Zdravotní rizika spojená s expozicí azbestu Průmyslová toxikologie (C867)

Azbest Historické využití skupina přirozeně se vyskytujících minerálů vláknitého charakteru na bázi silikátů silná ohebná vlákna velice odolná vůči tepelnému, chemickému i mechanickému namáhání s vysokým elektrickým odporem azbestos - řecký výraz pro nezničitelný Historické využití nehořlavé ubrusy (Persie) – kůže salamandra knoty do olejových lamp pohřební rubáše ve středověku brnění

Azbest Počátky průmyslového využití první komerční důl na azbest – 1879 Quebeck izolace teplovodního potrubí, boilerů, pecí stavební materiály, zahradní nábytek, brzdové obložení, cigaretové filtry zvuková izolace, protipožární zábrany za 2. sv. války masivní využití azbestu při stavbě lodí

Chrysotile (bílý azbest) 90 % světové produkce azbestu – chrysotil chemické složení Mg3(Si2O5)(OH)4 možná náhrada Mg za Fe, či jiný kation krystaly v ortorombické (ortochrysotil, parachrysotil) a monocyklické (parachrysotil) soustavě Amosite (hnědý azbest) Crocidolite (modrý azbest)

Azbest – nebezpečná vlákna za toxické jsou považovány vláknité formy příslušných minerálů zdravotní rizika spojena s dlouhodobou chronickou expozicí dlouhá doba latence (desítky let) Délka vlákna > 5 m Průměr vlákna < 3 m (<0,1 m !!!) Délka/Průměr vlákna > 3 rovná vlákna amfibolu mají větší schopnost penetrace plicní tkání než zahnutá vlákna chrysotilu na povrchu chrysotilu Mg2+ (cytotoxický efekt), na povrchu amfibolů Fe2+ (Fentonova reakce, oxidativní stres)

hustota < 1 g/cm3 obsah azbestu > 5% Drolivý azbest

Neddrolivý azbest hustota > 1,4 g/cm3 obsah azbestu < 12%

NFACM Asbestos tesnilo??? brzdové obložení azbestová páska

Azbest – zdravotní rizika Pleurální plak pleura – tenká dvouvrstvá membrána pokrývající plíce a vystýlající hrudník (poplicnice, pohrudnice) plak – jasně ohraničené mozolům podobné zesílení pleury, někdy kalcifikované bez zjistitelných symptomů

Azbest – zdravotní rizika Azbestóza fibróza - zmnožení vaziva v určitém orgánu na úkor funkční tkáně, odpověď na poškození orgánu např. na déletrvající zánět, někdy je její vznik nejasný - možný vliv různých cytokinů, které mohou tvorbu vaziva indukovat. plicní fibróza - zmnožení vaziva okolo plicních sklípků, které může podstatně narušit funkci plic, obv. následek alveolitidy (zánětu v oblasti alveol) narušení difúze kyslíku s hypoxemií hyperventilace ventilační porucha restrikčního typu plicní hypertenze komplikovaná léčba - kortikoidy, imunosupresiva transplantace plic

Azbest – zdravotní rizika 1949 Azbestóza doba latence 10 – 40 let nutná dlouhodobá masivní expozice Kauzistika Joe Darabant narozen 1924 více než 30 let práce s chrysotilem v roce 1974 důchod ze zdravotních důvodů 1990 zemřel na následky azbestózy 1989

Asbestosis: Number of Deaths, Crude and Age-Adjusted Mortality Rates (1968-1996)

Azbest – zdravotní rizika Mesotheliom mezotel – tenká vrstva buněk vystýlající některé tělní dutiny – pohrudniční, břišní, osrdečníkovou mezoteliom – zhoubný nádor mezotelu obvykle nutná dlouholetá expozice azbestu, doba latence 35 – 45 let (i 60 let), známy případy i po krátké expozici nízká úspěšnost léčby jak ozařováním tak chemoterapií amfiboly mnohem účinnější než chrysotil amosit 100-krát účinnější crocidolit 500-krát účinnější

Azbest – zdravotní rizika Bronchogenní karcinom nádorové bujení buněk plicního epitelu synergický účinek kouření doba latence 15-30 let (nejčastěji 25 let po expozici azbestu) amfiboly 5 až 50-krát účinější než chrysotil

Rakovina plic synergický účinek azbest - kouření

Azbest – faktory ovlivňující toxicitu Rozměr a tvar vlákna kratší než 40 m s průměrem pod 0,5 m (při dýchání nosem) nebo pod 1,5 m (při dýchání ústy) jsou zachycována v plicích dřívější uzance – vlákna kratší než 5 m vydechována, nebo zachycena v jícnu a transportována do žaludku (novější práce to vyvracejí - Troast, 2004; Koppikar, 2004) účinnost fagocytózy vláken makrofágy klesá s délkou vlákna – lýza makrofágů vede k dalšímu poškození tkání mesotheliom – zvláště účinná vlákna pod 0,1 m rovná vlákna amfibolu mají větší schopnost penetrace než zahnutá vlákna chrysotilu

Azbest – faktory ovlivňující toxicitu Chemické složení chrysotil více rozpustný než amfiboly snadnější fragmentace a následná exkrece chrysotilu na povrchu chrysotilu Mg2+ – cytotoxický efekt na povrchu amfibolů Fe2+ – Fentonova reakce, oxidativní stres velká variabilita v chemickém složení amfibolů – rozdílná toxicita

Azbest – mechanismy toxicity Generování ROS Fentonova reakce Fe (II) + H202  OH- + ·OH + Fe (III) O2- + H202  OH- + ·OH + O2 (katalýza Fe) O2 + Fe (II)  O2- + Fe (III) amfiboly (crocidolit a amosit) obsahují 27 - 33% Fe, chrysotil okolo 6% O2- produkovaný plicními makrofágy uvolňuje z povrchu azbestu redox-aktivní Fe jiným zdrojem ROS(•OH, H2O2, and O2−) je poškození buněk při fagocytóze azbestových vláken

Azbest – mechanismy toxicity Generování ROS - důkazy mechanismu chelatační činidla schopná vázat Fe a antioxidanty působí jako prevence proti poškození DNA a apoptóze v důsledku expozice azbestu existuje přímá úměra mezi povrchovou koncentrací Fe v azbestových vláknech a mírou poškození DNA azbest vytváří DNA adukty (8-hydroxydeoxyguanosin) typické pro oxidativní stres Následky oxidativního stresu poškození biomembrán buněk (peroxidace lipidů) apoptóza - oxidativním stresem poškozené mitochondrie buněk uvolňují proteiny vyvolávající řízenou smrt buněk chronická zánětlivá reakce v zasažené tkáni

Azbest – počítání vláken PCM (Phase contrast microscopy) metoda optické mikroskopie pro zobrazování průhledných objektů při zvětšení 400 až 1000-krát malý fázový posun způsobený při průchodu světla vzorkem převeden na kontrast (změna amplitudy) NIOSH (National Institute for Occupational Safety and Health) 7400 - měření azbestu ve vzduchu azbestová vlákna zachycena na membránovém filtru počítají se vlákna delší než 5m, s poměrem délka/průměr rovném či větším než 3:1 levná, rychlá, nenáročná metoda vhodná pro přímou analýzu pracovního prostředí není schopná odlišit azbestová a jiná (např. rostlinná) vlákna nejmenší průměr vlákna detekovatelný PCM je 0,2 - 0,3 m , vlákna azbestu delší než 5 m však mohou mít průměr menší než 0,02 m

Azbest – počítání vláken PCM v normální mikroskopii vzniká kontrast změnou intenzity budícího záření po absorbci pozorovaným objektem při průchodu světla průhledným objektem nedojde k absorpci, ale k rozptylu – změna fáze tu však není možné okem rozeznat kontrast v PCM vzniká převedením fázového posuvu na změnu intenzity pomocí fázového filtru 1 – zdroj světla 2 – clona - mezikruží 3- kondenzátor 4 – vzorek 5 – záření pozadí 6 – záření prošlé vzorkem 7- fázový filtr 8 – okulár 9 - oko

Azbest – počítání vláken TEM (Transmission electron microscopy) AHERA (Asbestos Hazard Emergency Response Act) - US EPA vyžaduje TEM např. při kontrole po asanaci škol spočítá se každé vlákno s průměrem pod 0,25 m a každé které vyhovuje výše uvedené PCM definici složitá příprava vzorku (zejména potahování filtrů uhlíkem), velká časová náročnost jednoznačná identifikace azbestových vláken (chemické složení, krystalická struktura), lepší rozlišení než PCM možnost detekce malých vláken

Azbest – počítání vláken SEM (Scaning electron microscopy) snadnější příprava vzorku než TEM nižší rozlišovací schopnost levnější instrumentace

Azbest – identifikace vláken NIR spektrometrie microPHAZIR As od firmy Thermo NIR spektrometrie – oblast 800 – 2500 nm změna vibračních stavů molekul reflexní techniky (microPHAZIR) vs. transmisní techniky sledujeme zeslabení zářivého toku budícího paprsku

Riziko celoživotní expozice azbestu Příbram – únor 2012 gymnázium pod Svatou Horou 1 000 – 5 000 vláken na 1 m3 vzduchu EPA ECLR = EPC*TWF*IUR ECLR – přírůstek počtu onemocnění rakovinou v důsledku inhalace azbestu EPC – počet vláken na 1 cm3 vzduchu TWF - časový váhový faktor popisující, jakou část roku je vzduch s azbestem vdechován IUR je rizikový faktor zohledňující počet let, po které se člověk vyskytuje v zamořeném prostředí a věk prvního kontaktu s azbestem.

Riziko celoživotní expozice azbestu Příbram – únor 2012 EPC = 5.10-3 vláken.cm-3 TWF = (počet hodin v zamořeném prostředí za den/24)*(počet dní v zamořeném prostředí za rok/365) = (8/24)*(252/365) = 0,228 IUR = pro počátek expozice v 5-ti letech a při trvání expozice 10 let je odpovídající hodnota IUR = 0,070 (toto číslo udává počet případů rakovin, které vzniknou v důsledku vdechování vzduchu s koncentrací 1 vlákno.cm-3 za 10 let) ECLR = 5.10-3 *0,228* 0,070 = 8.10-5 Vypočtená hodnota nám říká, že během 10 let studia v nejvíce zamořené učebně přibude zhruba 0,8 případu rakoviny na 10 000 žáků !!!!

????????????????????

Berlaymond - budova Evropské komise