JlGE AV STØ FRA BE. ANORlOSI' I IDUNGER

Transkript

1 JlGE AV STØ FRA BE ANORlOS' DUNGER Delrapport l: Bologsk effekt av anortostt rottelunger Retensjon av anortostt rottelunger ved eksponerng støvarer av Axel Wang, Nels Nertun, BjØrn Gylseth og Vdar Skaug X) HD 788/ Rapport : Avdelng: Yrkeshygensk rapport nr. HD 788/ Yrkeshygensk nsttutt: Forsknng og utredng, Teksk. Ullevål sykehuy: Patologsk-anatansk lajratorur X Ansvarshavende: Lee Axel Wanag, Yrkeshygensk nttu Stkord: Anortostt, lungeretensjon, bologsk effekt ;~ ~~~~~~~;SKN' NGS N ST/TUTTENE (jydas ve 8 Postboks 8'49 Oslo Dep. Oslo 1

2 nnhold Sde NNLEDNNG L L lyetoder L LL RESULTAT OG DSKUSJON 7 V KONKLUSJON 10 V TABELLER OG FGURER V REFERASER 18

3 l T..NNLEDNNG Jordskorpen består av omkrng 95 % slkater hvorav ca. 6 O % tlhører feltspatgruppen. En del av dsse feltspatenennholder store mengder alumnum og er et mulg råstoff for framstllng av alumnumoksyd. tllegg tl denne kan felspatbergartene ofte nneholde sjeldne metaller som kan være av Økonomsk nteresse. på grunn av mulg kommersell utnyttelse aven bergart (anorthostt) av denne type Norge, har en Ønsket å utrede de yrkeshygenske og yrkesmedsnske konsekvenser ved eksponerng for anorthosttstøv. UndersØkelsff er lagt opp som en modellstude der en Ønsker å studere vrknngen av anorthosttstøv på rotte lunger. Pros j ektet er et samarbedspros jekt mellom patologsk-anatomsk laboratorum ved Ullevål sykehus og Yrkeshygensk nsttutt. Det vl omfatte en karakterserng av støvet, eksponerng av rottene ved drekte nnsprøytng av støvet luftveene og eksponerng støvkamer. Både retensjon, fordelng av støv lungene og lungenes reaksjon på støvet vl bl studert Denne rapporten (delrapport l) omhandler vurderngen av avlerngen (retensjonen) av anorthosttstøv lungene hos rotter støvkammer. vrknngen (bologsk effekt) av anorthosttstøv rotte lunger, både når støvet pustes nn (nhaleres ) og når det sprøytes (njseres) ned lungene. T. METODER Jon GlØmme (1967) og Ake Swensson (1971) har studert den fbrosefremkallende effekten av kvarts støv rottelunger. Den undersøkelsesmetoden GlØmme og Swensson brukte dsse forsøkene, er sden bltt brukt for å undersøke fbrosefremkallende effekt aven rekke andre

4 2 støvtyper. Noen av dsse støvtypene vste kke fbrosefremkallende effekt, mens andre gav fbrosedannelse rotte lungene varerende grad. UndersØkelsesmetoden tl GlØmme og Swensson går ut på at rotter får sprøytet støv oppslemmet fysologsk saltvann (0,9 % NaCl) ned lungene. Etter l, 2, 4 og 8 måneder hlr lungene undersøkt. Graden av lungeforandrnger blr vurdert etter lungenes vekt, lungenes utseende og fasthet og etter bldet av lungevevet mkroskop. Rottelungene som er bltt sprøytet med støvblandng, blr sammenlknet med lungene tl rotter som er sprøytet med rent fysolog sk saltvann (kontrolldyr). Vurderng av lungene utseende og fasthet, det makroskopske lungebldet. Forandrngene blr gradert fra A tl E. Normale.' lunger har grad O. Grad A: Lungene har vanlg størrelse, men kan synke samen.l tt.senere _enn vanlg når bry:sthulen åpnes. Lungevevet føles normalt når en tar_på det - uten knuter. Grad B: Lungene har vanlg størrelse, men synker sammen senere enn normal t når brysthulen åpnes. De sammehfalne lungene kan være større enn normal t Lungevevet føles ltt tettere og fastere når en tar på det uten knuter. Grad C: Lungene er større enn normal t etter at de er falt samen. En kjenner små knuter lungev.'evet når en tar på det. Grad D: Lungene er forstørret. En kj enner større knuter lungevevet når en vel avgrensede. tar på det, men knutene er

5 3 Grad E: Lungene er forstørret og har store sammenhengende faste parter seg. Vurderng av lungevekten. Gømme og SWensson har vst at lungevekten gr et meget godt blde av omfanget av fbrosereaksjonen som er,kommet en lunge.,., mdlertd er det kke bare støv som kan være årsak tl at en lunge Øker vekt. Andre forhold f. eks. lungebetennelse, sammenfallng aven lungelapp (atelektase) o. a. kan også Øke lungevekten. Slke lunger må utelukkes når en skal sammenlkne lungevekten hos forsøksdyrene med lungevekten hos kontroldyrene. Vurderng av lungen mkroskop (det mkroskopske lungebldet). Selv om lungevekten gr et godt blde av størrelsen av reaksjonen rottelungen, gr den ngen opplysnng om hvlken type reaksjon som er kommet lungene. Denne må vurderes ut fra det blde lungevevet vser mkroskop (det mkroskopske bldet). For å studere forandrnger av cellene lungevevet, ble sntt fra lungen farget med hematoxyln - eosn. Graderngen av lungevevsforandrngene ble gjort etter GØmmes skala som går. fra O tl. 6. Gr ad O: Grad l: Normal lunge. Mengden phagocytter ("spsende" celler) lungene er Økt. Noen av dsse cellene er alvedsepta (lungeblæreveggen), men de fleste lgger alveollumen (lungeblærehulrommet), alene eller sanunen med andre. De kan fylle hej alveollurnen. Det er kke fbroblaster (celle som kan danne fbrocytter), fbrocytter (celle:

6 4 som danner fbrller) eller fbrller (tynne bndevevstråder). Den vanlge strukturen av alveolene er kke Ødelagt. Grad 2: Grad 3: Ansamlngene av phagocytter er bltt større og tettere. En cellesamlng kan fylle flere alveoler. Det er enkel te fbroblaster og fbrocytter blant phagocyttene. Det er fbrller cellesamlngene, men fbrllenettet er ganske sparsomt og løst. Det kan også være en vss Øknng av fbrllemengden alveolsepta. Mengden av phagocytter er mnket, mens antallet fbroblaster er Økt. Dsse kan hel t domnere cellebldet. Den normale strukturen aval veolene er vanskelg å skj elne, eller den kan ha gått tapt, der cellesamlngen er tett. Det er mange fbrller, men nettverket er ennå nokså løst. Grad 4: Grad 5: Fbrocytter og fbroblaster domnerer cellebldet, det er få phagocytter tlbake. Cellesamlngene er ganske store. Fbrllene kan være fne og danne tette nettverk, eller grovere og danne løsere nettverk. de tdlgere cellesamlngene (knutene) er celletallet mdten av knutene gått tlbake. Fbrllenettverket er kraftg og tett, med mange store bånd av fbrller. Grad 6: Knutene er bltt cellefattge, speselt mdten hvor cellene kan være helt borte. Fbrl1e"" nettverket er utvklet vdere. De store bånd av fbrller domnerer bldet. En lunge kan samtdg ha forandrnger av forskjellge grader. Lungen blr da gradert svarende tl den alvorlgste forandrngen dersom denne fnnes som mnst 1/5 av alle forandr ngene.

7 Behandlno av anorthos ttstøvet før nnsprøytng xottelungen. Anorthostt ble knust tl støv ved laboratoret på Elkem-Spgerverket a/s, Fskaa Verk Krstansand S. For karakterserng ble støvpartklene del t størrelsesklasser etter ekvvalentdameteren. 99,3% av partklene hadde ekvvalentdameter -c 5tm.., Vekten av støvet de forskjellge størrelsesklassene var omtrent den samme. Partklene med ekvvalentdameter ~ 5 fm utgj orde 48% av total vekten. (Delrapport, HD 748/231177). 400 mg anorthosttstøv ble blandet med 10 ml fys. saltvann (0,9 % NaCl).. Blandngen ble ultralydbehandlet 2 mn. og de~~tter holdt, bevegelse med en magnetrører. Hver tme ble det tatt en prøve av blandngen som ble undersøkt mkroskop. AnorthosttstØvpartklene holdt seg hele tden frtt svevende. De vste ngen tegn på å k~umpe seg sammen (aggregere). StØvkammer eksponernqav rotter. En metode å utsette rotter for støv på er å la dyrene selv puste nn støvholdg luft et støvkammer. Støvkammeret som er beskrevet av Langård et al (1978) ble benyttet. Det anorthosttstøvet som kunne fanges opp på flter (mllpore AAWP 03700, Casella pumpe) støvkameret - og som godt representerer det støvet rottene puster ned lungene, - adskl te seg noe fra utgangsstøvet. 99,8 % av partklene var ~ 5 fm størrelse, og tlsammen svarte partklene.c 5 fm for 80 % av vekten av støvet. (Delrapport, HD 748/231177). Det var kontnuerlg målng av støvmengden kammeret. (Mllpore AAWP flter, Casella pumpe). Fg. L vser, den daglge støvmengden de 14 dagene rottene ble eksponert. Beregnng av den støvmengden hver rotte pustet nn. Den gjennomsnttlge støvmengde kammeret ble regnet ut etter støvmålnger.

8 6 '.~ StØVTengde x eksponerngstd for denne støvmengde hele eksponerngstden Lungeventlasjonen tl rotten ble regnet ut etter Adolph: (1949) 120 x kroppsvekt gram 0,74 = ventlasjonen ml/tme. Lungeventlasjon x gjennomsnttlg støvmengde x eksponerngstd gr støvmengden som rotten pustet nn. l'ål'ngav rnengdeanorthos tt rotte lungen. Bestemmelse av mengde uorgansk materale rottelunger kan gj Øres på flere måter. Vanlgst er totaoppøsnng av lungene syreblandng med etterfølgende elementbestemmelse (som S ved kvarts og feltspat og Cr ved kromateksponerng osv ~ foraskng og vektbestemmelse av asken (gravmetrsk metode). Normal t er mengden uorganske sal ter (klorder, fosfater etc. rottelunger 5,95 %! SD O, l) av lungens tørrvekt mål t med foraskngsmetoden. Denne verd kan brukes som korreksjon ved undersøkelsen av lungen som nneholder anorthostt. Foraskngsmetoden gr en rmelg nøyaktghet (anslagsvs! 10 vekt %) og er rask å utføre. Den er derfor å foretrekke fremfor syreoppslutnngsmetoden for bestemmelse av mengde anorthostt rottelunger. Rottelungen ble tørket 2 døgn ved 700 C og tørrvekten regstrert. Deretter ble lungen forasket lavtemperaturforaskngsovn. Foraskngen var komplett. Asken ble vasket med saltsyre (HCl L N) og vekten av askeresten ble regstrert. Ved sammenlknng med normale lunger ble anorthosttmengden lungen bestemt. Rotter. Tl undersøkelsen med GØmme-Swensson metoden ble det brukt 4 grupper hun-rotter fra dyrestallen ved Yrkes-

9 7 hygensk nsttutt. Alle dyrene en gruppe gkk Sfu~~en et felles bur med fr adgang tl vann og mat (Rasmussens kost). Halvparten fkk L ml fysologsk sal tvann med 4 O mg anorthos ttstøv sprøytet ned lungene. Den andre halvparten (kontrollene) fkk sprøytet 'ned L ml fysologsk saltvann. Deretter gkk hele gruppen gj en samme bur tl den ble undersøkt. Ved undersøkelsen ble alle dyrene en gruppe avlvet. Dette skj edde l, 2, 4 og 8 måneder etter støvnnsprøytngen. Tl undersøkelse med støvkammermetoden ble det brukt 4 grupper hunrotter fra dyrestallen ved Yrkeshygensk nst tutt, hver med 10 2-måneder gamle dyr. Dyrene fra alle gruppene gkk samtdg støvkammeret. Deretter ble gruppene delt og hver gruppe gkk stt bur tl de ble undersøkt etter l, 2, 4, 8 måneder, regnet fra l. dag med støveksponerng. (Et dyr 8 måneder-gruppen døde kort etter eksponerngen og utgkk av undersøkelsen). Statstkk: Wlcoxon-Mann-Whtney testen er brukt. Sgnfkansnvå 5 %. LL RESULTAT OG DSKUSJON. Mengde anorthos ttstøv lungene. Mengden anorthosttstøv rottelunger ble undersøkt umddelbart etterat rottene ble tatt ut av støvkameret (4 dyr) - en måned etter start av støveksponerngen (dvs. 14 dager etter avslutnngen av eksponerngen) (5 dyr) - og 4 måneder etter start av støveksponerngen (5 dyr) fg. 2. Øpet av de 14 dagene støvkamereksponerngen varte, pustet rottene nn ca. 60 mg støv ~5fm (60-65 mg). Ca. 9 mg (8,1-9,9 mg) ble funnet lungene da eksponerngen ble avsluttet. Av det støvet som kan komme helt ut lungeblærene (resprabelt støv

10 8 ~ 5 fm) var ca. 15 % "bltt gjen" (retnert) lungene. 14 dager etter avslutnngen av eksponerngen var anorthosttmengden lungene sunket tl ca. 5,8 mg(2,0-6,0 mg) ca. 10 % av den mengden dyrene pustet nn. Denne mengden ser ut tl å bl værende lenge lungen.,anderledes hos de dyrene som har fått anorthosttstøvet sprøytet ned lungene. Dsse dyrene har svært forskjellge mengder anorthosttstøv lungene, både L måned etter nnsprøytnngen (4 dyr)g etter 4 måneder (5 dyr) fg. 2. Den gjennomsnttlge støvmengden lungen synes å mnke noe fra L - 4 måneder etter nnsprøytngen, men vurderngen er uskker pga. den store forskjellen fra rotte tl rotte. GØmmes arbed (1967) vser at nnsprøytng lungene gr nokså varerende kvartsstøv-mengder lungene, selv om forskjellen fra dyr tl dyr er mndre enn den v fnner for anorthos ttstøv. Dette kan komme av at GlØmme har hatt en bedre teknkk med nnsprøytngen - eller at rottene lettere klarer å fjerne anorthosttstøv enn kvartsstøv fra lungene. mdlertd vser de dyrene som har pustet nn anorthostt at ca. 10 % av støvet blr lggende lungen over lang td. Det er derfor vanskelg å forklare de lave anorthosttmengdene lungene hos enkelte av rottene som har fått sprøytet anorthos tt nn. Vurderng av lungene. gt ~~gg _Qg_l ~êtg~t L_g~t_~~~EQ ê ~QElê~~_l ~gg~~l lg t. Graderngen av lungene er vst tabell l. Det synes som lungene med anorthos ttstøv har forandret seg noe mer enn kontroll-lungene etter 4 og 8 måneder. Y~~t~g-~y-l~ng g~~ Vekten av lungene er vst fg. 3. Drekte sammenlknng

11 av vekten av lungene kan mdlertd bl vlledende om dyrene er av forskjellg størrelse. Sammenlknng av lungenes vekt som % av dyrenes kroppsvekt (relatv lungevekt) fjerner denne uskkerheten. De relatve lungevektene er vst fg. 4. Bortsett fra lungene 'hos dyrene som har fått anorthostt sprøytet nn (l måned etter nnsprøytngen) er det ngen statstsk skker vektforskjell mellom lungene som nneholder anorthostt og kontroll-lungene. GlØmme (1967 ) undersøkte reaksjonen på ttanumdoksyd, glassull, jernslkat, olvn og kvar-ts rottelunger. Han fant at lungene reagerte mnst på t tanumdoksyd, deretter kom glassull, jernslkat og olvn, mens det ble full utvklng av lungefbrose når kvarts ble sprøytet nn. GØnue konkluderer at støv av ttanumoksyd og glassull nærmest kke har f brosefremkallende egenskaper lungene. støv av jernslkat og olvn gr moderate reaksjoner, men kan sannsynlgvs bl årsak tl fbroseutvklng lungene, dersom et ndvd blr belastet med store mengder støv under uheldge omstendgheter. Sammenlknng mellom kvarts, olvn og anorthostt er vst tabell 2. Sammenlknet med kontrollgruppen reagerer lungene mndre på anorthostt enn på olvj 9 Und~r ~Ø~el s~ ~ v _l ~n9:ee!!~r~s~oj2 J.d~t _ mlkeosk Plske lu~g~bldet). Nesten alle lungene - også kontroll-lungene - vste blde som lungebetennelse (kronsk pneumon og bronchopneumon). Det var derfor umulg å gradere lungene fordet lettere fbroseforandrngene. Det ble kke sett større knuteaktge forandrnger tlsvarende dem kvarts gr. Da alle våre rotter hadde lungebetennelse, må resultatene av anorthosttpåvrknngen vurderes ut fra dette. Hvor vdt anorthostt frske lunger vl g ennu mndre reaksjoner enn dem som ble sett denne undersøkelsen, vet v kke.

12 o,v KONKLUSJON. BedØmt mot kontroll-lungene gr anorthostt en mndre vektøknng enn olvn. Det ble heller kke sett fbroseknutedannelser som dem ~varts gr. V kan derfor være frstet tl å anta at anorthostt har mndre fbrosefremkallende egenskap enn olvn. mdlertd kan den forskjellen v har sett mellom anorthostt og olvn også skyldes mengde støv. Same mengde ol vn som anorthostt ble sprøytet ned lungene,. men dersom GlØmme hadde en bedre teknkk med nnsprøytngen, - eller om lungene lettere renser seg for anorthos tt enn olvn - kan anorthos tt -lungene ha nneholdt mndre støvmengde enn de olvnlungene v sammenlkner med. Graden av reaksjon lungene er som kjent kke bare avhengg av egenskapen tl det støvet som et lungen, men også av støvmengden. BedØmt ut fra de rottene som har pustet nn anorthostt synes ca. o % av det støvet som kan komme hel t ut lungeblærene (resprabelt støv ~ 5 fm) å bl lggende lungen lang td. Det er derfor mulg at mengden anorthosttstøv kan bygge seg opp lungen om lungen. stådq puster:nn luft som nneholder anorthosttstøv. Vår undersøkelse ble utført med dyr som vste seg å ha lungebetennelse. V vet at annet støv (nefelnsyen tt) har gtt kraftg vektøknng lunger med betennelse - en vektøknng som kke kommer om lungene er frske. Da vekten av lungene som nneholder anorthostt kke er vesentlg forskjellg fra kontroll-lungene, er det sannsynlg at reaksjonen på anorthostt frske lunger vlle bl den samme eller mldere, men dette vet v kke skkert. V vet fra tdlgere at menneskelunger og rottelunger reagerer nokså lkt på forskj ellge typer støv. Tl tross for at rottene denne undersøkelsen hadde lungebetennels, - er det mest sansynlg at anorthosttstøv gr :ten fare for fbroseutvklng hos

13 11 mennesket dersom arbedsplassen har vanlg yrkeshygensk standard med mndre enn o mg støv pr m3 luft.

14 12 Tabell l: Vurderngen av lungenes utseende og fasthet, det makroskopske lungebldet, hos rotter som har fått fysologsk saltvann (kontroll) eller 40 mg anorthosttstøv sprøytet ned lungene, og hos rotter som har pustet nn ca. 60 mg anorthos ttstøv ~ 5 ~m løpet av 14 dager. Undersøkt Antall dyr med grad: etter Gruppe Anorthos tt sprøytet nn 8 A L B L 5 L måned Anorthos tt pustet nn 5 5 Kontroll _L _L Anorthos tt sprøytet nn måneder Anorthos tt pustet nn 6 4 Kontroll L Anorthos t t sprøytet nn 6 8 O 4 måneder Anorthos tt pustet nn 4 6 O Kontroll 9 3 L L L Anorthos tt sprøytet nn måneder Anorthos tt pustet nn L Kontroll C 6 2 O O O O O O L O

15 (Y ~ Tabell 2: Samenlgnng av lungevektene (mddelverder) hos rotter som har fått olvn og kvarts (Glømmes resultater) og hos rotter som har fått anorthostt. Måned nn- sprøytnng tt L mnd. 2 mnd mnd. 8 mnd. etter Kontroll Kontroll Anorthos tt Anorthos tt for ol vn Ol vn Kvarts sprøytet nn pustet nn og kvarts anorthos for l Ol l l ! 2.96 Lungevektene for de forskjellge støvtypene kan kke sammenlgnes drekte. Det som kan sammenlgnes er hvordan lungevektene utvkler seg fra måned tl måned.

16 o: r Mengde anorthos ttstøv 3 mg/m Fg L Mengde anorthosttstøv støvkammer pr. døgn l l 5, DØgn 9 o, 11'

17 L.,. Mg anorthostt lungene. 20 o Fg. 2 Mengde anorthosttstøv lungene hos rotter som har fått sprøytet 40 mg anorthosttstøv ned lungene (. y og hos rott~r som har pustet nn ca. 6 O ~g anorthos ttstøv ( ~ 5 fm) løpet av 15 dager (~ ). Medanverd (n = 4 og 5) Måneder etter nnsprøytngeh/start av støvkanueret

18 1. r- Fg. 3 Vekten av lungene hos rotter som har fått sprøytet 40 rr anorthosttstøv (.) eller fysologsk saltvan (kontroller) (.) ned lungene og hos rotter som har pustet nn ca 60 rr anorthosttstøv (.( 5 l.) (..) løpet av 15 dager. Mean og konfdensntervall for medan, ~ 95 % konfden koeffsent. lgevekt gram ff l l l Måeder etter nprøytngen/start av støvkarret

19 - r- 1,5 l, O 0,5 Relatv Lungevekt Fg. 4 Relatv vekt av lungene hos rotter (lungens vekt/rottens kroppsvekt) som har fått sprøytet 40 mg anorthosttstøv (.) eller fysologsk saltvann (kontroller) (.) ned lungene og hos rotter som har pustet nn ca. 60 mg anorthos ttstøv (~5 ~m) (Å) løpet av 15 dager. l'edan og konfdens ntervall for medan, ~ 95 % konfdens koeff,s:ent. '/c '... ',.,'f;' ~1; ~~; ; fl L 2 4 Måneder etter nnsprøytngen/start av støvkammeret 8

20 18 V. REFERASER Adolph, E.F.: Quanttatve relatons n the physologcal consttutons of Mammals. Scence, (1971) 109, GlØmme, J.: Evaluaton of the relatve fbrogenetc tendency of mneral partcles n anmal experments. Unverstetsforlaget, Oslo-Bergen- TromsØ (1967). Gylseth, B.: Vrknngen rottelunger. av anorthos tt. Norway, (1977) HD 748/ av støv fra bergarten anorthostt Delrapport : Karakterserng Yrkeshygensk nsttutt, Oslo, Langård, S., Gundersen, N., Tsalev,D.L. and Gylseth, B.: Whole blood chromum level and chromum excreton n the rat after znc chromate nhalaton. Acta pharmacol. et toxcol. (1978) 42, Swensson, A.: Expermental evaluaton of the fbrogenetc power of mneral dusts. Studa Labors & Saluts. (197l) 10,