Zdravotní rizika spojená s expozicí azbestu

1. Zdravotní rizika spojená s expozicí azbestu Průmyslová toxikologie (C867)

2. Azbest • 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

3. 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

4. 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)

5. 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)

6. hustota < 1 g/cm3obsah azbestu > 5% Drolivý azbest

7. Neddrolivý azbest • hustota > 1,4 g/cm3obsah azbestu < 12%

8. Asbestos tesnilo??? azbestová páska brzdové obložení NFACM

10. 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

11. 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

12. 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

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

14. 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

15. 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

16. Rakovina plic synergický účinek azbest - kouření

17. 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

18. 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

19. 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

20. 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

21. 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

22. 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

23. Azbest – počítání vláken TEM (Transmissionelectronmicroscopy) • AHERA (Asbestos Hazard Emergency ResponseAct) - 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

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

25. 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

26. 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.

27. Riziko celoživotní expozice azbestu • 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) Příbram – únor 2012 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 !!!!

28. ????????????????????

29. Berlaymond - budova Evropské komise