抽象
在废物收集相关的工作,下气道炎症被诱导痰检查,并与生物气溶胶暴露无关。
有机废物收集器(N = 25)进行诱导周一和周四之后痰收集工作前肺功能检查。总细胞,细胞差速器,白细胞介素(IL)-8和嗜酸性阳离子蛋白进行了测定。个人全移曝光测量进行了周一,周二和周三和细菌总数,真菌孢子,内毒素和β分析(1-3)葡聚糖。
The percentage of neutrophils (46–58%) and the IL-8 concentration (1.1–1.4 ng·mL−1)从周一增加至周四。用力呼气量一秒(FEV1)周四被显著降低,并且在FEV下降1强迫肺活量与中性粒细胞百分比的增加有关。中位暴露于内毒素(范围7-180 EU·m−3)和β(1-3)β-葡聚糖(range 5–220 ng·m−3)与IL-8的升高相关。
废物收集期间生物气溶胶暴露诱导的下气道的炎症反应,其特征是中性粒细胞和白细胞介素8分泌,即影响了肺功能。炎症反应是与在生物气溶胶微生物组分和更显着的内毒素比β(1-3)葡聚糖曝光。被发现的霉菌孢子或细菌无关联。
源分离的有机废物收集不断推出新的健康危害,主要是呼吸道炎症,对越来越多的工人。从腐烂的有机废物产生的生物气溶胶含有细菌,细菌和真菌孢子,和类似的内毒素和β微生物组分(1-3)葡聚糖可诱导炎症1,2。内毒素诱导吸入嗜中性粒细胞的流入和促炎细胞因子和生物标志物的,这反映在气道流体。内毒素被视为生物气溶胶的最有力的炎性成分3.。然而,与气道炎症的“无影响水平”相比,在收集废物时暴露于内毒素的水平通常较低2- - - - - -6。然而,中性粒细胞增多的水平和他们的产品,髓过氧化物酶(MPO),在鼻灌洗液从废物收集和堆肥工人与工作过程中内毒素暴露1,5。动物和人体吸入的研究表明,β(1-3)葡聚糖具有抗炎性质。β(1-3)葡聚糖被视为真菌孢子的标志物,但是也可以存在于某些细菌和植物材料。在气道的反应是从由吸入内毒素诱导的不同。这可能取决于β的结构和物理性质(1-3)葡聚糖7。动物研究表明β(1-3)葡聚糖暴露引起主导炎症反应的嗜酸性粒细胞,这同时内毒素暴露后减小8。相反,在类似的动物模型,单次暴露于β(1-3)据报道,葡聚糖降低木糖醇的炎症反应,而重复暴露诱导β之间的协同炎症效应(1-3)β-葡聚糖和内毒素7。这些研究表明不同的组件在气溶胶与微生物或微生物细胞壁成分之间可能的复杂的相互作用相关联的生物气溶胶暴露诱导的炎症反应。
在这项研究中,诱导痰是用来评估在废物收集气道炎症。痰液检查已成为下呼吸道炎症的程度直接调查的重要无创性方法。目前,这种方法已被证明其可行性,主要在人类挑战的研究揭示哮喘等肺部疾病的机制。工作人群的一些小的研究也有报道2,9。本研究的目的是评估在各种细胞类型和炎症介质在废物收集的诱导痰中,并与在暴露于不同的组件在收集家庭废弃物时产生的生物气溶胶这些发现相关。
材料与方法
人口
这项调查是在浪费公司在奥斯陆附近的一个社区,在其中生活垃圾分离于1997年实施的有机废物部分,主要是由食品和园林废弃物进行储存于密闭容器中,收集每两星期。本次调查发生在1999年和2000年的夏天总共有25个废物收集商参与了调查(84%的参与率),其中22个收集的有机废物和三个收集的生活垃圾的废纸部分自愿的。对于收藏者的主要工作任务是排空集装箱和卡车司机。The workers had been employed for 1.0 yr (median) at the company (range 1–8 yrs). The median age was 32 yrs, range of 17–53 yrs. Current smokers included 88% (n=22) of workers, with an arithmetic median tobacco consumption of 11 (range 0–34) pack-yrs. Sixteen waste collectors tested voluntarily for respiratory allergens by the Phadiatop test (fluorescent enzyme immunoassay (FEIA), UniCap system; Pharmacia Diagnostic AB, Uppsala, Sweden). Five of these collectors (31%) revealed atopy.
学习规划
垃圾收集器的医学检查在当地医院进行。考试包括肺功能检查和痰收集在星期一早上工作前,在以下星期四上午之前的工作。The workers were asked not to smoke 1 h before the medical examination. Personal full-shift exposure was monitored on each day between the medical examinations. All subjects gave their informed consent and the study was approved by the Regional Medical Ethics Board.
采样和曝光的分析
Inhalable aerosols were collected by personal sampling with two personal aerosol sampler cassettes (inlet 6 mm; National Institute of Occupational Health, Oslo, Norway) simultaneously. One sample was collected on a glass fibre filter (Whatman GF/A; Whatman, Maidstone, MA, USA) and analysed for endotoxins and β(1-3)葡聚糖已被特定的定量,动力学和显色鲎变形细胞溶解物试验10,11。其它样品收集在聚碳酸酯过滤用孔径为0.8μm(Poretics; Osmonics公司,利弗莫尔,MN,USA)。在这些样品中,杆形和球形细菌通过荧光显微镜来确定12以及来自真菌,放线菌孢子在扫描型电子显微镜进行计数13。在暴露于细菌中表达既作为总细菌计数(球形,棒状细菌的总和和放线菌孢子),以及放线菌孢子,球形细菌和棒状细菌的分开的数量。
诱导痰
销的感应过程et al。14是与一些修改一起使用的。在支气管扩张(β2日出医疗,萨默塞特,PA,USA),按照基线肺活量测定; - 激动剂,200微克沙丁胺醇吸入),诱导通过使用超声雾化器(3的DeVilbiss和5%高渗盐水的7分钟吸入期间进行。如果获得高质量的痰液吸入停止。进行肺活量测定出于安全原因,诱导期后还进行。如果用力呼气量一秒(FEV1)从基线值降低> 20%,痰液诱导中断。
痰的处理和细胞计数
样品根据由Pizzichini中描述的“插头方法”加工et al。15经过一些修改。二硫苏糖醇温育和离心后的上清液加入到蛋白酶抑制剂混合物(大豆胰蛋白酶抑制剂,抑酶肽,β1抗胰蛋白酶,胃蛋白酶抑制剂A,1,10-菲咯啉,乙二胺四乙酸和苯甲脒;西格玛,圣路易斯,MO,USA)并冷冻至-20℃直至分析。总细胞计数和细胞样品的细胞活力是使用台盼蓝排除(0.4%)和BURKER室确定的。视觉上识别的鳞状上皮细胞被排除在计数来估计总细胞浓度。细胞样品细胞离心并与5月份-Grünwals - 姬姆萨染色。如果差数,含有<25%的鳞状细胞样品被认为是足够的。至少400个非鳞状细胞进行计数。已于嗜酸性粒细胞和淋巴细胞进行分层计数,以提高精度。因此,淋巴细胞和嗜酸性粒细胞的百分比是基于2,000-3,000细胞。结果表示为106细胞·mL的−1或作为总非鳞状上皮细胞计数的百分比。在研究人群中,21名垃圾收集者提供了足够的痰液样本,其中20名收集了有机废物,1名收集了废纸。
白细胞介素-8分析
白细胞介素(IL)的浓度-8通过酶联免疫吸附测定法(R&d系统,牛津郡,UK)测定的。来自七个工人的样品中的IL-8含量≥20%的重组IL-8浓度扣球在21个样品的实验中,显示平均36%的回收率(范围0-72%),提示IL-8浓度的低估痰。运行几个痰标本的标准曲线显示各条曲线略微偏向右侧。平均两个标准曲线的运行痰样品中具有低IL-8浓度,然后用于重新计算所有样品中的IL-8浓度。恢复上升到65%(范围0-203%)。重新运行的所有统计显示在某些关系的重要性略有改动。但是,由于出现了,所有的工人有一个单独的基于痰标准曲线,平均两个工人使用基于痰曲线痰来计算所有工人的IL-8的浓度,是不是或多或少正确比使用基于缓冲器的标准曲线。为了比较这些结果与其他公布的报告中,作者决定使用基于基于缓冲器的标准数据,但提供的结果的测试关系的统计影响。 The concentrations were expressed as ng·mL−1。The detection limit was 31 pg·mL−1。
嗜酸性粒细胞阳离子蛋白分析
嗜酸细胞阳离子蛋白(ECP)是由一个FEIA技术(UNICAP ECP FEIA,Pharmacia公司诊断AB)进行测定。的浓度被表示为ng·毫升−1。The detection limit was 2.0 ng·mL−1。
肺功能测定
使用和用力肺活量(FVC)和FEV; A肺活量计(Spirotrac IV,恩尼斯,爱尔兰Vitalograph 2170)1根据美国胸科学会的指南测定16。同样训练有素的护士进行所有的测试。最大FEV1选取数值并与预测值进行比较17。与肺活量气流受限受试者定义为那些具有FEV的比率1的<70%和FEV / FVC1<预测值的80%18。
问卷调查
与会者完成了自我管理的问卷调查,包括对呼吸道症状,他们已经经历了曝光测量当天的问题。该调查问卷已在有机粉尘有关的影响的调查之前使用19。
统计分析
曝光估计通过在周一,周二和周三测量曝光的平均每名工人。非参数检验被用作许多值低于检出限和分布,偏向右侧。连续暴露变量之间的关联与Spearman相关系数进行分析。痰参数与曝光测量至少一天自我报告症状工人的水平,用那些没有通过曼 - 惠特尼U检验症状比较。在周一和周四的痰参数和肺功能数据配对比较采用Wilcoxon符号秩检验进行。差异被认为在p <0.05统计学显著。
结果
暴露水平
The exposure levels to microbial agents and inhalable dust are listed in table 1⇓。暴露水平内毒素相对较低,只有12%的样品为> 100 EU·米−3(∼10 ng·m−3),建议对气道炎症无作用水平3.。灰尘intercorrelated总细菌(Spearman等级相关系数(R年代)= 0.7)和内毒素(R年代= 0.6)。其他交互相关很低(R年代<0.3)。
炎症细胞和生物标志物诱导痰
Total and differential cell counts and inflammatory biomarkers in induced sputum on Monday and Thursday are shown in table 2⇓。百分比和中性粒细胞的浓度,以及嗜酸性粒细胞和IL-8的浓度,从周一显著增加至周四。无论是在嗜中性粒细胞和IL-8的增加与ECP(的增加研发相关年代= 0.68,P <0.01,和r年代分别为= 0.62,p < 0.05)。IL-8在周一至周四的升高(p<0.05)以及与中性粒细胞升高的相关性也在sputumbased IL-8标准曲线中保持显著性(r年代= 0.67,p < 0.001)。
肺功能测定
Table 3⇓总结工作班次和肺功能变量周四的变化从周一之前在星期一早晨测量的废物收集的肺功能变量。省略了一名工人,因为到期太提前终止。两名工人肺功能表现气流受限。
在FEV一个显著下跌1和FEV1从星期一观察到周四预测值的%。虽然在FEV下降1/FVC从周一到周四没有达到显著性水平(p=0.08),下降与中性粒细胞百分比的增加相关(r年代= -0.51,p <0.05;图。1A⇓)。以sputon为基础的标准曲线,IL-8在周一至周四的升高与FEV的降低相关1/ FVC(R年代= -0.45,p <0.05)。在包-岁和年龄烟草消费也危险因素的FEV下降1/ FVC(R年代= -0.48,p <0.05,和r年代= -0.46,p <0.05)。
与工作相关的症状
任何呼吸与工作相关的症状的发生率为29%,胸闷14%,咳嗽或无痰10%。发现症状和曝光或症状,诱导痰变量之间无相关。
暴露与痰中炎症介质的关系
从星期一IL-8的增加的痰级至周四中位暴露于内毒素(R显著相关年代= 0.55,P <0.05)和接近显著中位暴露于β(1-3)葡聚糖(右年代= 0.49,P = 0.09;无花果1b和1c⇑)。对于基于痰标准曲线,内毒素相关保持意义(R年代= 0.51,P <0.05),而β(1-3)葡聚糖相关失去意义。
讨论
这项研究表明有机生活垃圾诱导下气道炎症以中性粒细胞为主的收集过程中,即使是中等程度的生物气溶胶。中性粒细胞的痰增加的比例从工作开始,周一到周四开始工作相关不仅与炎症介质的增加IL-8和ECP,而且与FEV下降1/ FVC。暴露在废物处理明显诱发炎症,因为增加引发可能与接触木糖醇,β(1-3)葡聚糖。发现呼吸系统症状和炎症标记物之间没有关联,可能是由于炎症反应相对小的变化。
痰液诱导过程本身是一种炎症刺激,可能引起炎症细胞和介质的增加20。因此,正如夜莺所提出的,从第一次到第二次诱导痰的时间延迟72小时et al。21减少所造成的感应可能产生的影响。烟草消费可能已经修改肺功能变化和嗜中性粒细胞的百分比之间的相关性,表明重度吸烟者可以具有下气道中性粒细胞的一种慢性高的水平。这是与以前的研究协议15。质量显着性可以解释一些曝光和效果之间的关联,因为40个关联进行了测试和两个关联都可能具有0.05的统计概率被发现。然而,所有发现的关联是生物合理。
本研究结果与健康、非吸烟、非特异反应性受试者研究结果的比较(n=114)22,表明痰样品含有大约相同数量的细胞,除嗜中性粒细胞的比例更高(48%与27%)在废液收集工人。低嗜酸性粒细胞浓度建议由嗜中性粒细胞介导的非特异性炎症。中性白细胞反应通过从星期一的嗜中性粒细胞化学引诱物IL-8的水平增加至周四进一步支持。类似的结果已经在废物收集中鼻灌洗液近日报道5。
虽然在痰嗜酸性粒细胞浓度低,因此显著从星期一在目前的研究提高到周四。在痰嗜酸粒细胞的增加被认为是哮喘的特性,但只有一个工人表明嗜酸性粒细胞百分比> 2%,建议作为嗜酸性哮喘的限制14。
有在ECP从周一到周四没有显著增加,虽然在ECP的变化与中性粒细胞和IL-8的增加相关。活化巨噬细胞和嗜中性粒细胞是IL-8的生产商。另外,在慢性阻塞性肺疾病,在诱导痰嗜中性粒细胞的增加是在β的吸入后与在ECP和IL-8的增加(1-3)β-葡聚糖23。因此在目前的研究结果表明在废物收集中嗜中性粒细胞为主的炎症反应。
除了在FEV一个显著下降1从周一到周四,FEV下降的相关性1/ FVC和嗜中性粒细胞流入被发现,表明引起嗜中性粒细胞的一种急性气道阻塞。
内毒素暴露与诱导痰中IL-8的增加有关。后的急性影响人类挑战与内毒素的特点是大量的中性粒细胞增加促炎细胞因子(il - 1、il - 6、肿瘤坏死factor-α和引发)反映在气道液体24。之所以长期变化,短期影响尚不清楚。慢性炎症在气道,如发生在长期暴露工人,随后可导致慢性呼吸道症状和肺功能的慢性损失。棉工人,饲料工人和谷物的处理程序的几个流行病学研究显示在肺功能下降慢性之间的关联(特别是FEV1)和暴露于内毒素污染的灰尘25- - - - - -27。
在IL-8的增加也趋于关联到β(1-3)葡聚糖曝光。在一个动物吸入研究中,β(1-3)葡聚糖did not cause neutrophilia 24 h after a single exposure7。然而,在反复暴露,内毒素和β(1-3)葡聚糖诱导的以协同方式增加的炎性细胞。因此,不能排除的是内毒素的组合中的低水平β(1-3)垃圾收集过程中的β-葡聚糖暴露可引起工人中的炎症反应。
内毒素暴露与IL-8和MPO水平之间的关系此前已在荷兰废物收集者和堆肥工人的鼻腔灌洗中得到证实1,5。因此,在鼻子的炎症反应表现出与在下气道的炎症反应的相似性。这可能是继发于致病因子的大小,因为它可能在上和下气道沉积两者。The majority of particles generated from waste have an aerodynamic diameter >10 µm28,主要沉积于鼻及咽部。然而,当用嘴吸气时,例如繁重的工作,废物收集开展过程中,较大的颗粒也沉积在气管和进一步回落。
总之,暴露于生物气溶胶垃圾收集过程中可能诱发可诱导痰被观察到较低的气道炎症。从星期一白介素8的分泌增加至周四,并发与用力呼气量在一秒钟内的降低的炎症反应的特征为嗜中性粒细胞浸润。这些炎症反应表现为内毒素,并可能β关系(1-3)β-葡聚糖曝光,而不是真菌孢子和细菌总数。
- 收到2002年7月8日。
- 接受2002年的10月28日。
- ©ERS期刊有限公司