Ocena właściwości prozapalnych pyłów organicznych różnego pochodzenia na podstawie badania in vitro ludzkich komórek płuc

Kierownik projektu: dr hab. n. med. Marcin Cyprowski

Streszczenie projektu:

Celem projektu było dostarczenie naukowych danych dotyczących prozapalnych właściwości cząstek pochodzenia mikrobiologicznego zawartych w pyłach organicznych różnego pochodzenia.

Celem 3. etapu było przeprowadzenie wieloczynnikowej analizy statystycznej wyników oraz opracowanie zaleceń do oceny i ograniczania ryzyka zawodowego na pyły organiczne, które były ocenione na seminarium weryfikującym.

W ramach realizacji 3. etapu wykonano analizy cytotoksyczności oraz wydzielanych cytokin z linii komórkowej BEAS-2B, z powodu dużych opóźnień w dostawach odczynników do hodowli komórkowych spowodowanych pandemią koronawirusa, w pierwszym kwartale 3. etapu realizacji projektu. Poziomy cytotoksyczności oceniono dla wszystkich 26 pobranych próbek pyłu. Podobnie jak w przypadku linii A549, najniższą wartość IC₅₀ (najwyższą cytotoksyczność) wykazano w stosunku do pyłów z oczyszczalni ścieków (IC₅₀ = 0,01), zaś najwyższą wartością charakteryzowały się próbki pyłów pobranych w kurniku (IC₅₀ = 0,77).

Zaobserwowano, że wyznaczone poziomy cytotoksyczności z obydwu linii komórkowych pozwalają podzielić próbki pyłów na dwie grupy istotnie różniące się od siebie. W grupie pierwszej, charakteryzującej się wysoką cytotoksycznością (niskimi wartościami IC₅₀) znalazły się pyły z cementowni, kompostowni i oczyszczalni ścieków, zaś w drugiej – pyły z elektrowni, kurnika i sortowni odpadów.

Projekt II.PB.08. Analiza porównawcza poziomów cytotoksyczności (IC₅₀) w podziale na dwie grupy pyłów organicznych

Do analizy cytokin wybrano natomiast próbki z 10 stanowisk pomiarowych reprezentujących wszystkie typy zakładów, dla których wydzielanie cytokin na linii komórkowej A549 było największe. Podobnie jak w przypadku komórek raka płuc człowieka, uwalnianie cytokin w linii komórkowej BEAS-2B dotyczyło interleukin 6 (IL-6) i 8 (IL-8), zaś stężenia IL-1β i TNF-α były poniżej poziomu oznaczalności zastosowanej metody. Wykazano, że najwyższe stężenia cytokiny IL-6 występowały w przypadku narażenia na pył z kurnika (średnia 5096,53 pg/ml, SD = 1762,12), zaś najniższe – przy pyle z kompostowni (606,60 pg/ml; SD = 130,68). Dla cytokiny IL-8 najwyższe stężenia występowały przy pyle z elektrowni (9015,93 pg/ml; SD = 1504,89), a najniższe ‒ także przy pyle z kompostowni (1001,52 pg/ml; SD = 268,60).

Przeprowadzona wieloczynnikowa analiza statystyczna wyników z wykorzystaniem uogólnionego modelu liniowego (GLM) pozwoliła wskazać te składniki pyłów organicznych, które istotnie wpływały na ich właściwości prozapalne, czego odzwierciedleniem były poziomy uwalnianych cytokin. Analizę przeprowadzono oddzielnie dla danych pozyskanych z zastosowanych linii komórkowych A549 i BEAS-2B. W przypadku cytokiny IL-6 wykazano, że największy wpływ na stopień jej uwalniania z komórek miały: stężenie ekstraktu pyłów, którymi indukowano komórki, a także stężenie grzybów i bakterii tlenowych zawartych w próbkach pyłów. Z kolei uwalnianie cytokiny IL-8 było determinowane przez obecne w pyłach wolną krystaliczną krzemionkę, grzyby oraz stężenia peptydoglikanów.

Uzyskane wcześniej wyniki analiz pozwoliły stworzyć ranking pyłów organicznych pod kątem ich szkodliwego wpływu na zdrowie. W tym celu zastosowano taksonomiczną metodę porządkowania liniowego. Dzięki temu możliwe było uszeregowanie pyłów według miejsca ich pochodzenia – od tych wykazujących najmniej szkodliwe działanie dla zdrowia do tych odziaływujących najbardziej:

W ramach 3. etapu projektu przygotowano materiały, w tym: broszurę dotyczącą zaleceń do oceny ograniczania ryzyka zawodowego na pyły organiczne dla służb bhp (wydane w 300 egz.) oraz materiały informacyjne do bazy BioInfo. Wszystkie opracowano w oparciu o wyniki uzyskane podczas realizacji całego projektu. W trakcie zorganizowanego 29 września 2022 r. seminarium weryfikującego zostały one poddane wnikliwej weryfikacji przez potencjalnych użytkowników. Uczestniczyło w nim 91 osób: pracownicy powiatowych (73), granicznych (2) i wojewódzkich (16) stacji sanitarno-epidemiologicznych. Spotkanie powiązane było z dyskusją nad prezentowanymi zagadnieniami. Wśród uczestników seminarium przeprowadzono badanie ankietowe pozwalające ocenić, czy przekazana wiedza jest potrzebna, wyczerpująca i czy wpłynie na kształtowanie bezpiecznych warunków pracy. Znacząca większość uczestników szkolenia (96%) uznała, że przygotowane materiały przyczynią się do poszerzenia świadomości ich potencjalnych użytkowników w zakresie zagrożeń stwarzanych przez pyły organiczne. Nie zgłaszali oni uwag do ewentualnego uzupełnienia przygotowanych materiałów o inne informacje.

 Wyniki przedstawiono w 1 publikacji naukowej oraz zaprezentowano na 1 konferencji międzynarodowej.

Jednostka: Pracownia Zagrożeń Biologicznych

Okres realizacji: 01.01.2020 – 31.12.2022