in tre fasi.

• Contatto tra la sostanza chimica e il tessuto
• Penetrazione della sostanza chimica nel tessuto
• Reazione chimica tra la sostanza e un elemento biologico del tessuto

Il contatto oculare o cutaneo avviene quando la sostanza chimica finisce sulla pelle o negli occhi. Il contatto con il tratto digestivo (bocca, esofago, stomaco, ecc.) avviene quando la sostanza chimica viene ingerita. Per quanto riguarda le vie respiratorie, il contatto si verifica quando i vapori della sostanza chimica vengono inalati.

Una volta entrata a contatto con il tessuto, la sostanza può penetrare nel tessuto, nonostante le barriere biologiche. Le caratteristiche della sostanza chimica definiscono il suo potenziale di azione e la sua velocità di penetrazione attraverso il tessuto.

Esempi

• Le sostanze chimiche solide non penetrano facilmente attraverso la pelle.
• Le molecole chimiche di piccole dimensioni penetrano di solito più rapidamente rispetto a quelle di grandi dimensioni.
• Le molecole penetrano più facilmente se sono lipofili.

Le sostanze chimiche penetreranno nel tessuto fino a raggiungere un componente biologico con cui potranno reagire. La profondità di penetrazione della sostanza chimica nei tessuti prima della reazione dipende quindi dalla natura stessa della sostanza.

La sostanza chimica potrà quindi reagire con il suo bersaglio biologico.

La reazione chimica ha luogo quando la sostanza chimica ha raggiunto il componente biologico del tessuto bersaglio. L’equilibrio biologico si altera, il tessuto colpito viene distrutto e si forma la lesione.

La lesione si forma quindi solo durante la reazione chimica, quando la sostanza chimica ha raggiunto il suo bersaglio. Ogni schizzo di sostanza chimica contiene una quantità molto elevata di molecole in grado di reagire con una molecola bersaglio o una cellula bersaglio del corpo umano. La lesione continua ad aggravarsi finché permangono residui della sostanza chimica a contatto con il tessuto che non hanno ancora reagito con esso.

Un intervento rapido a seguito del contatto permette di limitare l’estensione della lesione: la decontaminazione di emergenza è di fondamentale importanza.

Fattori che aggravano la lesione

Le caratteristiche, la profondità e la gravità della lesione dipendono da numerosi fattori

• Le caratteristiche della sostanza chimica aggressiva
• La sua concentrazione
• Il tempo di contatto tra il tessuto e la sostanza chimica
• La temperatura della sostanza chimica e la pressione

A seconda delle loro caratteristiche, le sostanze chimiche reagiranno con bersagli biologici differenti. Ogni reazione avrà conseguenze microscopiche diverse sulle cellule e ciò causerà lesioni macroscopiche differenti.

Esempio

Un acido reagisce con le proteine e le fa coagulare, mentre una base dissolve le cellule attraverso il processo di saponificazione degli acidi grassi delle membrane citoplasmatiche, causando la necrosi colliquativa dei tessuti.

La forma in cui si presenta la sostanza chimica e, in particolare, la sua concentrazione rappresentano un parametro determinante nella formazione della lesione. La concentrazione della sostanza chimica determina la quantità di molecole aggressive in un dato volume di prodotto. Quanto più il prodotto è concentrato, tante più molecole aggressive conterrà. Quanto più concentrata è una sostanza chimica tanto più gravi sono le lesioni.

Per esempio, le soluzioni acquose di acido cloridrico sono classificate come corrosive se la loro concentrazione di HCl è superiore al 25%, mentre sono solo irritanti se la loro concentrazione di HCl è compresa tra il 10 e il 25%.

Il tempo di contatto tra il tessuto e la sostanza chimica è di cruciale importanza. La sostanza chimica presente sulla superficie della pelle o dell’occhio penetrerà nel tessuto e reagirà gradualmente. Quanto più lungo è il tempo di contatto tra il tessuto e la sostanza chimica, tanto maggiore sarà la quantità di sostanza chimica in grado di reagire e la gravità della lesione.

Si deve anche tenere conto della temperatura della sostanza chimica aggressiva e della pressione che provoca gli schizzi di tale sostanza. Tali aspetti influenzano infatti la velocità di penetrazione e di reazione. Una sostanza chimica calda reagisce più facilmente di una fredda perché il livello di energia è maggiore.

Perché parlare di lesioni chimiche anziché di ustioni?

Lesione chimica o ustione chimica? Le lesioni provocate dai prodotti chimici che entrano in contatto con il corpo umano sono molto diverse dalle ustioni termiche. I meccanismi di formazione di queste ferite sono diversi: un semplice trasferimento di calore nel caso delle ustioni termiche, una reazione chimica nell’altro caso. I tempi di cicatrizzazione di questi due tipi di lesioni sono variabili. Di conseguenza, è necessario distinguerle anche a livello semantico.

Per maggiori informazioni, leggere il seguente articolo: Perché si chiamano lesioni chimiche e non ustioni chimiche?

Trattamento secondario e cura delle lesioni chimiche

Le lesioni chimiche possono richiedere trattamenti secondari e l’intervento di un medico. Questi trattamenti devono essere adattati al pericolo specifico di ogni sostanza chimica e alla gravità della lesione.

Qualora una persona sia esposta a una sostanza chimica, il primo soccorso prevede il lavaggio.

Se la decontaminazione nella fase di primo soccorso è completa ed efficace, la lesione chimica cessa di svilupparsi. A questo punto si potranno trattare i danni accertati per facilitare la cicatrizzazione.

Se la sostanza chimica è tossica, è ora possibile gestire tale pericolo.

Il trattamento secondario dovrà essere adattato:

• Deve essere specifico per la sostanza chimica in questione
• Deve estendersi in funzione della lesione formatasi
• Le lesioni chimiche sono solitamente gestite nel centro ustioni degli ospedali. Il trattamento è spesso simile a quello richiesto per le ustioni termiche, con alcune differenze:
  • La cicatrizzazione richiede più tempo
  • Gli innesti hanno meno successo in caso di lesioni chimiche rispetto ai casi di ustioni termiche

Per maggiori informazioni sul trattamento appropriato per ciascuna sostanza chimica, si veda l’elenco dei prodotti testati

Perché lavare e decontaminare la parte del corpo che è stato oggetto di un’ustione chimica?

I prodotti chimici corrosivi e irritanti reagiscono con i composti biologici della pelle o degli occhi. Ciò crea lesioni o ustioni cutanee o oculari le cui conseguenze possono essere molto gravi.

Se una sostanza chimica corrosiva o irritante entra in contatto con la pelle o l’occhio, sarà molto importante limitare le reazioni di queste sostanze con i tessuti. La sostanza chimica reagirà con il tessuto finché resta in contatto con esso e finché non si provvede a interromperne l’azione aggressiva.

Per una decontaminazione efficace, il tempo di contatto e le reazioni tra la sostanza chimica aggressiva e il tessuto biologico devono essere limitati.

Per farlo, bisognerà:

• Rimuovere la sostanza chimica dalla superficie della pelle o dell’occhio
• Impedire che la sostanza chimica penetri nel tessuto e rimuovere la sostanza chimica che è già penetrata
• Ridurre il potenziale corrosivo o irritante della sostanza chimica per evitare la formazione di lesioni.

È quindi necessario agire il più rapidamente possibile e allontanare la sostanza chimica dai suoi bersagli biologici.

La gestione delle emergenze richiede quindi di:

• Svestire la persona infortunata. Se alcuni schizzi delle sostanze chimiche sono finiti sui vestiti, questi ultimi saranno impregnati di un agente corrosivo o irritante che potrebbe reagire in caso di un eventuale contatto con la pelle.
• Eseguire un lavaggio accurato per rimuovere meccanicamente la sostanza chimica dalla superficie del corpo e diluirla per renderla meno aggressiva. Una potenziale azione chimica della soluzione di lavaggio può anch’essa neutralizzare l’aggressività della sostanza chimica, limitando così il danno che provoca ai tessuti.

Un lavaggio rapido e accurato permette quindi una decontaminazione efficace dei tessuti entrati in contatto con una sostanza chimica pericolosa.

Quali sono i vantaggi e i limiti del lavaggio con l’acqua?

“Lavare abbondantemente con acqua”. Questa classica raccomandazione per la decontaminazione a seguito di contatti accidentali con sostanze chimiche è ancora ampiamente diffusa. Tuttavia, l’utilizzo dell’acqua per lavare le parti entrate in contatto con le sostanze chimiche presenta sia vantaggi che inconvenienti.

Si tratta della prima soluzione proposta per la decontaminazione di emergenza dei tessuti entrati a contatto con sostanze chimiche.

I vantaggi pratici del lavaggio con acqua spesso citati sono: la sua disponibilità e la sua versatilità. È infatti generalmente semplice avere accesso all’acqua. Inoltre, permette di lavare via la stragrande maggioranza di prodotti chimici con la stessa efficacia.

L’azione dell’acqua sulla sostanza chimica è meccanica: l’acqua laverà la parte interessata e rimuoverà la sostanza chimica dalla superficie della pelle o dell’occhio. Questo effetto meccanico è l’effetto principale del lavaggio.

Il lavaggio effettuato con una grande quantità d’acqua consentirà peraltro di diluire la sostanza chimica. Quanto meno concentrato è il prodotto chimico, tanto meno aggressivo sarà per i tessuti biologici.

Tuttavia, i lavaggi con l’acqua hanno un effetto limitato e presentano alcuni inconvenienti.

Il lavaggio con acqua favorisce la penetrazione della sostanza chimica nei tessuti. Ciò avviene perché l’acqua ha una pressione osmotica inferiore a quella della pelle o dell’occhio. Di conseguenza, una parte dell’acqua usata per il lavaggio penetrerà nel tessuto, portando con sé residui della sostanza chimica. La sostanza chimica penetrata potrà poi reagire con i tessuti, creando lesioni e ustioni. Questa azione è chiamata “effetto Wash-In” [1]

Il lavaggio con acqua non ha alcun effetto sulla sostanza chimica già penetrata nei tessuti. L’acqua non consente di rimuovere la sostanza chimica che è già entrata nella pelle o nell’occhio. La sostanza corrosiva o irritante penetrata potrà reagire con i suoi bersagli biologici e portare alla formazione di lesioni chimiche. Di conseguenza, se la sostanza chimica ha compromesso l’equilibrio fisiologico, il lavaggio con acqua non aiuterà a ripristinarlo. Per esempio, un acido che penetra nella pelle abbasserà il pH del tessuto contaminato. Il lavaggio con acqua non permette il ripristino del normale pH della pelle.

L’acqua non esercita alcun’azione chimica sulla reattività della sostanza chimica. Il lavaggio con acqua non permette di ridurre la pericolosità della sostanza chimica.

Per ottenere un risultato ottimale, il tempo di intervento per un lavaggio con acqua deve essere molto breve. Negli Stati Uniti, l’American National Standard Institute (ANSI) raccomanda di iniziare il lavaggio entro 10 secondi dal momento in cui gli schizzi di sostanza chimica finiscono nell’occhio.

In definitiva, il lavaggio con acqua permette di:

• Rimuovere in modo meccanico la sostanza chimica dalla superficie del tessuto
• Diluirla

Studi sperimentali hanno dimostrato che il lavaggio con acqua non è ottimale e che la gestione delle emergenze in caso di ustione chimica è migliorabile, specialmente per le sostanze corrosive e irritanti.[2]

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[1] Moody, R. P.; Maibach, H. I.; Skin decontamination: Importance of the Wash-in effect, Food and Chem. Toxicol. 44 (2006) 1783-1788 

[2] Andrews K, Mowlavi A, Milner S The treatment of alkaline burns of the skin by neutralization. Plastic Reconstr Surg 2003 ; 111 : 1918-1921