Alluminio: storia di una neurotossina (I parte)

L’alluminio è estremamente abbondante sulla terra: dopo l’ossigeno e il silicio è il terzo elemento più abbondante nella crosta terrestre ed è il metallo più abbondante in assoluto! E’ anche il metallo non ferroso più utilizzato al mondo, e la sua estrazione e purificazione dai depositi geologici supera quella di qualsiasi altro metallo, eccetto il ferro.

La bauxite – costituita da minerali di ossido di alluminio idrato gibbsite, boehmite e diaspore – è la principale fonte mondiale di materia prima per la produzione di alluminio, quest’ultimo fu prodotto per la prima volta sperimentalmente nel 1825 dal chimico danese Hans Christian Oersted, e in seguito dai chimici Wöhler, Sainte-Claire Deville e Carl Joseph Bayer – da non confondere con il fondatore della Bayer.

Successive modifiche e aggiornamenti di tecnologia industriale, hanno reso l’estrazione, e la purificazione dell’alluminio un business multimiliardario internazionale. Nel 2013, la produzione mondiale di alluminio primario è stata di circa 52 milioni di tonnellate (circa 7 chili per ogni essere umano sulla terra) (documento qui). 

Ma la domanda globale di questo elemento da parte dei paesi in via di sviluppo sono in rapido aumento, tanto più che la più grande “macchina” costruita dall’umanità – le reti per la trasmissione di energia elettrica –  oggi è fatta in alluminio, che è solo leggermente meno conduttivo del rame, ma è più leggero, più duttile e meno costoso! Così, è stato stimato che entro i prossimi 10 anni la produzione di alluminio supererà quella dei precedenti 150 anni, garantendo l’alluminio una presenza permanente nella nostra biosfera per il prossimo futuro.

La chimica dell’alluminio è semplice quando si presenta in natura, ma diventa molto più complessa quando entra nella nostra biosfera, e nella biologia degli organismi viventi.

La valenza 3+ (è uno ione positivo, un “catione”) dell’alluminio e il piccolo raggio ionico, le danno una densità di carica insolitamente elevata, così da creare un fortissimo legame chimico con l’ossigeno. Questo spiega la resistenza elevata dell’alluminio metallico agli agenti atmosferici e alla decomposizione attraverso il contatto con la biosfera terrestre (non si corrode come il ferro). Tuttavia, questa condizione cambia quando l’alluminio è esposto alle condizioni fisiologiche normalmente presenti negli organismi viventi.

Alla fine degli anni ’70, si cominciò ad intuire un ruolo dell’alluminio in alcune specifiche malattie; così furono pubblicati diversi lavori scientifici tra il 1982 e il 1985 che vedevano l’elemento come agente causale nell’encefalopatia dialitica, nell’osteodistrofia e nell’anemia renale cronica in pazienti con insufficienza renale sottoposti a emodialisi a lungo termine. L’encefalopatia è stata anche segnalata nei bambini che avevano assunto Al(OH)3 come legante fosfato per i disturbi renali.

Alluminio è stato anche implicato nella neurotossicità associata alla sclerosi laterale amiotrofica (una forma di parkinsonismo con grave demenza) della popolazione indigena di Guam (dove i suoli sono ricchi in in alluminio e scarsi in calcio e magnesio), e nella malattia di Alzheimer.

Il numero crescente di ruoli dell’elemento chimico nei processi fisiologici ha richiesto studi ulteriori, fino a comprendere che l’alluminio interagisce specificamente con composti fosforici, particolarmente presenti nel DNA di ogni cellula. L’alluminio è capace di compattare il DNA e renderlo inattivo, oppure di “falsare” la traduzione dei geni del DNA in proteine, portando danni enormi a tutte le cellule. 

È stata studiata la reattività dell’alluminio e di numerosi altri cationi metallici bivalenti e trivalenti verso la cromatina (il DNA) del cervello e del fegato di ratto, e tra tutti l’alluminio è stato il più reattivo!  La capacità dell’alluminio di alterare la struttura della cromatina la fa precipitare e la rende non raggiungibile da nessuna delle proteine di trascrizione (da DNA a RNA) e nemmeno alle proteine che riparano il DNA (il lavoro scientifico lo trovi qui). 

Inoltre, la cromatina dalle aree corticali del cervello era molto più sensibile all’alluminio rispetto alla cromatina dal fegato. I risultati, discussi alla luce della tossicità nota di questi cationi, hanno posto già dagli anni ’80, l’accento sul al ruolo dell’elemento chimico nella malattia di Alzheimer, considerata una forma da intossicazione cronica da alluminio.