Polveri organiche e malattie
Polveri di origine vegetale, animale e microbica fanno da sempre parte dell'ambiente umano. Quando i primi organismi acquatici si trasferirono sulla terraferma circa 450 milioni di anni fa, svilupparono presto sistemi di difesa contro le numerose sostanze nocive presenti nell'ambiente terrestre, la maggior parte delle quali di origine vegetale. Le esposizioni a questo ambiente di solito non causano particolari problemi, anche se le piante contengono una serie di sostanze estremamente tossiche, in particolare quelle presenti o prodotte dalle muffe.
Durante lo sviluppo della civiltà, le condizioni climatiche in alcune parti del mondo hanno reso necessarie alcune attività da svolgere al chiuso. La trebbiatura nei paesi scandinavi veniva eseguita al chiuso durante l'inverno, pratica citata dai cronisti nell'antichità. La chiusura di processi polverosi ha portato alla malattia tra le persone esposte, e uno dei primi resoconti pubblicati di ciò è del vescovo danese Olaus Magnus (1555, come citato da Rask-Andersen 1988). Ha descritto una malattia tra i trebbiatori in Scandinavia come segue:
“Nel separare il grano dalla pula, bisogna aver cura di scegliere un momento in cui ci sia un vento adatto che spazzi via la polvere del grano, in modo che non danneggi gli organi vitali dei trebbiatori. Questa polvere è così fine che penetra quasi impercettibilmente nella bocca e si accumula nella gola. Se questo non viene risolto rapidamente bevendo birra fresca, il trebbiatore potrebbe non mangiare mai più o solo per un breve periodo ciò che ha trebbiato.
Con l'introduzione della lavorazione meccanica di materiali organici, il trattamento di grandi quantità di materiali in ambienti chiusi con scarsa ventilazione ha portato a livelli elevati di polvere nell'aria. Alle descrizioni del vescovo Olaus Magnus e poi del Ramazzini (1713) seguirono numerose segnalazioni di malattie e polveri organiche nell'Ottocento, in particolare tra i lavoratori dei cotonifici (Leach 1863; Prausnitz 1936). In seguito fu descritta anche la specifica malattia polmonare comune tra gli agricoltori che maneggiavano materiali ammuffiti (Campbell 1932).
Negli ultimi decenni è stato pubblicato un gran numero di segnalazioni di malattie tra le persone esposte a polveri organiche. Inizialmente, la maggior parte di questi erano basati su persone in cerca di assistenza medica. I nomi delle malattie, quando pubblicati, erano spesso correlati al particolare ambiente in cui la malattia era stata riconosciuta per la prima volta, e ne risultava una sconcertante serie di nomi, come polmone del contadino, polmone del coltivatore di funghi, polmone bruno e febbre da umidificatore.
Con l'avvento della moderna epidemiologia, sono state ottenute cifre più affidabili per l'incidenza delle malattie respiratorie professionali legate alla polvere organica (Rylander, Donham e Peterson 1986; Rylander e Peterson 1990). C'è stato anche un progresso nella comprensione dei meccanismi patologici alla base di queste malattie, in particolare la risposta infiammatoria (Henson e Murphy 1989). Ciò ha aperto la strada a un quadro più coerente delle malattie causate da polveri organiche (Rylander e Jacobs 1997).
Quanto segue descriverà i diversi ambienti di polvere organica in cui è stata segnalata la malattia, le stesse entità della malattia, la classica malattia da bissinosi e misure preventive specifiche.
Ambienti
Le polveri organiche sono particelle sospese nell'aria di origine vegetale, animale o microbica. Nella tabella 1 sono riportati esempi di ambienti, lavorazioni e agenti che comportano il rischio di esposizione a polveri organiche.
Tabella 1. Esempi di fonti di pericoli di esposizione a polvere organica
Agricoltura
Movimentazione di grano, fieno o altre colture
Lavorazione della canna da zucchero
Serre
Silos
Animali
Edifici per il confinamento di suini/latticini
Pollai e impianti di lavorazione
Animali da laboratorio, da fattoria e da compagnia
Trattamento dei rifiuti
Acque reflue e limo
Immondizia domestica
Compostaggio
Industria
Lavorazione delle fibre vegetali (cotone, lino, canapa, juta, sisal)
Fermentazione
Legname e lavorazione del legno
panetterie
Processi biotecnologici
Edifici
Acqua contaminata negli umidificatori
Crescita microbica sulle strutture o nei condotti di ventilazione
Agenti
È ormai noto che gli agenti specifici presenti nelle polveri sono la ragione principale per cui si sviluppa la malattia. Le polveri organiche contengono una moltitudine di agenti con potenziali effetti biologici. Alcuni dei principali agenti si trovano nella tabella 2.
Tabella 2. Principali agenti nelle polveri organiche con potenziale attività biologica
Agenti vegetali
Tannini
Istamina
Acido Plicatico
Alcaloidi (p. es., nicotina)
Citocalasine
Agenti animali
Proteine
Enzimi
Agenti microbici
Le endotossine
(1→3)–β–D-glucani
Proteasi
Micotossine
Il ruolo relativo di ciascuno di questi agenti, da solo o in combinazione con altri, per lo sviluppo della malattia, è per lo più sconosciuto. La maggior parte delle informazioni disponibili si riferisce alle endotossine batteriche presenti in tutte le polveri organiche.
Le endotossine sono composti lipopolisaccaridici che sono attaccati alla superficie cellulare esterna dei batteri Gram-negativi. L'endotossina ha un'ampia varietà di proprietà biologiche. Dopo inalazione provoca un'infiammazione acuta (Snella e Rylander 1982; Brigham e Meyrick 1986). Un afflusso di neutrofili (leucociti) nei polmoni e nelle vie aeree è il segno distintivo di questa reazione. È accompagnato dall'attivazione di altre cellule e dalla secrezione di mediatori dell'infiammazione. Dopo esposizioni ripetute, l'infiammazione diminuisce (adattamento). La reazione è limitata alla mucosa delle vie aeree e non vi è coinvolgimento esteso del parenchima polmonare.
Un altro agente specifico nella polvere organica è (1→3)-β-D-glucano. Questo è un composto poliglucosio presente nella struttura della parete cellulare delle muffe e di alcuni batteri. Aumenta la risposta infiammatoria causata dall'endotossina e altera la funzione delle cellule infiammatorie, in particolare dei macrofagi e delle cellule T (Di Luzio 1985; Fogelmark et al. 1992).
Altri agenti specifici presenti nelle polveri organiche sono le proteine, i tannini, le proteasi e altri enzimi e le tossine delle muffe. Sono disponibili pochissimi dati sulle concentrazioni di questi agenti nelle polveri organiche. Molti degli agenti specifici presenti nelle polveri organiche, come le proteine e gli enzimi, sono allergeni.
Malattie
Le malattie causate da polveri organiche sono riportate nella tabella 3 con i corrispondenti numeri della Classificazione Internazionale delle Malattie (ICD) (Rylander e Jacobs 1994).
Tabella 3. Malattie indotte da polveri organiche e relativi codici ICD
Bronchite e polmonite (ICD J40)
Polmonite tossica (febbre da inalazione, sindrome tossica da polvere organica)
Infiammazione delle vie aeree (infiammazione delle mucose)
Bronchite cronica (ICD J42)
Polmonite da ipersensibilità (alveolite allergica) (ICD J67)
Asma (ICD J45)
Rinite, congiuntivite
La principale via di esposizione per le polveri organiche è per inalazione, e di conseguenza gli effetti sui polmoni hanno ricevuto la maggior parte dell'attenzione nella ricerca così come nel lavoro clinico. Vi è, tuttavia, un numero crescente di prove da studi epidemiologici pubblicati e segnalazioni di casi, nonché segnalazioni aneddotiche, che si verificano anche effetti sistemici. Il meccanismo coinvolto sembra essere un'infiammazione locale nel sito bersaglio, il polmone, e un successivo rilascio di citochine con effetti sistemici (Dunn 1992; Michel et al. 1991) o un effetto sull'epitelio nell'intestino (Axmacher et al. 1991). Gli effetti clinici non respiratori sono febbre, dolori articolari, effetti neurosensoriali, problemi cutanei, malattie intestinali, affaticamento e mal di testa.
Le diverse entità della malattia descritte nella tabella 3 sono facili da diagnosticare nei casi tipici e la patologia sottostante è nettamente diversa. Nella vita reale, tuttavia, un lavoratore che ha una malattia dovuta all'esposizione alla polvere organica, presenta spesso una combinazione delle diverse entità della malattia. Una persona può avere un'infiammazione delle vie respiratorie per un certo numero di anni, sviluppare improvvisamente asma e inoltre avere sintomi di polmonite tossica durante un'esposizione particolarmente intensa. Un'altra persona può avere una polmonite da ipersensibilità subclinica con linfocitosi delle vie aeree e sviluppare una polmonite tossica durante un'esposizione particolarmente pesante.
Un buon esempio della miscela di entità patologiche che possono apparire è la bissinosi. Questa malattia è stata descritta per la prima volta nei cotonifici, ma le singole entità della malattia si trovano anche in altri ambienti di polvere organica. Segue una panoramica della malattia.
Bissinosi
La malattia
La bissinosi fu descritta per la prima volta nel 1800 e un rapporto classico che coinvolse sia il lavoro clinico che sperimentale fu fornito da Prausnitz (1936). Ha descritto i sintomi tra i lavoratori del cotonificio come segue:
“Dopo aver lavorato per anni senza alcun disturbo apprezzabile tranne un po' di tosse, gli operai del cotonificio notano o un improvviso aggravamento della loro tosse, che diventa secca ed estremamente irritante¼ Questi attacchi si verificano di solito il lunedì ¼ ma gradualmente i sintomi iniziano a diffondersi nei giorni successivi della settimana; col tempo la differenza scompare e loro soffrono continuamente”.
Le prime indagini epidemiologiche furono condotte in Inghilterra negli anni '1950 (Schilling et al. 1955; Schilling 1956). La diagnosi iniziale era basata sulla comparsa di una tipica oppressione toracica del lunedì mattina, diagnosticata mediante un questionario (Roach e Schilling 1960). È stato sviluppato uno schema per classificare la gravità della bissinosi in base al tipo e alla periodicità dei sintomi (Mekky, Roach e Schilling 1967; Schilling et al. 1955). La durata dell'esposizione è stata utilizzata come misura della dose e questa è stata correlata alla gravità della risposta. Basato su interviste cliniche di un gran numero di lavoratori, questo schema di classificazione è stato successivamente modificato per riflettere più accuratamente gli intervalli di tempo per la diminuzione del FEVXNUMX1 (Berry et al. 1973).
In uno studio è stata riscontrata una differenza nella prevalenza della bissinosi nelle fabbriche che lavorano diversi tipi di cotone (Jones et al. 1979). I mulini che utilizzavano cotone di alta qualità per produrre filati più fini avevano una minore prevalenza di bissinosi rispetto ai mulini che producevano filati grossolani e utilizzavano cotone di qualità inferiore. Pertanto, oltre all'intensità e alla durata dell'esposizione, entrambe variabili dose-correlate, il tipo di polvere è diventata una variabile importante per la valutazione dell'esposizione. Successivamente è stato dimostrato che le differenze nella risposta dei lavoratori esposti a cotoni grossolani e medi dipendevano non solo dal tipo di cotone ma anche da altre variabili che influenzano l'esposizione, tra cui: variabili di lavorazione come velocità di cardatura, variabili ambientali come umidificazione e ventilazione e variabili di produzione come diversi trattamenti del filato (Berry et al. 1973).
Il successivo perfezionamento della relazione tra l'esposizione alla polvere di cotone e una risposta (sintomi o misure oggettive della funzione polmonare), sono stati gli studi dagli Stati Uniti, che hanno confrontato coloro che lavoravano con cotone al 100% con lavoratori che utilizzavano lo stesso cotone ma in Miscela 50:50 con sintetici e lavoratori senza esposizione al cotone (Merchant et al. 1973). I lavoratori esposti al 100% di cotone avevano la più alta prevalenza di bissinosi indipendentemente dal fumo di sigaretta, uno dei fattori confondenti dell'esposizione alla polvere di cotone. Questa relazione semiquantitativa tra dose e risposta alla polvere di cotone è stata ulteriormente affinata in un gruppo di lavoratori tessili stratificati per sesso, fumo, area di lavoro e tipo di fabbrica. In ciascuna di queste categorie è stata osservata una relazione tra la concentrazione di polvere negli intervalli inferiori di polvere e la prevalenza di bissinosi e/o la variazione del volume espiratorio forzato in un secondo (FEV1).
In indagini successive, il FEV1 la diminuzione durante il turno di lavoro è stata utilizzata per valutare gli effetti dell'esposizione ed è anche una parte dello standard statunitense sulla polvere di cotone.
La bissinosi è stata a lungo considerata una malattia peculiare con una miscela di sintomi diversi e nessuna conoscenza della patologia specifica. Alcuni autori hanno suggerito che si trattasse di un'asma professionale (Bouhuys 1976). Una riunione del gruppo di lavoro nel 1987 ha analizzato la sintomatologia e la patologia della malattia (Rylander et al. 1987). È stato concordato che la malattia comprendeva diverse entità cliniche, generalmente correlate all'esposizione alla polvere organica.
Polmonite tossica può comparire la prima volta che un addetto lavora in cartiera, in particolare quando opera nei reparti di apertura, soffiatura e cardatura (Trice 1940). Sebbene l'assuefazione si sviluppi, i sintomi possono riapparire successivamente dopo un'esposizione insolitamente intensa.
Infiammazione delle vie aeree è la malattia più diffusa e si manifesta con diversi gradi di gravità, da una leggera irritazione del naso e delle vie respiratorie a una grave tosse secca e difficoltà respiratorie. L'infiammazione provoca costrizione delle vie aeree e una riduzione del FEVXNUMX1. La reattività delle vie aeree è aumentata se misurata con un test di provocazione con metacolina o istamina. Si è discusso se l'infiammazione delle vie aeree debba essere accettata come un'entità patologica di per sé o se rappresenti semplicemente un sintomo. Poiché i risultati clinici in termini di tosse grave con restringimento delle vie aeree possono portare a una diminuzione della capacità lavorativa, è giustificato considerarla una malattia professionale.
Può svilupparsi un'infiammazione continua delle vie aeree per diversi anni bronchite cronica, in particolare tra i lavoratori fortemente esposti nelle aree di soffiatura e cardatura. Il quadro clinico sarebbe quello della broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO).
Asma professionale si sviluppa in una piccola percentuale della forza lavoro, ma di solito non viene diagnosticata negli studi trasversali in quanto i lavoratori sono costretti a lasciare il lavoro a causa della malattia. Polmonite da ipersensibilità non è stato rilevato in nessuno degli studi epidemiologici intrapresi, né sono stati riportati casi relativi all'esposizione alla polvere di cotone. L'assenza di polmonite da ipersensibilità può essere dovuta alla quantità relativamente bassa di muffe nel cotone, poiché il cotone ammuffito non è accettabile per la lavorazione.
Una sensazione soggettiva di oppressione toracica, più comune il lunedì, è il sintomo classico dell'esposizione alla polvere di cotone (Schilling et al. 1955). Non è, tuttavia, una caratteristica esclusiva dell'esposizione alla polvere di cotone in quanto appare anche tra le persone che lavorano con altri tipi di polveri organiche (Donham et al. 1989). La costrizione toracica si sviluppa lentamente nel corso di un certo numero di anni, ma può anche essere indotta in persone precedentemente non esposte, a condizione che il livello di dose sia elevato (Haglind e Rylander 1984). La presenza di costrizione toracica non è direttamente correlata a una diminuzione del FEVXNUMX1.
La patologia dietro la costrizione toracica non è stata spiegata. È stato ipotizzato che i sintomi siano dovuti a una maggiore adesività delle piastrine che si accumulano nei capillari polmonari e aumentano la pressione dell'arteria polmonare. È probabile che la costrizione toracica implichi una sorta di sensibilizzazione cellulare, poiché sono necessarie esposizioni ripetute affinché il sintomo si sviluppi. Questa ipotesi è supportata dai risultati degli studi sui monociti del sangue dei lavoratori del cotone (Beijer et al. 1990). Una maggiore capacità di produrre fattore procoagulante, indicativa di sensibilizzazione cellulare, è stata trovata tra i lavoratori del cotone rispetto ai controlli.
L'ambiente
La malattia è stata originariamente descritta tra i lavoratori delle fabbriche di cotone, lino e canapa tenera. Nella prima fase del trattamento del cotone all'interno degli stabilimenti - apertura delle balle, soffiaggio e cardatura - più della metà dei lavoratori può presentare sintomi di costrizione toracica e infiammazione delle vie respiratorie. L'incidenza diminuisce man mano che il cotone viene lavorato, riflettendo la successiva pulizia dell'agente eziologico dalla fibra. La bissinosi è stata descritta in tutti i paesi in cui sono state eseguite indagini nei cotonifici. Alcuni paesi come l'Australia hanno, tuttavia, cifre di incidenza insolitamente basse (Gun et al. 1983).
Vi sono ora prove uniformi che le endotossine batteriche sono l'agente eziologico della polmonite tossica e dell'infiammazione delle vie aeree (Castellan et al. 1987; Pernis et al. 1961; Rylander, Haglind e Lundholm 1985; Rylander e Haglind 1986; Herbert et al. 1992; Sigsgaard et al.1992). Sono state descritte relazioni dose-risposta ei sintomi tipici sono stati indotti dall'inalazione di endotossina purificata (Rylander et al. 1989; Michel et al. 1995). Sebbene ciò non escluda la possibilità che altri agenti possano contribuire alla patogenesi, le endotossine possono fungere da marker per il rischio di malattia. È improbabile che le endotossine siano correlate allo sviluppo dell'asma professionale, ma potrebbero agire come adiuvanti per potenziali allergeni nella polvere di cotone.
Il caso
La diagnosi di bissinosi viene classicamente effettuata mediante questionari con la domanda specifica “Ti senti stretto il petto e, se sì, in quale giorno della settimana?”. Le persone con oppressione toracica del lunedì mattina sono classificate come bissinotiche secondo uno schema suggerito da Schilling (1956). La spirometria può essere eseguita e, in base alle diverse combinazioni di costrizione toracica e diminuzione del FEVXNUMX1, lo schema diagnostico illustrato nella tabella 4 si è evoluto.
Tabella 4. Criteri diagnostici per bissinosi
Grado ½. Oppressione toracica il primo giorno di alcune settimane lavorative
Grado 1. Oppressione toracica il primo giorno di ogni settimana lavorativa
Grado 2. Oppressione toracica il primo e gli altri giorni della settimana lavorativa
Grado 3. Sintomi di grado 2 accompagnati da evidenza di incapacità permanente sotto forma di ridotta intolleranza allo sforzo e/o ridotta capacità ventilatoria
Trattamento
Il trattamento negli stadi leggeri della bissinosi è sintomatico e la maggior parte dei lavoratori impara a convivere con la leggera costrizione toracica e la broncocostrizione che sperimentano il lunedì o quando puliscono macchinari o svolgono compiti simili con un'esposizione superiore al normale. Stadi più avanzati di infiammazione delle vie aeree o costrizione toracica regolare diversi giorni della settimana richiedono il trasferimento a operazioni meno polverose. La presenza di asma occupazionale richiede principalmente un cambio di lavoro.
Frodi
La prevenzione in generale è trattata in dettaglio altrove nel Enciclopedia. I principi di base per la prevenzione in termini di prodotti sostitutivi, limitazione dell'esposizione, protezione dei lavoratori e screening delle malattie si applicano anche all'esposizione alla polvere di cotone.
Per quanto riguarda i prodotti sostitutivi, è stato suggerito di utilizzare cotone con un basso livello di contaminazione batterica. Una prova inversa di questo concetto si trova nei rapporti del 1863 dove il passaggio al cotone sporco provocò un aumento della prevalenza dei sintomi tra i lavoratori esposti (Leach 1863). Esiste anche la possibilità di passare ad altre fibre, in particolare fibre sintetiche, sebbene ciò non sia sempre fattibile dal punto di vista del prodotto. Attualmente non esiste alcuna tecnica applicata alla produzione per ridurre il contenuto di endotossine delle fibre di cotone.
Per quanto riguarda la riduzione della polvere, sono stati implementati programmi di successo negli Stati Uniti e altrove (Jacobs 1987). Tali programmi sono costosi ei costi per una rimozione altamente efficiente della polvere possono essere proibitivi per i paesi in via di sviluppo (Corn 1987).
Per quanto riguarda il controllo dell'esposizione, il livello di polvere non è una misura sufficientemente precisa del rischio di esposizione. A seconda del grado di contaminazione da batteri Gram-negativi e quindi da endotossine, un determinato livello di polvere può o meno essere associato a un rischio. Per le endotossine non sono state stabilite linee guida ufficiali. È stato suggerito che un livello di 200 ng/m3 è la soglia per la polmonite tossica, da 100 a 200 ng/mXNUMX3 per la costrizione acuta delle vie aeree durante il turno di lavoro e 10 ng/m3 per l'infiammazione delle vie aeree (Rylander e Jacobs 1997).
La conoscenza dei fattori di rischio e delle conseguenze dell'esposizione è importante per la prevenzione. La base informativa si è espansa rapidamente negli ultimi anni, ma gran parte di essa non è ancora presente nei libri di testo o in altre fonti facilmente reperibili. Un ulteriore problema è che i sintomi ei riscontri nelle malattie respiratorie indotte dalla polvere organica non sono specifici e si verificano normalmente nella popolazione. Potrebbero quindi non essere diagnosticati correttamente nelle fasi iniziali.
Un'adeguata diffusione delle conoscenze relative agli effetti del cotone e di altre polveri organiche richiede l'istituzione di adeguati programmi di formazione. Questi dovrebbero essere diretti non solo ai lavoratori con potenziale esposizione, ma anche ai datori di lavoro e al personale sanitario, in particolare agli ispettori della salute sul lavoro e agli ingegneri. Le informazioni devono includere l'identificazione della fonte, i sintomi e la descrizione della malattia e i metodi di protezione. Un lavoratore informato può riconoscere più prontamente i sintomi legati al lavoro e comunicare in modo più efficace con un operatore sanitario. Per quanto riguarda la sorveglianza sanitaria e lo screening, i questionari sono uno strumento importante da utilizzare. Sono state riportate in letteratura diverse versioni di questionari specificatamente progettati per la diagnosi di malattie indotte da polveri organiche (Rylander, Peterson e Donham 1990; Schwartz et al. 1995). Il test della funzionalità polmonare è anche uno strumento utile per la sorveglianza e la diagnosi. Le misurazioni della reattività delle vie aeree si sono rivelate utili (Rylander e Bergström 1993; Carvalheiro et al. 1995). Altri strumenti diagnostici come le misurazioni dei mediatori dell'infiammazione o dell'attività cellulare sono ancora in fase di ricerca.