Lze monitorovat efekt nanočástic u exponovaných osob?

Transkript

1 Lze monitorovat efekt nanočástic u exponovaných osob? DANIELA PELCLOVÁ 1, ZDENKA FENCLOVÁ 1, TOMÁŠ NAVRÁTIL 2, ŠTĚPÁNKA VLČKOVÁ 1, KAMILA SYSLOVÁ 3, MAREK KUZMA 4, VLADIMÍR ŽDÍMAL 5, JAROSLAV SCHWARZ 5, JAN PUŠMAN 5, NADĚŽDA ZIKOVÁ 5, SERGEY ZAKHAROV 1, PETR KAČER 3 1 Klinika pracovního lékařství 1. LF UK a VFN 2 Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, v.v.i., Praha 3 Vysoká škola chemicko-technologická, Praha 4 Mikrobiologický ústav AV ČR, v.v.i., Praha 5 Ústav chemických procesů AV ČR, v. v. i., Praha

2 Účinky nanočástic na člověka? Nejsou detailně prostudovány Některé experimentální studie prokazují oxidační stres, pro-zánětlivé účinky a možný vznik plicní fibrózy, plicního emfyzému/rozedmy a/nebo rakoviny. U člověka neexistují cílené studie (LANEY AS Workshop summary: epidemiologic design strategies for studies of nanomaterial workers. Journal of Occupational + Environmental Medicine 2011) Které neinvazivní metody by bylo možno využít pro preventivní prohlídky dělníků s nejvyšší expozicí nanočásticím?

3 OXIDACE bílkovin, jaderných kyselin a tuků Oxidace tuků buněčných membrán (lipidová dvojvrstva) Souhrn experimentálních údajů ukazuje, že u některých nanočástic vzniká oxidativní poškození lipidů buněčných membrán, proteinů, a nukleových kyselin BAKAND, S., HAYES, A., DECHSAKULTHORN, F. Nanoparticles: a review of particle toxicology following inhalation exposure. Inhalation Toxicology, 2012 SHI H, MAGAYE R, CASTRANOVA V, ZHAO J. Titanium dioxide nanoparticles: a review of current toxicological data. Particle and Fibre Toxicology, 2013

4 OXIDACE LIPIDŮ A - přímá nenasycené mastné kyseliny buněčných membrán n-hexanal (C6), n-heptanal (C7), C8,..C13 hydroxy-trans-2-nonenal (HNE) přímá oxidace ROS malondialdehyd (MDA) přímá oxidace - ROS IZOPROSTANY(8-isoprostan)

5 OXIDACE LIPIDŮ B enzymatická mastné kyseliny buněčných membrán lipoxygenáza (3 dvojné vazby) LTB 4 cysteinylové - LTC 4, LTD 4, LTE 4

6 Metabolity nukleových jaderných kyselin Stavební součásti nukleových kyselin Produkty oxidace nukleových kyselin Nukleová kyselina 8-hydroxyguanosin 5-hydroxymethyluracil

7 BÍLKOVINY = PROTEINY Produkty oxidace a přeměny bílkovin o-tyrosin Nitrotyrosin 3-Chlorotyrosin

8 Odběr kondenzátu vydech. vzduchu (KVV) Systém pro neinvazivní sběr látek z dýchacího systému po zkapalnění zchlazením na -10 C (Jaeger). KVV obsahuje: 1) zkapalněnou vodní páru, 2) částice aerosolu tekutiny z dýchacích cest uvolněné zvířením vzduchu 1) ve vodě rozpustné látky.

9 Analýza vzorků Identifikace neznámých biomolekul pro plicní onemocnění VZORKY KVV Odsolení a zakoncentrování vzorků Extrakce na pevné fázi ZPRACOVÁNÍ VZORKŮ LC-MS ANALÝZA VZORKŮ KVANTITATIVNÍ A KVALITATIVNÍ VYHODNOCENÍ DAT Analýza kapalinovou chromatografií spojenou s hmotnostní spektrometrií TSQ Vantage, LTQ Orbitrab

10 Metodika Horvath et al Výhody kondenzátu + VÝHODY Byla analyzována řada látek - Jejich koncentrace jsou ovlivněny nemocemi dýchacího systému. + nezatěžující vyšetření + lze libovolně opakovat - nemá žádný vliv na dýchací cesty + děti, starší, nemocní lidé - NEVÝHODA cena laboratorní analýzy vzorku LC-ESI- MS/MS-

11 Osoby a vyšetřovací metody v roce dělníků s expozicí TiO2: před směnou po směně 19 zdravých dobrovolníků muži, 35 let, 11 nekuřáků, 8 kuřáků jednou plicní funkce moč chemicky titan v kondenzátu, titan v moči orientační interní vyšetření, tlak krve Měření prašnosti na pracovištích (početní, hmotnostní, velikost částic)

12 Měřené látky v kondenzátu vydech. vzduchu malondialdehyd (MDA) 4-hydroxy-trans-nonenal (HNE) 4-hydroxy-trans-hexenal (HHE) TUKY 8-isoProstaglandin F 2α (8-isoprostan) 8-hydroxy-2-deoxyguanosin (8-OHdG) 8-hydroxyguanosine (8-OHG) NUKLEOVÉ hydroxymethyl uracil (HMeU) KYSELINY o-tyrosin (o-tyr) 3-chloro-tyrosin (3-Cl-Tyr) BÍLKOVINY nitrotyrosin (NO-Tyr) leukotrieny LTB4, LTC4, LTD4, LTE4 ZÁNĚT, ASTMA FeNO

13 Výsledky 2012 Produkty oxidace tuků a jader. kyselin v KVV u dělníků (před a po směně, kontrolní osoby) +p<0.05,p<0.01p<0.001 Workers-Preshift Workers-Postshift Controls MDA HNE HHE 8-ISO 8-OHdG 8-OHG 5-OHMeU ng/ml ng/ml ng/ml pg/ml pg/ml pg/ml pg/ml Pelclová a kol. Conference Proceedings, NANOCON OCT 23-25, 2012, ISBN , Copyright 2012, TANGER Ltd.

14 Výsledky 2012 Produkty oxidace bílkovin a zánětlivé leukotrieny v KVV u dělníků (před a po směně, kontrolní osoby) p<0.05,p<0.01p<0.001 Workers-Preshift Workers-Postshift Controls ClTyr NOTyr o-tyr LTB4 LTC4 LTD4 LTE4 1-FENO pg/ml pg/ml pg/ml pg/ml pg/ml pg/ml pg/ml ppb Pelclová a kol. Conference Proceedings, NANOCON OCT 23-25, 2012, ISBN , Copyright 2012, TANGER Ltd.

15 Titan v KVV (μg/l) Před směnou 20,05±4,09 μg/l, po směně 20,10±4,15 μg/l U 18 kontrolních osob pod mezí detekce P r ů m y s l o v á č á s t Výzkumný poloprovoz Titan v moči dělníků i kontrol: pod mezí detekce 2 μg/l

16 2. STUDIE POKRAČOVÁNÍ DUBEN 2013 Po směně Celkem Věk Kuřáci Nekuřáci TiO ±6 5 (36 %) 9 Kontrolní osoby 25 34±3 9 (36 %) 16

17 METODY Anamnéza, fyzikální vyšetření Spirometrie Kondenzát vydechovaného vzduchu (KVV) FeNO vydechovaný NO Moč chemicky Titan v moči Ti v KVV Měření prašnosti na pracovišti

18 MĚŘENÍ KONDUKTIVITY KVV Diluční indikátor - elektrická vodivost - nelišil se od kontrolních osob Konduktivita µs/cm ph Dělníci před směnou ±46 4,83 Dělníci po směně ±31 4,96 Dělníci po směně ±7 5,25 Kontroly ±22 5,74 Kontroly ±10 5,31

19 Titan v KVV 1) TiO 2 průměr 20,0 mcg/l 2) kontroly všichni pod 2 mcg/l 30 Titan v KVV u TiO Titan v moči 0 T T T T T T T T T T T T T T průměr 20 mcg/l jako v r Všichni pod 2 mcg/l Limit detekce 2 mcg/l

20 Noël et al isoprostan v BALu myší byl významně vyšší po inhalaci nanočástic, tvořících malé aglomerace Pěnovité makrofágy aglomerovaly nanočástice viditelné aglomeráty částic velikosti 5 nm v alveolech

21 TiO 2 nanočástice inhalované 2 týdny 6 hod/den, 5 dní /týden koncentrace 11,4 mg/m 3 histopatologické změny v dutině nosní i v plicích - malé částice do 20 nm toxické účinky v tkáních nos plíce

22 Nosní aplikace nano-tio 2 90 dní 2,5-10 mg/kg hmotnosti kontrola zánětlivá infiltrace zesílení intersticia edém 2,5 mg/kg 5 mg/kg

23 kontrola depozice TiO 2 v černých aglomerátech B - pneumocyt, Ramanova analýza TiO 2 10 mg/kg

24 ZÁVĚR VÝSLEDKY JSOU TÉMĚŘ STEJNÉ JAKO PŘED ROKEM Markery odpovídají výsledkům experimentálních studií Jak dlouho efekt přetrvává? Jde o chronický efekt? Jde o účinek nanočástic TiO 2? Nebyla korelace s jiným znečištěním venkovního ovzduší Metody jsou vhodné pro vyšetřování osob exponovaných nanočásticím

25 CO DÁL? POKUSIT SE O ZMĚNU TECHNICKOU INTERVENCÍ DOPLŇKY VÝŽIVY vitamíny C, E, juwim Vyšetřit stejné osoby PŘED INTERVENCÍ (ev. se stanovením vitamínu C, E v krvi, a stejných markerů v krvi) Potom zopakovat s odstupem 3-6 měsíců. Je třeba více podobných studií Projekt Univerzity Karlovy PRVOUK P28/1LF/6