Respiratory Morbidity, Pulmonary Function and Inflammatory Markers in Foundry Workers

Abstract

Työperäinen altistuminen höyryille, kaasuille, pölyille ja huuruille lisää hengityselinsairauksien globaalia tautitaakkaa. Tällaisia hengityselinsairauksia ovat muun muassa keuhkoahtaumatauti, krooninen bronkiitti, emfyseema, astma, interstitiaaliset keuhkosairaudet, ja keuhkosyöpä. Keuhkoahtaumataudin riski on dokumentoitu hyvin esimerkiksi kaivostyöläisillä, tunnelityöläisillä, rakennustyöläisillä ja valimo- ja sulattotyöntekijöillä.

Valimotyöntekijät altistuvat monille työperäisille terveysvaaroille, kuten pölyille, kaasuille ja huuruille. Erityisesti kvartsipöly on yhä merkittävä huolenaihe. Menneinä vuosikymmeninä altistumistaso valimoissa on ollut merkittävästi korkeampi. Tuolloin valimotyöntekijöillä esiintyi usein ylä- ja alahengitystieoireita. Heillä oli myös kohonnut riski sairastua krooniseen hengitysteiden ahtaumaan tai silikoosiin. Valimoiden nykyisten altistumistasojen ja terveysriskien yhteyttä ei kuitenkaan tunneta hyvin.

Epäorgaaniselle pölylle altistumisen terveysvaikutusten mekanismit tunnetaan vain osittain. Useissa tutkimuksissa on raportoitu, että työperäinen altistuminen epäorgaaniselle pölylle liittyy kohonneisiin tulehduksen merkkiaineiden tasoihin uloshengitysilmassa tai veressä viitaten jatkuvaan tulehdusreaktioon.

Tässä tutkimuksessa keskityttiin rauta- ja teräsvalimon työntekijöihin, ja hyödynnettiin sekä poikkileikkaus- että seurantatutkimusasetelmia. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää työperäisen pölyaltistumisen yhteyttä hengityselinoireiden ja -sairauksien esiintyvyyteen sekä keuhkojen toimintaan. Lisäksi pyrittiin tutkimaan tulehdusvasteen yhteyttä pölyaltistumiseen sekä keuhkofunktioihin.

Nykyiset ja entiset valimotyöntekijät raportoivat oirekyselyssä kroonisen bronkiitin oireita tai yskää ja hengityksen vinkunaa ilman hengitystieinfektiota, kuten myös kroonista nuhaa, useammin kuin altistumattomat kontrollit. Altistuneilla valimotyöntekijöillä todettiin enemmän alentuneen keuhkofunktion tapauksia poikkileikkaustutkimuksessa. Lääkärin diagnosoimien keuhkoahtaumataudin ja kroonisen bronkiitin tapausten määrät olivat selvästi alhaisempia kuin oirekyselyn ja keuhkofunktiotulosten perusteella olisi voinut odottaa, mikä viittaa mahdolliseen alidiagnostiikkaan. Silikoosin esiintyvyys oli altistuneilla valimotyöntekijöillä vain 0.8 %.

Poikkileikkaustutkimuksessa altistuneiden työntekijöiden korkean kumulatiivisen pölyaltistumisen (>53 mgv) ryhmän uloshengitysilman alveolaarinen typpioksidikonsentraatio (CANO) oli korkeampi kuin altistumattomilla verrokeilla, myös askivuosilla vakioinnin jälkeen. Seurantatutkimus vahvisti tätä löydöstä, sillä seurantatutkimuksessa altistuneilla työntekijöillä oli korkeampi CANO sekä lähtötilanteessa että seuranta-ajan jälkeen altistumattomiin verrokkeihin verrattuna. CANOn muutos seuranta-ajalla oli positiivisesti yhteydessä kumulatiivisen pölyaltistumisen määrään. Lisäksi lähtötason korkeampi CANO oli myös yhteydessä nopeampaan FVC:n laskuun seuranta-ajalla, myös lähtötilanteen askivuosilla ja BMI:llä vakioituna.

Seurantatutkimuksessa havaittiin, että plasman adipsiinin absoluuttinen muutos oli positiivisesti yhteydessä lähtötilanteen kumulatiiviseen pölyaltistumiseen, myös lähtötilanteen askivuosilla ja seuranta-ajan BMI-muutoksella vakioinnin jälkeen. Sekä adipsiinin absoluuttinen, että relatiivinen (seuranta-ajan muutos jaettuna lähtötason arvolla), muutos korreloivat negatiivisesti FEV1/FVC:n absoluuttisen ja relatiivisen muutoksen sekä FEV1/FVC%:n muutoksen kanssa altistuneilla työntekijöillä. Siten suurempi plasman adipsiinin nousu liittyi merkittävämpään keuhkofunktion alenemaan seuranta-ajalla. Nämä löydökset pysyivät tilastollisesti merkitsevinä myös seuranta-ajan BMI-muutoksella vakioituna.

Tämä tutkimus syventää käsitystämme kumulatiivisen pölyaltistumisen pitkäaikaisvaikutuksista hengitystieoireisiin, hengityselinsairauksiin, keuhkofunktioparametreihin sekä uloshengitysilman ja plasman tulehduksen merkkiaineisiin. Näitä tuloksia voidaan yleistää muihin valimoihin, joissa altistumistasot ovat samankaltaisia. Ne ovat sovellettavissa jossain määrin myös muille teollisuuden aloille, joissa työntekijät altistuvat pölyille, kaasuille ja höyryille.

Tulokset viittaavat siihen, että valimotyöntekijöiden hengityselinsairaudet saattavat olla alidiagnosoituja. Työterveyshuollossa toteutettavien intensiivisempien seurantamenetelmien, kuten hengitystieoirekyselyiden käytön, vaikuttavuuden arviointi on suositeltavaa. Hengitystieoirekyselyt auttaisivat tunnistamaan henkilöt, jotka tarvitsevat lisätutkimuksia, ja ne tukisivat altistumisen hallintakäytäntöjen arvioinnissa.

Uloshengitysilman CANO ja plasman adipsiini saattavat olla käyttökelpoisia työkaluja työperäisen pölyaltistumisen aiheuttaman subkliinisen tulehdusreaktion tunnistamisessa, sillä näiden merkkiaineiden muutokset liittyivät sekä kumulatiiviseen pölyaltistumiseen että keuhkofunktion muutoksiin. Lisätutkimuksia kuitenkin tarvitaan, ennen kuin CANO:n ja plasman adipsiinin rooli pölyn aiheuttamissa tulehdusreaktioissa voidaan vahvistaa yksilötasolla.

Exposure to vapours, gases, dusts, and fumes (VGDF) in the workplace contributes to the global burden of various respiratory diseases including chronic obstructive pulmonary disease (COPD), chronic bronchitis, emphysema, asthma, interstitial lung diseases (ILDs), and lung cancer. The risk of COPD has been well-documented across many occupations such as miners, tunnel workers, construction workers, and foundry and smelter workers. Foundry workers face a variety of occupational hazards, including exposure to dusts, gases, and fumes, with silica dust in particular continuing to be a significant concern. In the past decades, when occupational exposure levels at foundries were significantly higher, foundry workers frequently showed both upper and lower respiratory tract symptoms. They also faced an increased risk of developing chronic airflow obstruction or silicosis. However, the association between current exposure levels at foundries and health risks is not well known.

The mechanisms by which exposure to inorganic dust affects health are only partially understood. Several studies have reported increased levels of inflammatory markers in exhaled breath or blood in relation to the occupational exposure to inorganic dusts, suggesting a persistent inflammatory response. This study focused on iron and steel foundry workers, using both cross-sectional and follow-up setups. The study aimed to investigate the relationship between occupational dust exposure and the prevalence of respiratory symptoms, diseases, and lung function. It also aimed to explore the associations between inflammatory response, dust exposure, and lung function.

Based on the symptom questionnaire, current and ex-foundry workers reported symptoms of chronic bronchitis or cough and wheezing in adulthood without respiratory infection, as well as chronic rhinitis symptoms more often than unexposed controls. In the cross-sectional study, impaired lung function was more prevalent among exposed foundry workers. The number of physician-diagnosed cases of COPD or chronic bronchitis was notably lower than what was indicated by the symptom questionnaire or lung function tests, suggesting the possibility of underdiagnosis. The prevalence of silicosis among exposed foundry workers was only 0.8%.

In the cross-sectional study, exposed workers with high cumulative dust exposure (>53 mg-years) had higher levels of alveolar nitric oxide concentration (CANO) in their exhaled breath than unexposed controls, even after adjusting for pack-years of smoking. This finding was supported by the follow-up study, which showed that exposed workers had elevated CANO levels both at baseline and after follow-up compared to the unexposed group. The change in CANO in exhaled breath during the follow-up was positively associated with the amount of cumulative dust exposure. Additionally, a higher baseline CANO in exhaled breath in exposed workers was associated with faster decline in FVC, even after adjusting for smoking and BMI at baseline.

In the follow-up-study, the absolute change in plasma adipsin levels was positively associated with cumulative dust exposure at baseline, even after adjusting for pack- years of smoking at baseline and BMI change during the follow-up period. Both absolute and relative (the change during the follow-up period divided by the baseline value) changes in plasma adipsin levels were negatively correlated with absolute and relative changes in FEV1/FVC values and the predicted FEV1/FVC% in exposed subjects. Thus, a greater increase in plasma adipsin was associated with a sharper decline in lung function. These findings remained significant even after adjusting for changes in BMI during the follow-up period.

This study enhances our understanding of the long-term effects of cumulative dust exposure on respiratory symptoms and diseases, lung function parameters, and inflammatory markers in both exhaled breath and plasma. These findings can be generalized to other foundries with similar exposure levels and may also be applicable to some extent to other industrial sectors where workers are exposed to dusts, gases, and fumes. The results indicate that respiratory diseases might be underdiagnosed in foundry workers. Evaluating the effectiveness of more intensive follow-up procedures at occupational health services, such as using respiratory symptoms surveys, is recommended. Respiratory symptoms surveys would help identify individuals who need further medical evaluation and assist in assessing exposure management practices. CANO in exhaled breath and plasma adipsin could serve as useful tools to detect subclinical inflammation caused by occupational dust exposure, as changes in these markers were associated with both the level of cumulative dust exposure and alterations in lung function. Additional research is required, however, to determine the role of CANO in exhaled breath and plasma adipsin in dust-induced reactions at the individual level.