Transcript Krank durch Atmen?

INSTITUT UND POLIKLINIK FÜR
ARBEITS-, SOZIAL- UND UMWELTMEDIZIN
DIR.: PROF. DR. MED. DENNIS NOWAK
Krank durch Atmen?
Obstruktive Atemwegserkrankungen
Rudolf A. Jörres
SS 2012
Vorbemerkung
Derjenige Text, den Sie sich merken sollten,
ist rot markiert,
die anderen Folien dienen der Illustration
Lernziele (AM)
Die Studierenden sollen nach der Vorlesung in der Lage sein,
– obstruktive Atemwegserkrankungen, die mit Expositionen am
Arbeitsplatz in Zusammenhang stehen, zu benennen und
arbeitsmedizinisch zu kategorisieren (BK-Nummern und Definition).
– klinische Erkennungszeichen zu benennen.
– Dispositionen anzugeben, die das Neuauftreten einer obstruktiven
Atemwegserkrankung am Arbeitsplatz oder in der Umwelt begünstigen
(z.B. Atopie bei Berufsasthma).
– Erkrankungen Expositionen zuzuordnen (u.a. wichtige
Berufsallergene).
– Angaben zu machen über Entwicklung/Persistenz einer
Atemwegserkrankung bei fortdauernder Exposition und bei
Expositionskarenz.
Lernziele (UM)
– zwischen dem Neuauftreten einer Erkrankung und akuten oder
chronischen Verschlechterungen bei bereits bestehender Erkrankung
zu differenzieren.
– einige wichtige Luftschadstoffe zu benennen.
– einige Wirkungen von Luftschadstoffen in der Umwelt anzugeben
(Feinstaub, Stickstoffdioxid, Ozon).
– beispielhaft Interaktionen zwischen Umweltnoxen zu benennen, die zu
einer Erhöhung des Krankheitsrisikos führen können (z.B. Ozon plus
Allergen).
Die Studierenden sollen nach der Vorlesung ferner eine Idee moderner
Verfahren gewonnen haben, mit denen entzündliche Veränderungen
aufgespürt werden können (z.B. exhaliertes NO).
Präliminarien
Spirometrie
Liter
Volumen-Zeit-Kurve
langsame Atmung
forcierte Ausatmung
1s
ein
FEV1
FVC
VC
aus
Zeit
Vorschub langsam
VC
FVC
FEV1
Vorschub schnell
(langsame inspiratorische) Vitalkapazität
forcierte (exspiratorische) Vitalkapazität
Einsekundenvolumen
Spirometrie
„normal“
keine Obstruktion
„Asthma“
restriktive
Ventilationsstörung
Obstruktive
Ventilationsstörungen
„gleichmäßige“ Obstruktion
„COPD“
(Emphysem)
„Atemwegskollaps“
ähnlich „normal“,
nur alle Volumina
 reduziert
Diffusionskapazität für CO
DLCO
Helium
CO
 Verdünnung messen
 relativ dazu Aufnahme messen
 Residualvolumen
 DLCO
Überempfindlichkeit der Atemwege
(bronchial hyperresponsiveness, BHR)
FEV1
(%Referenz)
normoreaktiv
100
hyperreaktiv
80
0,3
0,01
0,1
1,0
Histamin (mg /ml)
>16
10
Beispiel eines
arbeitsplatzbezogenen
Provokationstests
Nichtinvasive Verfahren
zur Erfassung der Atemwegsentzündung
Induziertes/Spontanes Sputum
Eosinophiler und Neutrophiler Granulozyt
NO während Atemwegsinfekt und Allergensaison
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
NO (ppb)
Atemwegsinfekt
Beginn der
Pollensaison
Daten gemäß Holz 2004
Asthma bronchiale
•
•
•
•
•
anfallsweise Luftnot (Giemen, Engegefühl)
verstärkt nachts und morgens
oft von Husten begleitet
bronchiale Obstruktion
(partiell) reversibel
• bronchiale Hyperreaktivität
• unspezifisch (z.B. Histamin/Methacholin)
• spezifisch (Allergen)
• meist allergischer Natur
Chronisch-obstruktive Lungenerkrankung (COPD)
Chronische Bronchitis
•
•
Husten
Auswurf
Chronisch-obstruktive Bronchitis
•
•
•
Atemwegsobstruktion
nur partiell reversibel
Allergien i.a. irrelevant
Lungenemphysem
•
•
•
•
•
•
Zerstörung der alveolären Architektur
 Verlust der elastischen Rückstellkraft
 exspiratorischer Atemwegskollaps
 Gasaufnahmestörung
 Lungenüberblähung
 Obstruktion praktisch irreversibel
Manifestationsalter
einer obstruktiven Atemwegserkrankung
Alter
Jahre
Asthma
%
COPD
%
20
80
2
60
20
98
beachte Zeitskalen und Unterschiede
Arbeitsmedizin
Prüfung auf Bestehen einer Berufserkrankung (BK)
• Berufliche Tätigkeiten des gesamten bisherigen Lebens
wichtig (z.B. Latenzzeit 10-30 und mehr Jahre bei
Karzinomerkrankungen)
• Orientierende Kenntnis auch früher verwendeter Arbeitsstoffe
• Auch ungelernte Tätigkeiten oder Tätigkeiten unabhängig
vom erlernten Beruf sind versichert und können zu einer
Berufskrankheit führen
Prüfung auf Bestehen einer Berufserkrankung (BK)
Für eine Berufskrankheitenanzeige notwendig
•
passende Exposition
•
passende Erkrankung
•
Hinweise auf einen Zusammenhang zwischen beiden
Beispiel
• Exposition: Gärtner/Ficuspflanze
• Erkrankung: Allergisches Asthma
• Zusammenhang: IgE-Antikörper auf Ficus Kl. 2
Berufskrankheiten
Obstruktive Atemwegserkrankungen (1)
• 4301: Durch allergisierende Stoffe
verursachte obstruktive Atemwegserkrankungen (einschließlich
Rhinopathie), die zur Unterlassung aller Tätigkeiten gezwungen haben,
die für die Entstehung, die Verschlimmerung oder das Wiederaufleben
der Krankheit ursächlich waren oder sein können
• 4302: Durch chemisch-irritativ oder toxisch
wirkende Stoffe verursachte obstruktive Atemwegserkrankungen, die zur
Unterlassung...
Berufskrankheiten
Obstruktive Atemwegserkrankungen (2)
• 1315: Erkrankungen durch Isocyanate,
die zur Unterlassung aller Tätigkeiten gezwungen haben, die für die
Entstehung, die Verschlimmerung oder das Wiederaufleben der
Krankheit ursächlich waren oder sein können
Berufskrankheiten
Obstruktive Atemwegserkrankungen (3)
• 4111: Chronische obstruktive Bronchitis oder Emphysem von
Bergleuten unter Tage
im Steinkohlenbergbau bei Nachweis der Einwirkung einer
kumulativen Dosis von in der Regel 100 Feinstaubjahren
[(mg/m3)xJahre]
Reactive Airways Dysfunction Syndrome (RADS)
•
ähnlich einem akuten Asthma
•
abrupter Beginn 12-24 h nach Expositionsende
•
Nach hoher Exposition gegenüber Irritantien
•
Mindestdauer > 3 Monate
•
keine vorbestehenden Atemwegsprobleme
•
Obstruktion und/oder
•
bronchiale Überempfindlichkeit
Chemisch-irritatives Asthma nach Inhalationstoxikation
do Pico 2004
Berufs-Asthma - Diagnostik
• Anamnese/ Fragebogen
• Haut-Test, spez. IgE
• Lungenfunktion, ggf. Peak-Flow am Arbeitsplatz
• Methacholin-Test
• spezifische Provokationstestung
• Messung der Atemwegsentzündung
Obstruktive Atemwegserkrankungen und Beruf
Erkrankung
Noxe
Vorkommen (Beispiele)
Beruf (Beispiele)
BK-Nr.
Allergische
Rhinitis
Berufsallergene
(Typ 1-Sensibilisierung)
Mehle, Futtermittel,
Tierepithelien, Pflanzen
Bäcker
Gärtner
Landwirte
Tierpfleger
4301
Asthma
Berufsallergene
(Typ 1-Sensibilisierung)
Mehle, Futtermittel,
Tierepithelien, Pflanzen
Bäcker
Gärtner
Landwirte
Tierpfleger
4301
Isocyanate
Schaumstoff
Lacke
Schäumer
KFZ-Zulieferindustrie
Lackierer
1315
Atemwegsirritantien
(> Grenzwert)
Endotoxine
Stäube
Friseurstoffe
Schweiß- /Lötrauche
Landwirte
Chemiearbeiter
Schweißer
Friseure
4302
Steinkohlestaub
Steinkohlebergbau unter Tage
Bergmann
Hauer
4111
Berufsallergene
(Typ 3-Sensibilisierung)
Schimmelpilze
Befeuchterwasser
Vögel
Druckereien
Klimaanlagen
Landwirte
Vogelzüchter
4201
COPD
Exogenallergische
Alveolitis
Berufsasthma
• Risikofaktoren
• Entwicklung wie rasch?
• Prognose
Expositionshöhe, vorbestehende Allergien
und Rauchen erhöhen das Risiko für Berufsasthma
Wenn bei Suszeptiblen eine Sensibilisierung gegen ein
Berufsallergen auftritt, dann zumeist in kurzer Zeit
Berufsasthma - Prognose
• Bei fortgesetzter Exposition
Ausgeprägtere Verschlechterung der Lungenfunktion
-
und der BHR im Vergleich zur Expositionskarenz
Expositionsminderung durch persönliche
Schutzausrüstung u.U. sinnvoll
• Bei Expositionskarenz
Bei ca. 50 % der Patienten Verbesserung in den
-
ersten 4 Jahren
Prognose umso besser, je früher die Diagnose und
Expositionsvermeidung
Dennoch verbleibt bei der Mehrzahl der Patienten nach
Expositionsende eine Symptomatik und eine gesteigerte
Atemwegsempfindlichkeit
Berufs-Asthma
„Ca. 10 % der Asthma-Neuerkrankungen bei
Erwachsenen sind auf Arbeitsplatzexpositionen
zurückzuführen“
Blanc, Am J Med 1999
Umweltmedizin
Mögliche Wirkungen von Luftschadstoffen
• Akute Effekte
• Chronische Effekte
• Temporäre Effekte bei Gesunden
• Begünstigung der Entwicklung einer Erkrankung
• Verursachung von (zusätzlichen) Erkrankungen
• Wirkung auf Vorerkrankte
Warum sind
die zugelassenen Arbeitsplatzkonzentrationen
oft viel größer als die Umweltgrenzwerte?
Arbeitsplatz (MAK etc.)
 Schutz Gesunder
 Zahl Exponierter i.A. relativ klein
 Expositionen zeitlich begrenzt
Umwelt (Richtwerte, Alarmschwellen etc.)
 Schutz aller, auch Vorerkrankter und Suszeptibler
 Zahl Exponierter sehr groß
 u.U. Lebenszeitexposition
Biologische Effekte von Luftschadstoffen
• auf die Atemwege
•
•
•
•
•
Symptome
Lungenfunktion (Obstruktion / Restriktion)
Unspezifische Überempfindlichkeit
Allergene: Empfindlichkeit / Sensibilisierung
Entzündung: Zellaktivierung / Umbauprozesse
• außerhalb der Atemwege
• Blut / Blutzellen / systemische Entzündung
• Gefäßsystem
• Herz (Regulation / Belastung)
• Gehirn
• andere Organe
Schwebstaub/Feinstaub
Kenngrößen von Schwebstaub
Abkürzungen
DurchMesser
Außenluft
(anthropogene Quelle)
Innenraum
(anthropogene Quelle)
< 35 µm
Aufwirbelungen,
Industrieabgase,
Hausbrand, Verkehr
Aufwirbelungen,
1
Staubsaugen, Kochen,
Rauchen
1
< 10 µm
Aufwirbelungen,
Industrieabgase,
Hausbrand, Verkehr
Aufwirbelungen,
0,55 * TSP
Staubsaugen, Kochen,
Rauchen
1
< 2,5 µm Industrieabgase,
Hausbrand,
Verkehr
Staubsaugen, Kochen, 0,60 * PM10 ~
Rauchen
0,33 * TSP
< 0,1 µm Industrieabgase,
Hausbrand,
Verkehr
Kochen, Rauchen
1
Gesamtschwebstaub
TSP
Inhalierbarer
Schwebstaub
PM10
Lungengängiger
Schwebstaub
PM2,5
Ultrafeine Partikel
NC0,01-0,12
Umrechnung
In TSP [20]
-
1
gemessen als Massenkonzentration in µg / m3 (TSP = total suspended particulates, PM = particulate matter)
2
gemessen als Anzahlkonzentration in m-3 (NC = number concentration)
nach Wichmann/Schlipköter/Fülgraff - Handbuch Umweltmedizin
Wirkungen von Feinstaub beim Menschen
• Kardiovaskuläre Morbidität und Mortalität
• Nur bei Suszeptiblen / vorerkrankten Individuen
• Verschlechterung eines Asthma
• Verdacht auf bzw. teilweise Evidenz für andere Effekte
• Lungenkrebs
• Reduziertes Geburtsgewicht
• Atemwegsbeschwerden im ersten Lebensjahr
• Häufigkeit von Allergie und Asthma
Stickstoffdioxid (NO2)
NO2-Wirkungen beim Menschen
• erhöhte Prävalenz von Atemwegsbeschwerden
• schwacher Zusammenhang mit Mortalität
• Daten uneinheitlich
• Problem: andere Schadstoffe als Confounder
NO2: Effekte verglichen mit Partikeln / Ozon eher gering
Ozon (O3)
Entstehung des troposphärischen Ozons
Ozonbildung
NO2
O
+ Strahlung (l<420 nm)
+ O2 + M


NO
O3 + M
+ O
M = aus physikalischen Gründen benötigter Reaktionspartner
Ozonabbau
NO
+ O3

NO2
+ O2
Indirekte Entstehung
Wichtig ist das Verhältnis zwischen [NO2] und [NO]
Merke: Ozon wird nicht freigesetzt, sondern aus
Vorläufersubstanzen unter Sonneneinstrahlung gebildet
Ozonkonzentrationen am Arbeitsplatz im Vergleich
zu denen offizieller Umweltmessungen am Stadtrand
Spaziergang, Liegewiese im Schwimmbad, Sportplatz 100%
Dacharbeiten, Fassadenarbeiten außen
Offener Rohbau (keine Fenster und Türen)
90%
50-75%
Geschlossener Rohbau
30%
Wald
75%
Arbeiten mit Staubemissionen im Freien
70%
Straßenbau - Schwarzdeckenfertigung
50%
Geschlossene Innenräume
10%
Baugruben (Rand)
30%
Baugruben (Mitte)
80%
PKW- und LKW-Innenräume
10%
Zusammengestellt aus Messungen der BG Bau, Tiefbau BG, Lehrstuhl für Bioklimatologie und Immissionsforschung
der Universität München und Institut für Arbeits- und Umweltmedizin der Universität München (nach Höppe)
Merke: Ozon wird stark an Oberflächen absorbiert
Vorkommen von Ozon am Arbeitsplatz
Arbeitsplätze, an denen Ozon in nennenswerten Mengen
erzeugt werden kann
- elektrostat. Beschichten (Pulverlackierung)
- Solarien
- UV-Trocknung von Lacken
- Lasereinsatz zur Bearbeitung von Werkstoffen
- Zellstoff-Fabriken
- ....
Die hauptsächliche Ozonbelastung an Arbeitsplätzen stammt
nicht aus Arbeitsprozessen, sondern ist umweltbedingt!
Ozonbedingte Symptome
• Husten
• Heiserkeit
• Schmerzen bei tiefer Einatmung
• Kratzen im Hals
Merke: Symptome unspezifisch, bedingen teils die Funktionsstörung
Lungenfunktionsanalyse - Spirometrie
Liter
Zeit
funktionelle Restriktion – Hustenreiz/Schmerzen
Wirkung von Ozon auf die Lungenfunktion
• Hemmung der tiefen Einatmung (neuronal)
• (fast) keine Atemwegsverengung (Obstruktion)
• funktionell „restriktive Ventilationsstörung“
Bei gleicher Funktionsänderung
weniger Luftnot als bei entsprechender Obstruktion
Lungenfunktionsstörung bei Gesunden nicht gravierend
Experimentell belegte Wirkung von Ozon
auf die Allergenempfindlichkeit
•  Allergenempfindlichkeit (Asthma, Rhinitis)
• Rhinitiker können bronchiale Allergenreaktion zeigen
• Effekt bei Umwelt-Spitzen-Exposition
bei wiederholter Belastung (z.B. 3 h, 250 µg/m3, 4 Tage)
• Ø „Toleranzentwicklung“
Effekte auf die Allergenempfindlichkeit unter Umweltbedingungen
denkbar, doch schwer zu beweisen
Wirkmechanismen des inhalierten Ozons
•
•
dringt in die tieferen Atemwege vor ( 50 %)
maximale Retention nahe den terminalen Bronchiolen
•
•
•
•
Lipidperoxidation
Verlust funktioneller Gruppen von Biomolekülen
reaktive Aldehyde, Wasserstoffperoxid, Hydroxy-hydroperoxide
Aktivierung des Eicosanoid-Metabolismus
 Zellaktivierung
 Stimulation von Nervenendigungen
Unspezifische entzündliche Antwort, „lung injury“
Ozon und Atemwegsentzündung
• Neutrophile Entzündung, oxidative Schäden
• Asthma  Gesunde
• reproduzierbar
• unabhängig von Lungenfunktionsreaktion
(„andere Responder“)
• allergische Entzündung verstärkt
• „Toleranzentwicklung“ ?
(BALF , Bronchialschleimhaut nein!)
Effekte auf die Atemwegsentzündung auch unter Umweltbedingungen
nachgewiesen (z.B. Jogger, Kinder)
Arbeitsschutzmaßnahmen für Arbeiten im Freien bei
witterungsbedingter erhöhter Ozonkonzentration in der Außenluft
(Orientierungshilfe)
Auszug aus: Bek. des BMA vom 2. Mai 1996 – III b 2-34505-2-
 Orientierung von Arbeitsschutzmaßnahmen an Ozoninformation für die
Bevölkerung (ab 180 µg/m³)
 Verlagerung von schwerer körperlicher Arbeit in die Morgen- und
Vormittagsstunden
 Zwischenschaltung leichterer Arbeit zur Verminderung des Atemvolumens
 Verlagerung der Arbeit in das Innere von Gebäuden
 Vermeiden von Mehrarbeit
 Vermeidung von Mehrfachbelastung durch andere Schadstoffe
Assoziation zwischen Ozon und Mortalität
Gyparis et al. 2004
Evidenz für Effekte von Ozon auf den Menschen
experim.
epidemiol.
• Symptome
+
+
• Lungenfunktion
+
+
• Atemwegsüberempfindlichkeit
+
• Allergenempfindlichkeit
+
• Atemwegsentzündung
+
+
• Notaufnahmen/Exazerbationen
+
• Prävalenz Asthma/Allergie
+
• Mortalität
+
• Andere
+
Wirkung von Ozon auf die Atemwege
Insgesamt gut belegt
• Symptome
• Lungenfunktion (akut)
Experimentell belegt
• Verstärkung der Allergenreaktion (funktionell/entzündlich)
• Atemwegsentzündung
Hinweise auf
• Krankenhauseinweisungen/Exazerbationen
• Mortalität
• Asthma-Prävalenz
Lernfälle zum Thema „Krank durch Atmen?“
Fließschnupfen und Atemnotanfälle (AM*)
Berufliche Allergierisiken, Berufsanamnese
und BK-Verfahren
Mir bleibt die Luft weg (AM*)
Berufsbedingte Atemwegserkrankungen,
Differentialdiagnostik,
Untersuchungsmethoden
Wird z.Z. nicht angeboten
Auch jetzt, im Winter (UM*)
Diagnostik bei Verdacht auf Allergie,
Definition und Diagnostik Pseudoallergie
* AM = Arbeitsmedizin * UM = Umweltmedizin