Peptydoglikany jako marker narażenia zawodowego na szkodliwe czynniki bakteryjne

Kierownik projektu: dr Marcin Cyprowski

Streszczenie projektu:

Głównym celem projektu było określenie zależności pomiędzy narażeniem na peptydoglikany będące markerem narażenia zawodowego na szkodliwe czynniki bakteryjne występujące w środowisku pracy, a poziomem mediatorów zapalenia w materiale biologicznym pobranym  z nosa narażonych pracowników.

Pomiary na występowanie bakterii tlenowych i beztlenowych, a także endotoksyn i peptydoglikanów, przeprowadzono w dużej oczyszczalni ścieków (w okresie letnim i zimowym) oraz w zakładzie zajmującym się gospodarką odpadami (sortownia), gdzie w wyznaczonych punktach stacjonarnych, uwzględniając rozkłady ziarnowe cząstek, pobrano próbki powietrza.  Ponadto przeprowadzono eksperyment medyczny, który polegał na pobraniu u ochotników indywidualnych próbek na zawartość peptydoglikanów, endotoksyn i pyłu organicznego, a także popłuczyn nosowych przed zmianą roboczą i po niej, na zawartość markerów prozapalnych. Łącznie przebadano 30 pracowników narażonych na czynniki biologiczne (20 z oczyszczalni  i 10 z sortowni odpadów) oraz 8 osób z grupy kontrolnej (pracownicy biurowi). Stężenia peptydoglikanów oznaczono testem SLP, endotoksyn – testem LAL, a interleukin IL-1β, IL-6, IL-8, TNF-α – testami ELISA. Wieloczynnikową analizę wyników przeprowadzono metodą uogólnionego modelu liniowego (GLM).

Średnie stężenia bioaerozoli w oczyszczalni ścieków w okresie letnim wyniosły odpowiednio: bakterie tlenowe – 1255 jtk/m³, bakterie beztlenowe – 34 jtk/m³, endotoksyny –  23,7 ng/m³, a peptydoglikany – 416,5 ng/m³, natomiast w okresie zimowym: bakterie tlenowe – 624 jtk/m³, bakterie beztlenowe – 75 jtk/m³, endotoksyny – 13,3 ng/m³, peptydoglikany – 289 ng/m³. Wszystkie badane parametry wykazały dużą zmienność w zależności od miejsca pobrania próbek, jednakże nie stwierdzono istotnych różnic pomiędzy porą letnią a zimową. Wykazano natomiast istotne różnice (p < 0,05) w stężeniach bakterii beztlenowych pomiędzy etapami procesu technologicznego, w szczególności oczyszczania mechanicznego i oczyszczania osadów ściekowych. Porównując te etapy, stwierdzono, że stężenia peptydoglikanów były zwykle odpowiednio kilkukrotnie większe niż endotoksyn, a analiza korelacji wykazała, że ich współwystępowanie było istotne statystycznie (r = 0,63; p < 0,01). Stwierdzono także istotne zależności występowania bakterii tlenowych i endotoksyn (r = 0,61; p < 0,01) oraz bakterii tlenowych i peptydoglikanów (r = 0,53; p < 0,05). Na stanowiskach pracy w oczyszczalni ścieków stwierdzono łącznie 41 gatunków bakterii należących do 21 rodzajów. Stężenia bioaerozoli w zakładzie gospodarki odpadami były większe niż w oczyszczalni ścieków (bakterie tlenowe – 4348 jtk/m³, bakterie beztlenowe – 19914 jtk/m³, endotoksyny – 173,6 ng/m³, peptydoglikany – 1446,6 ng/m³). Cechą szczególną był udział bakterii beztlenowych w ogólnej puli drobnoustrojów wynoszący 82%. Na terenie zakładu gospodarki odpadami stwierdzono łącznie 22 gatunki bakterii, które należały do 13 rodzajów. Analiza rozkładów ziarnowych wykazała ponadto, iż w zakresie średnic aerodynamicznych powyżej 3,3 µm może następować agregacja peptydoglikanów i endotoksyn na powierzchni kropel ścieków i/lub cząstek pyłu organicznego.

Projekt II.P.17. Stężenia IL-8 w trakcie zmiany roboczej w podziale na badane grupy

Uzyskane wyniki eksperymentu medycznego pokazały istotne różnice stężeń pyłu wdychalnego oraz endotoksyn (ANOVA: p < 0,001) pomiędzy poszczególnymi zakładami. Największe stężenia bioaerozoli stwierdzono w środowisku pracy pracowników zakładu gospodarki odpadami, najniższe zaś w grupie kontrolnej. W przypadku trzech pracowników sortowni odpadów uzyskane wyniki wskazują na przekroczenie wartości dopuszczalnej NDS dla pyłu organicznego (4 mg/m³) w ich środowisku pracy. Przeprowadzona analiza korelacji wykazała ponadto istotne statystycznie relacje pomiędzy endotoksynami a peptydoglikanami (r = 0,37;  p < 0,05), endotoksynami a pyłem organicznym (r = 0,70; p < 0,001) i peptydoglikanami  a pyłem organicznym (r = 0,41; p < 0,05).

Eksperyment pokazał, że w badanych środowiskach pracy najsilniej zareagowała interleukina IL-8. Z przeprowadzonej analizy wynika, że ostra reakcja organizmu człowieka na szkodliwe czynniki bakteryjne, interpretowana jako wzrost stężenia IL-8 w czasie zmiany roboczej, była obserwowana, gdy średnie stężenie endotoksyn wynosiło ok. 96 ng/m³, a peptydoglikanów – 570 ng/m³. O zachodzących reakcjach zapalnych u pracowników oczyszczalni i zakładu gospodarki odpadami świadczy także istotnie częstsze niż w grupie kontrolnej występowanie objawów podrażnienia gardła.

W trakcie realizacji projektu uzyskane wyniki upowszechniono w postaci 2 publikacji,  w tym 1 o zasięgu międzynarodowym (w 3. etapie). Dodatkowo wyniki zaprezentowano na  3 konferencjach o zasięgu międzynarodowym.

Jednostka: Pracownia Zagrożeń Biologicznych

Okres realizacji: 01.01.2014 – 31.12.2016