Das lymphohämopoetische System besteht aus dem Blut, dem Knochenmark, der Milz, der Thymusdrüse, Lymphbahnen und Lymphknoten. Blut und Knochenmark zusammen werden als blutbildendes System bezeichnet. Das Knochenmark ist der Ort der Zellproduktion und ersetzt kontinuierlich die zellulären Bestandteile des Blutes (Erythrozyten, Neutrophile und Blutplättchen). Die Produktion steht unter strenger Kontrolle einer Gruppe von Wachstumsfaktoren. Neutrophile und Blutplättchen werden verwendet, während sie ihre physiologischen Funktionen erfüllen, und Erythrozyten altern schließlich und überleben ihre Nützlichkeit. Für eine erfolgreiche Funktion müssen die zellulären Elemente des Blutes in angemessener Anzahl zirkulieren und sowohl ihre strukturelle als auch physiologische Integrität bewahren. Erythrozyten enthalten Hämoglobin, das die Aufnahme und Abgabe von Sauerstoff an Gewebe ermöglicht, um den Zellstoffwechsel aufrechtzuerhalten. Erythrozyten überleben normalerweise 120 Tage im Kreislauf, während sie diese Funktion aufrechterhalten. Neutrophile werden im Blut auf ihrem Weg zu Geweben gefunden, um an der Entzündungsreaktion auf Mikroben oder andere Mittel teilzunehmen. Zirkulierende Blutplättchen spielen eine Schlüsselrolle bei der Hämostase.

Der Produktionsbedarf des Knochenmarks ist enorm. Täglich ersetzt das Knochenmark 3 Milliarden Erythrozyten pro Kilogramm Körpergewicht. Neutrophile haben eine zirkulierende Halbwertszeit von nur 6 Stunden und 1.6 Milliarden Neutrophile pro Kilogramm Körpergewicht müssen jeden Tag produziert werden. Die gesamte Thrombozytenpopulation muss alle 9.9 Tage ersetzt werden. Aufgrund der Notwendigkeit, eine große Anzahl funktioneller Zellen zu produzieren, ist das Knochenmark bemerkenswert empfindlich gegenüber infektiösen, chemischen, metabolischen oder umweltbedingten Angriffen, die die DNA-Synthese beeinträchtigen oder die Bildung der lebenswichtigen subzellulären Maschinerie der roten Blutkörperchen, weißen Blutkörperchen oder stören Blutplättchen. Da die Blutzellen Knochenmarksnachkommen sind, dient das periphere Blut ferner als empfindlicher und genauer Spiegel der Knochenmarksaktivität. Blut ist für Tests über Venenpunktion leicht verfügbar, und die Untersuchung des Blutes kann einen frühen Hinweis auf umweltbedingte Krankheiten liefern.

Das hämatologische System kann sowohl als Kanal für in den Körper gelangende Substanzen als auch als Organsystem angesehen werden, das durch die berufliche Exposition gegenüber potenziell schädlichen Stoffen beeinträchtigt werden kann. Blutproben können als biologisches Expositionsmonitor dienen und eine Möglichkeit bieten, die Auswirkungen einer beruflichen Exposition auf das lymphohämatopoetische System und andere Körperorgane zu beurteilen.

Umwelteinflüsse können das hämatopoetische System auf verschiedene Weise stören, einschließlich der Hemmung der Hämoglobinsynthese, der Hemmung der Zellproduktion oder -funktion, der Leukämogenese und der erhöhten Zerstörung roter Blutkörperchen.

Anomalien der Anzahl oder Funktion von Blutkörperchen, die direkt durch Berufsrisiken verursacht werden, können in solche unterteilt werden, bei denen das hämatologische Problem die wichtigste gesundheitliche Auswirkung ist, wie z von geringerer Bedeutung als die Wirkungen auf andere Organsysteme, wie bspw. die bleiinduzierte Anämie. Manchmal sind hämatologische Störungen eine Sekundärwirkung einer Gefährdung am Arbeitsplatz. Eine sekundäre Polyzythämie kann beispielsweise Folge einer berufsbedingten Lungenerkrankung sein. Tabelle 1 listet die Gefahren auf, die allgemein als a akzeptiert werden Direkt Wirkung auf das hämatologische System.

Tabelle 1. Ausgewählte Erreger, die an umwelt- und berufsbedingter Methämoglobinämie beteiligt sind

• Nitratverseuchtes Brunnenwasser
• Nitrose Gase (in Schweißanlagen und Silos)
• Anilinfarbstoffe
• Lebensmittel mit hohem Nitrat- oder Nitritgehalt
• Mottenkugeln (mit Naphthalin)
• Kaliumchlorat
• Nitrobenzole
• Phenylendiamin
• Toluoldiamin

Beispiele für Gefahren am Arbeitsplatz, die hauptsächlich das hämatologische System betreffen

Benzol

Benzol wurde im späten 19. Jahrhundert als Arbeitsplatzgift identifiziert, das aplastische Anämie verursacht (Goldstein 1988). Es gibt gute Hinweise darauf, dass nicht Benzol selbst, sondern ein oder mehrere Benzolmetaboliten für seine hämatologische Toxizität verantwortlich sind, obwohl die genauen Metaboliten und ihre subzellulären Ziele noch eindeutig identifiziert werden müssen (Snyder, Witz und Goldstein 1993).

Die Erkenntnis, dass der Benzolmetabolismus eine Rolle bei seiner Toxizität spielt, sowie neuere Forschungen zu den Stoffwechselprozessen, die am Metabolismus von Verbindungen wie Benzol beteiligt sind, implizieren die Wahrscheinlichkeit, dass es aufgrund von Unterschieden Unterschiede in der Empfindlichkeit des Menschen gegenüber Benzol geben wird in Stoffwechselraten, die durch Umwelt- oder genetische Faktoren bedingt sind. Es gibt einige Hinweise auf eine familiäre Tendenz zu benzolinduzierter aplastischer Anämie, dies wurde jedoch nicht eindeutig nachgewiesen. Cytochrom P-450(2E1) scheint eine wichtige Rolle bei der Bildung von hämatotoxischen Metaboliten von Benzol zu spielen, und neuere Studien in China deuten darauf hin, dass Arbeitnehmer mit höheren Aktivitäten dieses Cytochroms einem höheren Risiko ausgesetzt sind. In ähnlicher Weise wurde vorgeschlagen, dass Thalassemia minor und vermutlich andere Störungen, bei denen ein erhöhter Knochenmarkumsatz vorliegt, eine Person für eine durch Benzol induzierte aplastische Anämie prädisponieren können (Yin et al. 1996). Obwohl es Hinweise auf einige Unterschiede in der Empfindlichkeit gegenüber Benzol gibt, ist der Gesamteindruck aus der Literatur, dass im Gegensatz zu einer Vielzahl anderer Wirkstoffe wie Chloramphenicol, für die ein breites Empfindlichkeitsspektrum besteht, sogar idiosynkratische Reaktionen bis hin zu einer aplastischen Anämie auftreten Bei relativ geringen Expositionsniveaus gibt es praktisch eine universelle Reaktion auf die Benzolexposition, die zu einer Knochenmarktoxizität und schließlich zu einer dosisabhängigen aplastischen Anämie führt.

Die Wirkung von Benzol auf das Knochenmark ist somit analog zu der Wirkung chemotherapeutischer Alkylierungsmittel, die bei der Behandlung von Morbus Hodgkin und anderen Krebsarten eingesetzt werden (Tucker et al. 1988). Mit zunehmender Dosierung nimmt die Menge kontinuierlich ab alle der gebildeten Elemente des Blutes, die sich manchmal anfänglich als Anämie, Leukopenie oder Thrombozytopenie manifestiert. Es sollte beachtet werden, dass es höchst unerwartet wäre, eine Person mit Thrombozytopenie zu beobachten, die nicht zumindest von einem niedrigen normalen Spiegel der anderen gebildeten Blutelemente begleitet wird. Außerdem ist nicht zu erwarten, dass eine solche isolierte Zytopenie schwerwiegend ist. Mit anderen Worten, ein isoliertes weißes Blutbild von 2,000 pro ml, wobei der normale Bereich bei 5,000 bis 10,000 liegt, würde stark darauf hindeuten, dass die Ursache der Leukopenie eine andere als Benzol war (Goldstein 1988).

Das Knochenmark hat eine beträchtliche Reservekapazität. Selbst nach einem signifikanten Grad an Hypoplasie des Knochenmarks als Teil eines chemotherapeutischen Regimes kehrt das Blutbild gewöhnlich schließlich zum Normalwert zurück. Personen, die sich solchen Behandlungen unterzogen haben, können jedoch nicht darauf reagieren, indem sie eine so hohe Anzahl weißer Blutkörperchen produzieren, wenn sie einer Belastung ihres Knochenmarks wie Endotoxin ausgesetzt werden, wie dies bei Personen der Fall ist, die noch nie zuvor mit solchen chemotherapeutischen Mitteln behandelt wurden. Es ist vernünftig anzunehmen, dass es Dosismengen eines Wirkstoffs wie Benzol gibt, die Vorläuferzellen des Knochenmarks zerstören und damit die Reservefähigkeit des Knochenmarks beeinträchtigen können, ohne dass eine ausreichende Schädigung eintritt, um zu einem Blutbild unterhalb des Laborbereichs zu führen von normal. Da bei einer routinemäßigen medizinischen Überwachung möglicherweise keine Anomalien bei einem Arbeitnehmer aufgedeckt werden, der möglicherweise tatsächlich unter der Exposition gelitten hat, muss der Schwerpunkt des Arbeitnehmerschutzes vorbeugend sein und grundlegende Prinzipien der Arbeitshygiene anwenden. Obwohl das Ausmaß der Entwicklung einer Knochenmarktoxizität im Zusammenhang mit einer Benzolexposition am Arbeitsplatz unklar bleibt, scheint es nicht wahrscheinlich, dass eine einmalige akute Benzolexposition eine aplastische Anämie verursacht. Diese Beobachtung könnte die Tatsache widerspiegeln, dass Vorläuferzellen des Knochenmarks nur in bestimmten Phasen ihres Zellzyklus gefährdet sind, etwa wenn sie sich teilen, und nicht alle Zellen während einer einzigen akuten Exposition in dieser Phase sein werden. Die Geschwindigkeit, mit der sich Zytopenie entwickelt, hängt teilweise von der zirkulierenden Lebensdauer des Zelltyps ab. Ein vollständiger Stillstand der Knochenmarkproduktion würde zunächst zu einer Leukopenie führen, da weiße Blutkörperchen, insbesondere granulozytäre Blutkörperchen, weniger als einen Tag im Kreislauf verbleiben. Als nächstes würde es zu einer Abnahme der Blutplättchen kommen, deren Überlebenszeit etwa zehn Tage beträgt. Schließlich würde es eine Abnahme der roten Blutkörperchen geben, die insgesamt 120 Tage überleben.

Benzol zerstört nicht nur die pluripotenten Stammzellen, die für die Produktion von roten Blutkörperchen, Blutplättchen und granulozytären weißen Blutkörperchen verantwortlich sind, sondern es wurde auch festgestellt, dass es sowohl bei Labortieren als auch beim Menschen einen raschen Verlust zirkulierender Lymphozyten verursacht. Dies legt nahe, dass Benzol möglicherweise das Immunsystem bei exponierten Arbeitern beeinträchtigt, eine Wirkung, die bisher nicht eindeutig nachgewiesen wurde (Rothman et al. 1996).

Benzolexposition wurde mit aplastischer Anämie in Verbindung gebracht, die häufig eine tödliche Erkrankung ist. Der Tod wird normalerweise durch eine Infektion verursacht, weil die Verringerung der weißen Blutkörperchen, Leukopenie, das Abwehrsystem des Körpers beeinträchtigt, oder durch Blutungen aufgrund der Verringerung der Blutplättchen, die für eine normale Blutgerinnung erforderlich sind. Eine Person, die am Arbeitsplatz Benzol ausgesetzt ist und eine schwere aplastische Anämie entwickelt, muss als Wächter für ähnliche Wirkungen bei Kollegen angesehen werden. Studien, die auf der Entdeckung eines Sentinel-Individuums beruhen, haben oft Gruppen von Arbeitern aufgedeckt, die offensichtliche Anzeichen einer Benzolhämatotoxizität aufweisen. Zum größten Teil erholen sich diejenigen Personen, die nicht relativ schnell einer aplastischen Anämie erliegen, nach der Entfernung von der Benzolexposition. In einer Folgestudie an einer Gruppe von Arbeitern, die zuvor an einer signifikanten Benzol-induzierten Panzytopenie (Abnahme aller Blutzelltypen) litten, bestanden zehn Jahre später nur geringfügige hämatologische Restanomalien (Hernberg et al. 1966). Bei einigen Arbeitern dieser Gruppen mit anfänglich relativ schwerer Panzytopenie kam es jedoch zu Krankheitsverläufen, die zunächst eine aplastische Anämie, dann eine myelodysplastische präleukämische Phase und schließlich die Entwicklung einer akuten myeloischen Leukämie aufwiesen (Laskin und Goldstein 1977). Ein solches Fortschreiten der Krankheit ist nicht unerwartet, da Personen mit aplastischer Anämie jeglicher Ursache eine höhere Wahrscheinlichkeit als erwartet zu haben scheinen, eine akute myeloische Leukämie zu entwickeln (De Planque et al. 1988).

Andere Ursachen für aplastische Anämie

Andere Arbeitsstoffe wurden mit aplastischer Anämie in Verbindung gebracht, am auffälligsten war Strahlung. Die Wirkungen von Strahlung auf Knochenmarkstammzellen wurden in der Therapie von Leukämie eingesetzt. In ähnlicher Weise erzeugen eine Vielzahl chemotherapeutischer Alkylierungsmittel Aplasie und stellen ein Risiko für Arbeiter dar, die für die Herstellung oder Verabreichung dieser Verbindungen verantwortlich sind. Strahlung, Benzol und Alkylierungsmittel scheinen alle einen Schwellenwert zu haben, unterhalb dessen keine aplastische Anämie auftritt.

Problematischer wird der Schutz des Produktionsarbeiters, wenn der Wirkstoff eine idiosynkratische Wirkungsweise hat, bei der kleinste Mengen Aplasie hervorrufen können, wie z. B. Chloramphenicol. Trinitrotoluol, das leicht über die Haut aufgenommen wird, wurde mit aplastischer Anämie in Munitionsfabriken in Verbindung gebracht. Es wurde berichtet, dass eine Vielzahl anderer Chemikalien mit aplastischer Anämie in Verbindung gebracht werden, aber es ist oft schwierig, die Kausalität zu bestimmen. Ein Beispiel ist das Pestizid Lindan (Gamma-Benzol-Hexachlorid). Es sind Fallberichte erschienen, im Allgemeinen nach relativ hoher Exposition, bei denen Lindan mit Aplasie in Verbindung gebracht wird. Dieser Befund ist bei weitem nicht universell beim Menschen, und es gibt keine Berichte über Lindan-induzierte Knochenmarktoxizität bei Labortieren, die mit großen Dosen dieses Mittels behandelt wurden. Knochenmarkhypoplasie wurde auch mit der Exposition gegenüber Ethylenglykolethern, verschiedenen Pestiziden und Arsen in Verbindung gebracht (Flemming und Timmeny 1993).

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