Organischer Staub am Arbeitsplatz: Messung der pyrogenen Aktivität

Zusammenfassung

Hintergrund: Organischer Staub kann in seiner Zusammensetzung sehr komplex sein. Für exponierte Personen sind gesundheitliche Belastungen möglich. An entsprechenden Arbeitsplätzen, u. a. in der Land- und Abfallwirtschaft, kann es deshalb zu Atemwegsbeschwerden kommen. Messmethoden, die die Zusammensetzung und Aktivität der Staubkomponenten bestimmen, sind deshalb wichtig. Sie ermöglichen eine Risikoabschätzung und können Interventionsmaßnahmen begleiten. Ziel der vorliegenden Studie war die Etablierung des Vollbluttests (VBT), basierend auf kryo-konserviertem Blut, um organische Staubproben hinsichtlich ihrer pyrogenen Aktivität zu charakterisieren.

Methode: 30 Filterstaubproben verschiedener Arbeitsplätze sowie einzelne Modellsubstanzen (E. coli Endotoxin, Zymosan, Aspergillus versicolor-Extrakt) wurden mittels VBT, basierend auf kryo-konserviertem Blut, analysiert. Zusätzlich wurden die Arbeitsplatzproben im Limulus-Amöbozyten-Lysat-Test (LAL-Test) hinsichtlich Endotoxin-Aktivität untersucht. Der VBT ist ein Zweistufentest, humanes Vollblut wird mit einem Stimulus inkubiert und anschließend die Mediatorenfreisetzung (u. a. IL-1β, monocyte chemotactic protein 1 = MCP-1) im Überstand gemessen.

Ergebnisse: Mit Hilfe des VBT konnte die pyrogene Aktivität von 30 Arbeitsplatz-Staubproben beschrieben werden. Die IL-1β-Freisetzung der Proben aus kryo-konserviertem Blut lag zwischen 33 und 500 000 pg/ml. Die Korrelation der Ergebnisse zum LAL-Test betrug r² = 0,9 (Pearson, p = 5,0E-07). Als weiterer Messparameter neben IL-1β wurde MCP-1 eingesetzt. Immunologisch aktive Substanzen wie A. versicolor-Extrakt, die keine IL-1β-Aktivität im Testsystem auslösen, konnten durch den MCP-1-Nachweis erfasst werden.

Schlussfolgerungen: Kryo-konserviertes Blut ist geeignet, um den VBT durchzuführen. Im Gegensatz zu Frischblut ermöglicht es, Belastungen unabhängig von der individuellen Beanspruchung zu beschreiben. Die pyrogene Aktivität arbeitsplatzbezogener Staubextrakte kann quantifiziert werden, indem die IL-1β- oder MCP-1-Freisetzung des Bluts nach Stimulation mit den zu prüfenden Substanzen ermittelt wird.

Abstract

Background: Organic dust is composed of numerous components. Exposed people may have health problems. Respiratory tract complaints may occur at workplaces like those in agriculture or in the waste industry. Therefore methods that determine the composition and activity of dust components are important. They help in the performance of risk estimations and could accompany intervention studies. The aim of our study was to establish a whole blood assay using cryo-preserved blood for characterisation of the pyrogenic activity originating from organic dust samples.

Methods: 30 dust filter extracts from several workplaces as well as E. coli endotoxin, zymosan and Aspergillus versicolor extract were analysed using the whole blood assay. In addition, all workplace samples were analysed by means of the Limulus amoebocyte lysate test (LAL test) with regard to endotoxin activity. The whole blood assay is a two-step assay: Firstly, blood is incubated with the stimulus and, secondly, mediators released in the supernatant were determined (IL1-β, MCP-1)

Results: It was possible to detext pyrogenic activity for all 30 dust filter extracts. IL-1β release from cryo-preserved blood was in the range of 33 to 500 000 pg/mL. Correlation with the results of the LAL test was r = 0.9 (p = 5,0E-07). In addition to IL-1β, measurement of MCP-1 was undertaken. Immunological activity of substances like Aspergillus versicolor extract, which induced no IL-1β release, could be detected via determination of MCP-1.

Conclusions: Cryo-preserved blood offers the possibility to quantify pyrogenic activity of dust samples by measuring IL-1β and MCP-1. The whole blood assay can be used as a standardised method for description of the dust load at workplaces.

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