Aktuelle Untersuchungen zur Partikelemission und deren ... · 6 · 15. Mai 2015 Health effects of...

Dr. rer. nat. Richard Gminski / Prof. Dr. med. Volker Mersch-Sundermann

Institut für Umweltmedizin und Krankenhaushygiene

Universitätsklinikum Freiburg, Germany

15. Mai 2015

Aktuelle Untersuchungen zur Partikelemission

und deren gesundheitliche Bedeutung bei

Laserdrucker

2 · 15. Mai 2015 WaBoLu – Innenraumtage, Berlin, 12.-13- Mai 2015

Gminski R, Mersch-Sundermann V (2006)

Gesundheitliche Bewertung der Exposition gegenüber Tonerstäuben und gegenüber Emissionen aus Laserdruckern und Kopiergeräten –aktueller Erkenntnisstand. Umweltmed Forsch Prax 11 (5) 269-300

Mersch-Sundermann V (2007)

„Tonerstudie“ (Pilotstudie zur Evaluierung möglicher Beziehungen zwischen Emissionen aus Büromaschinen, insbesondere aus Fotokopierern und Laserdruckern und Gesundheitsbeeinträchtigungen bzw. Gesundheitsschäden bei exponierten Büroangestellten).www.bfr.bund.de/cm/252/pilotstudie_toner_erste_ergebnisse.pdf 24.1.2007




6 · 15. Mai 2015

Health effects of the exposure to toner dusts and emissions from laser printers and photocopiers. A literature review.

Asisa Klaffke, Richard Gminski, Volker Mersch-SundermannInstitut für Umweltmedizin und KrankenhaushygieneUniversitätsklinikum Freiburg, Germany

Some results of human biological monitoring studies

7 · 15. Mai 2015

Study participants Endpoint/Test method Results Comments References

N=124

81 photocopy

operators

43 healthy controls

Oxidative Stress,

inflammation

hematological status, lung

function, TBARS,FRAC,

leukotriene B4, 8-isoprostane,

CRP, IL-8, CC-16, ICAM-1,ECP

No change in lung function.

TBARS, leukotriene B4, 8-

isoprostane, IL-8, ICAM-1 and

ECP significantly elevated, FRAC

lower in photocopier exposed

group

PM 10 and PM 2,5 above

permissible Indian ambient air

quality standards levels in all

investigated photocopy centers

Elango et al.

2013

N=9

Healthy subjects,

spent 6 h at

photocopy centres

for 2-3 days

Oxidative Stress/ DNA

damage

Urine (8-OH-dG), nasal lavage

(13 cytokines, PMN, total

protein)

Significant increase in several pro-

inflammatory cytokines, PMN and

8-OH-dG compared to the pre-

exposure values

Mean total particle number in

copy centres was more than 5

times higher compared to

“background “ measurements

Khatri et al.

2013

N=6

healthy subjects,

spent 0.5 h in test

room with printing

laser printer

Patient provocation test

(various laser printers) 15 min of

exposure

ROS, ECP (eosinophil

cationic protein), patient's

symptoms (visual analogue

scales, VAS), pulmonary

function

No change in pulmonary function

Significant increase in ROS

induction in 5 patients, increase

in ECP in 3 patients.

Physical-chemical

characterisation of the

emissions, especially PAHs

Mersch-

Sundermann et

al. 2011

N=78

26 individuals

working in copy

shops

52 matched controls

Genotoxicity/ Oxidative

damage

CAT, GSH/GSSG, TBARS,

DICA, BCMN.

Environment monitoring for

particulate matter at workplaces.

Significant increase among

photocopier operators: TBARS:

27%; DICA :134%; BCMN:100%

(p<0.05)

(no significant changes:

GHS/GSSG and CAT)

significant association between

months spent at work and DICA &

BCNM

Controls PM 4.5 =

25.5 ± 15.68 µg/m³

Photocopier workers PM 4.5 =

88.94 ± 40.4 µg/m³

(=8 h working average

concentrations)

Kleinsorge et

al. 2011

WaBoLu – Innenraumtage, Berlin, 12.-13- Mai 2015

8 · 15. Mai 2015

Study participants Endpoint/Test method Results Comments References

N=66 individuals

occupationally exposed to

photocopiers#

40 controls

Chromosomal aberrations in

peripheral blood lymphocytes

Significant increase in chromosomal

aberration among exposed individuals

No data

concerning exact

exposure

Balakrishnan & Das,

2010

N=148

74 Individuals working in

photocopying shops

74 matched controls

DNA-damage in peripheral

blood lymphocytes

comet assay

Significant increase of DNA-damage

among exposed individuals

No data

concerning exact

exposure

Manikantan et al.

2010

N=24

12 individuals working with

photocopiers 8-9h/d for

more than 5 years.

12 matched controls

Mutagenicity

Incidences of CA and SCE in

peripheral blood lymphocytes

Blood pressure, haematological

parameters

Significant increase in percentage of

aberrant cells (P<0,05), total aberrations

(P<0,01), total aberrations excluding

chromatid gaps (P<0,01) among the

photocopier workers. No significant

difference in SCE frequency, normal

haematological parameters and blood

pressure values.

No data

concerning exact

exposure

Gadhia et al. 2005

N=188


photocopiers

90 matched controls.

Mutagenicity

Frequency of MN in buccal

epithelial cells

Chromosomal aberration

analysis on peripheral blood

lymphocytes.

Significant increase in frequency of MN in

buccal epithelial cells

peripheral blood lymphocytes and

chromosomal aberrations

No data

concerning exact

exposure

Goud et al. 2004

N=160


photocopiers

80 controls (healthy

volunteers)

Oxidative Stress/ DNA

damage

LPO (TBARS), SOD, CAT in

erythrocytes.

Levels of vitamin C, E and beta-

carotene in plasma

Oxidative damage due to photocopying.

Increase: LPO (TBARS)

Decrease: vitamin C and E, beta carotene,

SOD, CAT

->dependency between duration of

exposition/ height of ozone level and

oxidative damage.

Zhou et al. 2003

Some results of human biological monitoring studies


9 · 15. Mai 2015

Test system

In vitro in vivo

Khatri,et.al. 2013Healthy volunteers

(Khatri,et.al. 2012)

Balb/c mice (Pirela,

et.al. 2013)

Endpoint THP-1 Nasal epithelial cells Small airway epithelial

cells Nasal lavage BALF (lungs)

Cytokines

Eotaxin - - - - *

Fractalkine ** - - *** ND

GM-CSF ** - * - -

IFN-gamma - * - - -

IL-1 alpha - *** * - *

IL-1 beta ** - * *** -

IL-6 *** - - *** -

IL-8 *** *** *** *** ND

MCP-1 *** - - *** -

TNF-alpha *** * - *** -

VEGF * ** ** *** ***

Inflammatory cells

Neutrophils ND ND ND *** ***

Eosinophils ND ND ND - -

Vascular permeability

Protein/Albumin ND ND ND *** ***

LDH assay ND ND ND ND *

Other

Apoptosis *** ND ND ND ND

Necrosis *** ND ND ND ND

Oxidative stress

ROS

Lipid peroxidation

Genotoxcity - ND ND ***(8-OH-dG) ND

Pirela, et.al. 2013

Summary of toxicological endpoints for photocopier/laser printer particles

ND: Not determinated. ***: p < 0.001. **: p < 0.01. *: p < 0.05. -: Not significant.

Comparsions are reletive to controls (PM0.1) fraction.


10 · 15. Mai 2015

Zusammenfassung Literatur-Review bis 2015

• Mehrere Studien zeigen, dass Partikel aus Kopiergeräte- und Laserdruckeremissionen (PEPs) in der Lage sind in vitro, in vivo und in Humanstudien nachfolgende Effekte auszulösen:

- Zerstörung der Membranintegrität- Zelltoxizität- Induktion von oxidativen Stress (ROS, Lipidperoxidation) - Freisetzung von pro-inflammatorischen Zytokinen- Angiogenese- Störungen der zelllulären Kommunikation - Epigenetische Veränderungen

• In den Human-Studien fehlen oftmals die exakte (physikalisch-chemische) Ermittlung der Expositionshöhe.

• Die bisherigen Studien lassen darauf schließen, dass PEPs konzentations-und zeitabhängig Lungenzellen des Menschen schädigen, zu persistenten genetischen Modifikation führen und möglicherweise Lungen- und Herzkreislauf-Erkrankungen auslösen können.


11 · 15. Mai 2015

Studientitel

Screening biologischer Effekte bei Exposition

gegenüber Emissionen aus Laserdruckern – eine

Probandenstudie

StudientypPilotstudie zum Nachweis biologischer Effekte nach

Exposition gegenüber Laserdruckeremissionen (LSD-E)

Probandentyp

4 gesunde Probanden und 4 Probanden mit

„selbstberichteten Beschwerden“ (Betroffene) nach LSD-E-

Exposition

Ziele der Studie

Im Rahmen der Pilotstudie sollen an 8 freiwilligen Probanden

nach kontrollierter Exposition gegenüber LSD-E und

Tintenstrahldrucker-Emissionen (TSD-E) im cross-over-

Design, neben der Bestimmung einzelner

Inflammationsmarkern, Microarrayanalysen zum Screening

auf biologische Effekte durchgeführt werden.

Freiburger-Studie 2015


12 · 15. Mai 2015


StudiendesignMonozentrische Probandenstudie: einfach blind, Crossover-

Design mit 8 Probanden.

Zielkriterien

Hauptzielkriterium:

• Genexpressionsveränderungen in Blutzellen nach Exposition

gegenüber LSD-E und TSD-E.

Nebenzielkriterien:

• Klinische Parameter (hs-CRP, ECP)

• Weitere Klinische Parameter: Lungenfunktion,

Rhinomanometrie, Herzfrequenzvariabilität (HRV),

Fraktioniertes exhaliertes NO (FeNO)

• Subjektive Einschätzung während jeder Intervention (Visual-

Analoge-Skalen – VAS)

• Immun-Toleranz-Test (ITT)


13 · 15. Mai 2015


Innenansicht des ExpositionsraumesDie Laserdrucker (oder der Tintenstrahldrucker) standen verdeckt hinten den Leinwänden

Laserdrucker:Kyocera FS-1320 mit Toner TK-170, RAL UZ-122

Kyocera FS- 1030 D mit Toner TK-120, RAL UZ-122

Samsung ML-3710 ND mit Toner ML-D3470, RAL UZ-122

Samsung ML-3471 ND mit Toner MLT-D205, RAL UZ-122 und UZ-171

Tintenstrahldrucker:

Brother DCP-190C


14 · 15. Mai 2015


Aufstellung der vier Laserdrucker während der Expositionsstudie


15 · 15. Mai 2015


Ansicht des eingesetzten Tintenstrahldruckers unter einer Filtereinhausung (DB Maento, Italien).


16 · 15. Mai 2015


Repräsentativer Verlauf derPartikelanzahlkonzentration (Partikelgröße 10 –1000 nm) während einer Expositionssitzung mitTintenstrahldrucker (TSD-E, links) undLaserdrucker (LSD-E, rechts). Die zu beobachtenSpitzen sind die Folge der sukzessivenDruckvorgänge.

Laserdrucker (N=6): 15379 ± 2799 P/cm³ Spitzenwerte: 51670 P/cm³

Tintenstrahldrucker (N=6): 1960 ± 449 P/cm³ Spitzenwerte: 3874 P/cm³

Hintergrund: 1904 ± 540 P/cm³ (N=12).


17 · 15. Mai 2015


250 nm 100 nm

TEM-Aufnahme der Ultra-Feinstäube nach Sammlung von 90 Litern Laserdrucker-

Emissionen auf goldbedampfte Kernporenfilter während des Expositionsvorgangs im

Atemluftbereich der Probanden. Es sind ultrafeine Partikel, Aggregate und Agglomerate

zu sehen. Vergrößerungen: links 40000x; rechts: 100000x.


18 · 15. Mai 2015


Variable DimensionGesunde Betroffene

Normalbereich

F O G W KL K L S

Alter Jahre 28 58 52 26 46 51 24 49 -

Gewicht kg 65 59 53 68 104 67 67 90 -

Hämatologie

Leukozyten Tsd/µL 5,50 4,61 4,33 4,80 6,55 5,13 4,40 6,16 4,3 - 10

Thrombozyten Tsd/µL 256 214 226 252 258 278 134* 253 140 - 400

Erythrozyten Mio/µL 4,97 4,53 4,22 4,74 5,17 4,66 4,67 5,53 4,2 - 6,3

Hämoglobin g/dL 14,7 14,7 10,9* 14,4 16,5 13,9 15,3 15,9 12 - 18

Hämatokrit % 42,4 43,6 36,0* 42,2 49,2 42,2 43,9 48,4 37 - 52

MCV fl 85,3 96,2 85,3 89,0 95,2 90,6 94,0 87,5 82 - 101

MCH (HbE) pg 29,6 32,5 25,8* 30,4 31,9 29,8 32,8 28,8 27 - 34

MCHC g/dL 34,7 33,7 30,3 34,1 33,5 32,9 34,9 32,9 31,5 - 36

Neutrophile cytoch. % 67,8 47,7 64,7 52,5 62,4 63,3 44,3 58,4 40 - 75

Lymphozyten cytoch. % 20,9 40,6 27,0 37,5 26,9 24,8 45,9 28,6 19 - 51

Monozyten cytoch. % 6,4 7,4 6,2 7,1 7,9 6,0 5,5 7,6 2 - 14

Eosinophile cytoch. % 4,2 3,0 1,2 1,9 1,7 4,9 3,2 4,9 0 - 7

Basophile cytoch. % 0,7 1,3 0,9 1,0 1,1 1,0 1,1 0,5 0,0 - 2,0

Klinische Chemie

Kalium mmol/L 4,6 4,4 4,6 4,1 4,8 3,6 4,0 4,6 3,5 - 5,1

Natrium mmol/L 141 142 144 141 141 145 140 139 136 - 145

Harnstoff mg/dL 31 25 40 19 36 27 17 56* 12,8 - 42, 8

Serum-Kreatinin mg/dL 0,9 0,91 0,78 0,86 1,28* 0,88 0,89 0,97 0,67 - 1,17

GOT (AST) U/L 26 23 24 23 35 18 39 34 10 - 50

GPT (ALT) U/L 17 15 18 18 42 13 40 37 11 - 50

Alk. Phosphatase U/L 75 n.b. 82 n.b. 62 35 n.b. n.b. 40 - 130

Gama-GT U/L 12 13 23 13 29 25 17 36 0 - 60

Immunglobulin E IU/mL 19 26 1311* 34 19 88 107* 1024* 0 - 100

Eosin. kat. Protein mg/L 9,4 4,4 7,8 7,2 8,0 7,3 8,5 13 <13,3

sensitives CRP mg/L 0,2 0,8 0,3 0,3 0,3 2,1 0,2 0,5 0 - 5

TSH µU/mL 2,89 3,19 1,42 1,75 0,70 1,35 1,40 0,86 0,27 - 4,20

Charakterisierung der Versuchsteilnehmer

* Normalbereich unter- bzw. überschritten; n.b. nicht bestimmt


19 · 15. Mai 2015


Gesunde Betroffene

Lebenszufriedenheit 6,75 4,75

Soziale Orientierung 5,75 5,75

Leistungsorientierung 5,5 4,5

Gehemmtheit 5,25 5,5

Erregbarkeit 4 5

Aggressivität 3,5 3,75

Beanspruchung 5 4

Körperliche Beschwerden 3 5,25

Gesundheitssorgen 4,75 4,75

Offenheit 5,75 4,25

Extraversion 5 4

Emotionalität 3,75 5,25

Summe 58 56,75

Ergebnisse als Mittelwerte der Freiburger-Persönlichkeitsinventar (FPI)-

Befragung für Gesunde im Vergleich mit Betroffenen


20 · 15. Mai 2015


0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

vor nach vor nach vor nach

1. Expositionstag 2. Expositionstag 3. Expositionstag 4. Tag 5. Tag

FE

V1

[%is

t/S

oll]

KL K L S

F O G W

LSD-E Alle

Einsekundenkapazität (FEV1) als % IST/SOLL für alle Probanden vor

und nach Exposition gegenüber LSD-E


21 · 15. Mai 2015


0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

vor nach vor nach vor nach

1. Expositionstag 2. Expositionstag 3. Expositionstag 4. Tag 5. Tag

FE

V1

[%is

t/S

oll]

KL K L S F O G W

Einsekundenkapazität (FEV1) als % IST/SOLL für alle Probanden vor und

nach Exposition gegenüber TSD-E


22 · 15. Mai 2015


70

,8

1,0

1,2

52

,7

0,9

20

,2

15

56

32

,4

1,0

1,0

48

,9

24

,9

81

,0

1,7

1,0

0,8

3,6

1,5

0,8

6,3

1,0

1,0

3,9 1

,7

1,0

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

IL-1β IL-2 IL-5 IL-8 INF-γ TNF-α

x-f

ach

e E

rhö

hu

ng

ge

ge

nü

be

r B

asa

lwe

rt

LSD-E Gesunde

F

O

G

W

Die Ergebnisse des ITT-Test. Dargestellt sind die x-fache Erhöhung der Zytokininduktion in PBMCs gegenüber dem Basalwert bei Gesunden nach Exposition gegenüber LSD-E (Partikel aus den Emissionen wurden in PBS gesammelt und auf die Blutzellen appliziert).


23 · 15. Mai 2015


4,9

1,0

1,0 1,7

1,0

1,01

,8

1,0 1,4

1,4

1,0

1,0

1,0

1,0

1,1 1,4

1,0

1,0

38

,0

1,0 1,2

14

,0

2,1

16

,7

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0


x-fa

che

Erh

öu

ng

gege

nü

be

r B

asal

we

rt

LSD-E Betroffene

KL

K

L

S

Die Ergebnisse des ITT-Test. Dargestellt sind die x-fache Erhöhung der Zytokininduktion

in PBMCs gegenüber dem Basalwert bei Betroffenen nach Exposition gegenüber

Laserdruckeremissionen (Emissionen wurden in PBS gesammelt und auf die Blutzellen

appliziert)


24 · 15. Mai 2015




Tonerpulver

6,0

1,0

1,0

7,2

0,9

0,7

6,5

1,0

1,0 1,6

1,0

1,01,4

1,0

0,9 1,6

1,0 2

,7

19

,5

1,0

1,0

3,0

1,0

1,0

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0


x-f

ach

e E

rhö

hu

ng

ge

ge

nü

be

r B

asa

lwe

rt

Tonerpulver Gesunde

F

O

G

W


25 · 15. Mai 2015




Tonerpulver

1,7

1,0

1,1 1,5

1,0

1,0

6,1

1,0 1,3

2,8

1,0

1,0

5,1

1,0

1,0

1,0

1,0 1,3

94

,3

1,0

1,0

0,5

2,1

65

,6

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0


x-f

ach

e E

rhö

hu

ng

ge

nü

be

r B

asa

lwe

rt

Tonerpulver Betroffene

KL

K

L

S


26 · 15. Mai 2015


Anzahl und Expressionsgrad der überexprimierten und unterexprimierten Gene nach den

erhaltenen Microarray-Datensätzen mittels Affimetrix-Mikroarray-Technik für die LSD-E-

Experimente ( links, Kontrolle vs. LSD-E) und für die TSD-E-Experimente (rechts,

Kontrolle vs. TSD-E).

Unterschiede im Genexpressionsprofil wurden mittels den Bioinformatik-Softwares- und

Datenbasen DAVID, Gene Set Enrichment Analysis (GSEA) und Ingenuity Pathway

Analysis Software (IPA)


27 · 15. Mai 2015


Gene Assignment Gen- Symbol

x-fache

Erhöhung

(Kontrolle vs.

LSD-E)

p-Wert

(Kontrolle vs.

LSD-E)

immunoglobulin heavy variable 4-31 IGHV4-31 2,91365 0,0260803immunoglobulin heavy variable 1-18 IGHV1-18 2,68897 0,023159T cell receptor alpha joining 4 TRAJ4 2,68854 0,00651539immunoglobulin heavy constant mu IGHM 2,61043 0,0261634CD79a molecule, immunoglobulin-associated

alphaCD79A 2,50708 0,00641252

T cell receptor alpha joining 40 TRAJ40 2,47194 0,0146184CD180 molecule CD180 2,46797 0,0329281CD22 molecule CD22 2,46623 0,0242465T cell receptor alpha constant TRAC 2,46552 0,0115188T cell receptor alpha joining 29 TRAJ29 2,41967 0,0387892T cell receptor alpha joining 7 TRAJ7 2,40048 0,0160511T cell receptor beta variable 6-5 TRBV6-5 2,34042 0,0263029immunoglobulin heavy constant delta IGHD 2,31934 0,00627107mitochondrial ribosomal protein L3 MRPL3 2,31713 0,0131636

tumor necrosis factor receptor superfamily,

member 13CTNFRSF13C 2,31421 0,00114921

sel-1 suppressor of lin-12-like 3 (C. elegans) SEL1L3 2,31122 0,0253484inducible T-cell co-stimulator ICOS 2,21356 0,0206679A kinase (PRKA) anchor protein 11 AKAP11 2,20481 0,0265534

Auswahl von deregulierten Genen mit Induktionsgrad und p-Wert für

die Exposition von Probanden gegenüber LSD-E


28 · 15. Mai 2015


Gene assignment Gen-Symbol x-fache Erhöhung

(Kontrolle vs. TSD-E)

p-Wert

(Kontrolle vs. TSD-E)

RNA, 5S ribosomal 221 RN5S221 3,44132 0,0051241RNA, 5S ribosomal 99 RN5S99 3,21864 0,000119271small nucleolar RNA, H SNORA14A 2,69382 0,00816147small nucleolar RNA, C SNORD116-5 2,38734 0,0113663uncharacterized LOC100506455 LOC100506455 2,34266 0,0123882microRNA 4481 MIR4481 2,31894 0,00396964RNA, 5S ribosomal 199 RN5S199 2,31474 0,000500006small Cajal body-specific RNA 5 SCARNA5 2,28575 0,012034small nucleolar RNA, C SNORD111 2,2851 0,0015884small nucleolar RNA, C SNORD78 2,26161 0,000412367RNA, 5S ribosomal 85 RN5S85 2,19129 0,000189548RNA, 5S ribosomal 399 RN5S399 2,18835 0,00428445small nucleolar RNA, C SNORD70 2,18477 0,00177347ring-box 1, E3 ubiquitin protein ligase RBX1 2,17936 0,00487572small nucleolar RNA, C SNORD116-3 2,14142 0,0074712uncharacterized LOC100652779 LOC100652779 2,13975 0,00782837small nucleolar RNA, C SNORD116-8 2,13572 0,00770875small nucleolar RNA, C SNORD20 2,09341 0,00188929small nucleolar RNA, C SNORD116-29 2,06195 0,0216334RNA, 5S ribosomal 19 RN5S19 2,00757 0,000800516

TRAF-interacting protein with forkhead-

associated domainTIFA 1,94573 0,000259823

RNA, 5S ribosomal 298 RN5S298 1,94003 3,85E-05forkhead box D4 FOXD4 1,91549 0,00233634G protein-coupled receptor 174 GPR174 1,89927 0,0165032

Auswahl von deregulierten Genen mit Induktionsgrad und p-Wert für

die Exposition von Probanden gegenüber TSD-E


29 · 15. Mai 2015


Gen-Set-Enrichment-Analysis (GSEA-Analyse; “leading edge analysis”) von Genen, die in mehreren Gensätzen vorkommen und die eine höhere biologische Signifikanz aufweisen.Zu den Genen, die nach GSEA-Analyse in mehreren Gensätzen vorkommen gehören Gene der Entzündung und der Immunantwort. In den Gen-Sätzen finden sich unter den Top 10 immer wieder die Gene JAK1-3, MAPK3, LCK, JUN und STAT 5A und B.


30 · 15. Mai 2015


An Erkrankungen lassen sich aus den Signalweganalysen nach IPA in erster Linie immunologische Erkrankungen und Entzündungsreaktionen (mit 43 bzw. 25 Genen), aber auch hämatologische Erkrankungen (26 Gene) für das festgelegte Kriterium einer Signifikanz von p<0.05 ableiten. Das Zellwachstum und die Proliferation sind mit 64 Genen vertreten.

Erkrankungen und biologische Funktion aus den Signalweganalysen nach Ingenuity PathwayAnalysis IPA für die LSD-E-Experimente (Kontrolle vs. LSD-E)


31 · 15. Mai 2015


IL-7-Signalweg und die dazugehörigen induzierten bzw. inhibierten Gene nach IPA


32 · 15. Mai 2015


IL-10-Signalweg und die dazugehörigen induzierten bzw. inhibierten Gene nach IPA.In der Abbildung ist der IL-10-Signalweg und die beteiligten induzierten bzw. inhibierten Gene nach IPA-Analyse dargestellt. IL-10 besitzt die Fähigkeit die Synthese der pro-inflammatorischen IFN-γ, IL-2, IL-3, TNF-α und GM-CSF, die z.B. aus Makrophagen oder regulatorischen T-Zellen freigesetzt werden, zu inhibieren. An dessen Hemmung ist wiederum der TNFRSF13C beteiligt.


33 · 15. Mai 2015


1. Mit der angewandten Affimetrix-Mikroarray-Technik können zuverlässige Expressionsprofile fürdie LSD-E erstellt werden.

2. Die Microarray-Analysen deuten darauf hin, dass sich für Expositionen gegenüberLaserdruckeremissionen (LSD-E) Effekte in Richtung inflammatorischer/immunologischerProzesse (nicht aber für Emissionen eines Tintenstrahldrucker; TSD-E) ableiten lassen.

3. Hier spielt v.a. eine Aktivierung des ICOS-Rezeptors und die Förderung der T-Zell-Proliferationsowie der Sekretion von Zytokinen IL-4, IL-5, IL-7, IL-10, INF-γ, IL-4 und TNF-α eine wichtigeRolle.

4. Besonders interessant ist in diesem Zusammenhang die Sekretion des Tumornekrosefaktorsalpha (TNF-α), der als Signalstoff des Immunsystems an Entzündungsprozessen beteiligt istsowie an verschiedenen Signalinduktionen wie Apoptose, Zellproliferation undZelldifferenzierung.

5. Die angewandten Genexpressionsprofil-Auswertemodelle sind zwar durchaus unterschiedlich,doch weisen alle drei Auswertungsmodelle auf inflammatorische/immunologische Prozesse hin.

6. Der Nachweis und die klinische Bedeutung dieser Befunde sind jedoch noch weiter zu evaluieren(z.B. RT-qPCR).

7. Der ITT zeigte bei den Freiwilligen sehr eindeutig entzündliche Sofortreaktionen und sollte daheran größeren Kollektiven weiter evaluiert werden.


34 · 15. Mai 2015

Zusammenfassung/Ausblick Literatur-Review 2015/Freiburger Studie 2015

• Die Freiburger Studie 2015 weist erstmals auf entzündliche/immunologischeVeränderungen in den Genexpressionsprofilen im Blut von Freiwilligen nachExposition gegenüber Partikelemissionen aus Laserdrucker hin.

• Mit dem ITT lassen sich in Freiwilligen z.T. die Ergebnisse zu den biologischenWirkungen von PEPs aus anderen Studien bestätigen.

• Eine groß angelegte Hauptstudie sollte neben der Erfassung der exaktenExpositionshöhe die Parameter Genexpressionsprofile (Blut), ITT und oxidativenStress (ROS-Induktion) mit einbeziehen.

• Aufgrund vom Hinweisen auf gentoxische Wirkungen durch PEPs muss derchronischen Exposition gegenüber PEPs in der Zukunft mehr Beachtunggewidmet werden (Tierversuche, mechanistische Untersuchungen, Biomarker).



Vielen DankVielen DankVielen DankVielen Dank

36 · 15. Mai 2015

Test system

In vitro in vivo

Khatri,et.al. 2013Gminiski et.al.

2013

Healthy volunteers

(Khatri,et.al. 2012)

Balb/c mice (Pirela, et.al. 2013)

Healthy volunteers

(Gminski,et.al. 2015)

Endpoint THP1Nasal epithelial

cells Small airway

epithelial cells Human lung cells

A459Nasal lavage BALF (lungs)

Immune tolerance test (blood)

Cytokines

Eotaxin - - - - *

Fractalkine ** - - *** ND

GM-CSF ** - * - -

IFN-gamma - * - - - No effect

IL-1 alpha - *** * - *

IL-1 beta ** - * *** - +++

IL-6 *** - - *** -

IL-8 *** *** *** *** *** ND +++

MCP-1 *** - - *** -

TNF-alpha *** * - *** - +++

VEGF * ** ** *** ***

Inflammatory cells

Neutrophils ND ND ND *** ***

Eosinophils ND ND ND - -

Vascular permeability

Protein/Albumin ND ND ND *** ***

LDH assay ND ND ND ND *

Other

Apoptosis *** ND ND ND ND

Necrosis *** ND ND ND ND

Oxidative stress

ROS ***

Lipid peroxidation ***

Genotoxcity - ND ND *** (MN) ***(8-OH-dG) ND

Pirela, et.al. 2013

Summary of toxicological endpoints for photocopier/laser printer particles

ND: Not determinated. ***: p < 0.001. **: p < 0.01. *: p < 0.05. -: Not significant.

Comparsions are reletive to controls (PM0.1) fraction.


37 · 15. Mai 2015

Verantwortlich für PEPs-

ToxizitätMessmethode Zielwert-Vorschläge

ENM/PEPs CPC

max. PN conc.(1h): < 0.3 million

Particle/cm3

averg. PN conc.(1h): < 30 000

Particle/cm3

Partikelgröße SMPSPN conc. (< 100 nm)(1h): < 3000

Particle/cm3

Partikelmenge Caskaden-Impactor: PM2.5 < 15 µg/m3 (1h)

Schwermetalle ICP-MS in PM2.5 < 1% in PM2.5 (1h)

Organischer Kohlenstoff OC/PAKs keine PAKs

tVOCs GC-MS/Tenaxkeine Aldehyde (Formaldehyd)

kein Styrol, Xylol

Kriterien und Messmenthoden zur physiko-chemischen Bewertungen von Laserdruckern, die PEPs emmitieren


Date post:	06-Nov-2019
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