Avaliação das alterações respiratórias induzidas por exposições ocupacionais através de metodologia não invasiva

Abstract

Dentro das múltiplas áreas abrangidas pela Medicina Preventiva, a Saúde Ocupacional suscita cada vez maior atenção, sobretudo pela necessidade de avaliar continuamente a saúde dos trabalhadores, nas mais diversificadas áreas do Trabalho. Uma moderna abordagem da compreensão dos fenómenos que envolvem o binómio saúde-doença privilegiará as formas primárias e eventualmente secundárias de prevenção: pretende-se evitar a exposição a fatores indutores de doença, criando ambientes de trabalho seguros e saudáveis, mas também reconhecer, muito precocemente, as primeiras alterações fisiopatológicas, ainda antes da evolução para doença irreversível. Na área ocupacional respiratória tem sido dado pouco relevo às novas metodologias de avaliação, onde destacamos os múltiplos biomarcadores do Condensado Respiratório (EBC) e a Fração Exalada de Óxido Nítrico (FENO), que podem aportar informação preciosa sobre mecanismos fisiopatológicos onde se destacam o stresse oxidativo, o stresse nitrosativo e a peroxidação lipídica. Foi objetivo central desta tese contribuir para o estudo integrado e não invasivo das alterações respiratórias potencialmente induzidas por exposições ocupacionais inalatórias, através de metodologias inovadoras e, desta forma, criar estratégias com aplicabilidade futura no âmbito da Saúde Ocupacional. Desenvolveram-se dois Projetos de Investigação complementares: - O Projeto FUMEXP, efetuado numa parceria entre a Universidade de Aveiro e a Universidade de Coimbra estudou, durante um triénio, os efeitos para a saúde resultantes da exposição ao fumo dos incêndios florestais, em quatro Corporações de bombeiros da Região Centro de Portugal durante três ensaios de campo com fogo prescrito e em todos os eventos de combate a incêndios florestais reais. Observaram-se valores muito elevados de exposição ao CO e às PM2,5 e algumas excedências do NO2 face aos Valores Limite. Os COVs totais atingiram valores de 88 ppm. Observaram-se correlações entre os valores monitorizados de CO e de PM2,5, entre CO e COVs e entre NO2 e COVs. Os valores obtidos no inquérito SF-36v2 e no inquérito SF-6D foram superiores aos valores observados para a população portuguesa geral; houve uma diminuição, não significativa, de algumas destas dimensões ao longo do Projeto. Houve uma diminuição significativa de alguns parâmetros espirométricos [FEV1, DEM50 , DEM25 e DEM25-75] nos três anos do Projeto. Entre as medidas obtidas antes e após exposição ocupacional houve um aumento significativo do CO exalado e diminuição significativa da FENO. Nos múltiplos biomarcadores do EBC (aminoácidos, metabolitos, aldeídos, nitratos, 8-isoprostano) obtiveram-se valores significativamente superiores em quase todos os parâmetros face à amostra controlo. Ao comparar os mesmos parâmetros nas amostras pré e pós ensaios de campo, observaram-se aumentos estatisticamente significativos dos valores de arginina, ornitina, prolina, hidroxiprolina, citrulina, isoleucina, leucina, tirosina, ADMA, SDMA e MDA. Todos os biomarcadores do EBC, à exceção do nitrato, foram significativamente mais elevados nas amostras colhidas após incêndio real, em comparação com os valores basais, pré-exposição, dos mesmos bombeiros. - Projeto de Investigação na Indústria Selecionaram-se amostras de dois sectores empresariais importantes, o do calçado e o dos componentes e transformação de plásticos, com exposições conhecidas a solventes orgânicos. Foram efetuadas monitorizações individuais de COVs ao longo de um dia de trabalho. Foram realizadas espirometrias, determinação da FENO e colheita de EBC, antes do início e depois do final do período semanal de trabalho. Na amostra da indústria do calçado observaram-se valores elevados de exposição a COVs totais (média de 279,2±146,9 ppm) e valores de pico próximos do valor de deteção do equipamento (1000 ppm). Face à amostra controlo, verificaram-se valores espirométricos significativamente mais baixos de DEMI, DEM25 e DEM25-75. Os valores do FEV1 e da CVF diminuíram significativamente entre o início e o final da semana de trabalho. A FENO subiu não significativamente entre os dois tempos de colheita. No estudo do EBC obtiveram-se valores superiores de todos os parâmetros medidos no final da semana de trabalho, com exceção da tirosina. Esta diferença foi estatisticamente significativa para a citrulina, SDMA e nitrato. Na indústria de plásticos observaram-se valores mais baixos de exposição a COVs totais (22,5±15,47 ppm). Comparativamente à amostra controlo, a amostra industrial antes do início do trabalho apresentou valores mais baixos dos parâmetros espirométricos FEV1/CVF e DEM25-75. Não se observaram diferenças estatisticamente significativas dos valores espirométricos ao longo da semana de trabalho. De igual modo, não se observaram diferenças estatisticamente significativas nas medidas da FENO. Nas análises do EBC desta amostra, antes do início do trabalho, todos os valores foram superiores aos da amostra controlo, com exceção do ADMA, que foi idêntico. Observaram-se diferenças estatisticamente significativas para arginina e 8-isoprostano. Ao comparar os valores das amostras de EBC colhidas antes do início e após o final da semana de trabalho não se verificaram diferenças com significado estatístico. Este trabalho sugere que novas técnicas e métodos podem ser usados no estudo e avaliação das alterações fisiopatológicas potencialmente induzidas por riscos inalatórios ocupacionais. A conjugação e sinergias entre estes métodos e as formas mais clássicas de acompanhamento clínico (estudos espirométricos e imagiológicos), bem como a monitorização da exposição individual e ambiental, podem dar um contributo fundamental para a manutenção do estado de saúde dos trabalhadores expostos, objetivo basilar da Medicina Preventiva em âmbito ocupacional.

Within the multiple areas of Preventive Medicine, increasing attention is being paid to Occupational Health. This fact is related with the need to continually assess the health of workers, in the most diverse areas and occupations. A modern approach to the knowledge of the phenomena of health and illness in the workplace will focus on primary and possibly secondary prevention, aiming to prevent exposure to disease-inducing factors and to motivate the creation of healthy work environments and also to recognize, as early as possible, the first pathophysiological changes, before progression to irreversible disease occurs. However, in the specific area of Occupational Respiratory Health, little has been done regarding the new evaluation methodologies, where we emphasize the study of multiple parameters and biomarkers on the Exhaled Breath Condensate (EBC) and the measurement of the Fractional Exhaled Nitric Oxide (FENO) that can give valuable information about some pathophysiological mechanisms underlying respiratory disease, such as oxidative stress, nitrosative stress and lipid peroxidation. The central objective of this thesis was to contribute to the integrated and non-invasive study of the respiratory changes that could potentially be induced by inhaled occupational exposures, through these innovative methodologies, and thus detailing strategies for Preventive Medicine (under the Occupational Health scope), that can be used in the future.

We developed two research projects: -The FUMEXP Project, in partnership with the Universities of Aveiro and Coimbra, studied the health effects of smoke exposure on four forest firefighter brigades in Central Portugal for a period of three years, during prescribed burns and real forest fires. Results: individual exposure monitoring: there were very high levels of CO and PM2.5 exposure. Some of the NO2 values were also high, but less significantly so when compared to the previous pollutants. The total VOCs reached values of 88 ppm. We saw positive correlations between the monitored values of CO and PM2.5, between CO and VOCs and between NO2 and VOCs. The firefighters of the sample had better scores on the SF-36v2 and SF-6D, when compared to the Portuguese population; we also saw a non significant decrease in some of the questionnaire dimensions. We observed a statistically significant decrease in some spirometric measures, after the three years of the Project: FEV1, F50, F25 and FEF25-75. We also reported a statistically significant increase in exhaled CO and a statistically significant decrease in FENO, between the measures obtained before and after prescribed and real forest fires. Multiple biomarkers in EBC were assessed (aminoacids, metabolites, aldehydes, nitrates, 8-isoprostane). EBC analysis yielded significantly higher values for almost all parameters in the firefighter sample before exposure, when compared to the control group. We saw statistically significant increases of arginine, ornithine, proline, hydroxyproline, citrulline, isoleucine, leucine, tyrosine, ADMA, SDMA and MDA after prescribed fires. All the EBC biomarkers were also significantly higher after real forest fires, with the exception of nitrate. -Industry Project Samples were selected from two important business sectors, the footwear industry and the plastics industry, both of which are commonly known for inhalation exposure to organic solvents. Individual monitoring of VOCs was carried out over a working day. All workers in the sample underwent spirometry, determination of FENO and EBC before the start and after the end of the working week; all data was compared to a control sample. Results: in the sample of the footwear industry, we observed higher average levels of exposure to total VOCs (mean 279.2 ± 146,9ppm) and the peak values were very close to the detection limit (1000 ppm). There were significantly lower spirometric values before starting work (PEF, F25 and FEF25-75) compared with the control group. The values of FEV1 and FVC decreased significantly between the beginning and the end of the work week. FENO values did not increase significantly between these two timings. EBC yielded higher values for all parameters measured at the end of the work week, with the exception of tyrosine. This difference was statistically significant for citrulline, SDMA and nitrate. In the plastics industry we monitored a lower exposure to total VOCs (22.5 ± 15.47 ppm). Before the workshift, compared with the control group, the industrial sample presented lower values of some spirometric parameters (FEV1/FVC and FEF25-75). We did not observe statistically significant differences in spirometric values throughout the work week. Similarly, no statistically significant differences in measures of FENO were found. All the values of the EBC biomarkers were higher before starting the workshift, compared to the controls, with the exception of ADMA, which were identical. We saw statistically significant differences in arginine and 8-isoprostane. There were no significant differences in the EBC biomarkers collected before the start and after the end of the work week. This work suggests that new techniques and methods can be used in the study and evaluation of the pathophysiological changes that are potentially induced by occupational inhalation risks. The synergism between these methods and some traditional forms of clinical follow-up (spirometry and imaging studies), as well as of individual and environmental exposure monitoring, can contribute decisively to the health of workers exposed to risk, which is the main goal of Preventive Medicine in occupational settings.