TYÖPERÄISELLE ISOSYANAATTIALTISTUMISELLE OMINAINEN ANNOSMITTARI

Transkriptio

1 TYÖPERÄISELLE ISOSYANAATTIALTISTUMISELLE OMINAINEN ANNOSMITTARI Christina Rosenberg, Kirsi Säkkinen, Jarkko Tornaeus, Antti Hesso, Kimmo Peltonen Työterveyslaitos Työhygienian ja toksikologian osasto, Kemian laboratorio LOPPURAPORTTI TSR-hanke TYÖSUOJELURAHASTO TYÖTERVEYSLAITOS

2 2 (23) Esipuhe...3 Tiivistelmä JOHDANTO TUTKIMUKSEN TAVOITTEET TUTKIMUSAINEISTO JA MENETELMIEN KUVAUS Tutkimusaineisto Malliaineiden syntetisointi Sitoutumistuotteet Isosyanaatin (TDI:n) ja isosyanaatista muodostuneen amiinin (TDA:n) kokonaissitoutumistuotteiden määritys veren punasoluista ja plasmasta Amiinille (TDA:lle) ominaisten sitoutumistuotteiden määritys veren punasoluista Isosyanaatille ominaisen sitoutumistuotteen (TDI-hydantoiinin) määritys veren punasoluista 9 4 TULOKSET Yleistä Isosyanaatin (TDI:n) ja isosyanaatista muodostuneen amiinin (TDA:n) kokonaissitoutumistuotteiden pitoisuudet veren punasoluissa ja plasmassa Pitoisuudet punasoluissa Pitoisuudet plasmassa Amiinille (TDA:lle) ominaisten sitoutumistuotteiden pitoisuudet punasoluissa Isosyanaatille ominaisen sitoutumistuotteen (TDI-hydantoiinin) pitoisuus punasoluissa TULOSTEN TARKASTELU Isosyanaatin (TDI:n) ja isosyanaatista muodostuneen amiinin (TDA:n) kokonaissitoutumistuote Amiinille (TDA:lle) ominainen sitoutumistuote Isosyanaatille ominainen sitoutumistuote (TDI-hydantoiini) 15 6 JOHTOPÄÄTÖKSET KIRJALLISUUS...17 Taulukko Taulukko Taulukko

3 3 (23) Esipuhe Tämä tutkimus on tehty vuosina Työterveyslaitoksen työhygienian ja toksikologian osaston Kemian laboratoriossa. Työsuojelurahasto on rahoittanut hanketta. Tästä tuesta kiitämme rahastoa. Tutkimuksessa selvitettiin isosyanaatin ja veren proteiinien kanssa muodostuneiden sitoutumistuotteiden soveltuvuus ja käyttökelpoisuus altistumisen mittareiksi. Lisäksi määritettiin altistuneiden työntekijöiden verestä isosyanaatille ominaisen ja aineenvaihdunnan kautta mahdollisesti syntyneelle vastaavalle amiinille ominaisen sitoutumistuotteiden pitoisuudet. Tutkimuksen kohteena oli pehmeää polyuretaanivaahtomuovia valmistavien yritysten työntekijöitä. Polyuretaanivaahtomuovin valmistusprosesseissa käytettiin lähtöaineena tolueenidiisosyanaattia. Verinäytteet oli kerätty vuosina tehdyn ja EU:n sekä Työsuojelurahaston tukeman tutkimuksen yhteydessä. Tällöin isosyanaattialtistuminen selvitettiin ilmamittauksin ja virtsan amiinimäärityksin. Työperäiselle isosyanaattialtistumiselle ominaisen annosmittarin kehittämiseen tarvittava malliaine syntetisointiin Tukholman yliopiston Ympäristökemian laitoksella. Työhön osallistuivat, Per Rydberg, Ronald Davies ja Margareta Törnqvist, joille esitämme parhaat kiitoksemme. Lisäksi tutkimukseen osallistuivat Työterveyslaitoksen työhygienian ja toksikologian osastolta Pirjo Toropainen ja Tuula Suomäki, joille esitämme parhaat kiitoksemme. Kimmo Peltonen toimii alkaen Eläinlääkintä- ja Elintarviketutkimuslaitoksessa. Helsingissä marraskuussa 2003 Tekijät

4 4 (23) Tiivistelmä Tausta ja tavoitteet Isosyanaatit ovat reaktiivisia yhdisteitä, joista valmistetaan monille eri teollisuudenaloille soveltuvia polyuretaanituotteita, kuten joustavaa ja jäykkää vaahtomuovia, elastomeereja, liimoja, maaleja ja lakkoja. Tolueenidi-isosyanaatti (TDI) on yksi yleisimmin teollisuudessa käytetyistä isosyanaateista. Sitä käytetään pääasiassa joustavan polyuretaanivaahdon valmistuksessa. Isosyanaatit aiheuttavat hengityselinsairauksia ja ne ovat merkittävä työperäistä astmaa aiheuttava kemikaaliryhmä. Työperäisille isosyanaateille altistutaan pääasiassa hengitysteiden kautta, joista isosyanaatit absorboituvat ja reagoivat suoraan biologisten makromolekyylien kanssa. Kilpaileva reaktio on isosyanaattien hydrolysoituminen vastaavaksi amiiniksi. Täten isosyanaattialtistumisessa on mahdollista, että kehossa syntyy aineenvaihdunnan kautta amiineja. Monet aromaattisista amiineista on eläinkokeissa todettu syöpää aiheuttaviksi. Tutkittaessa isosyanaattialtistumisessa syntyviä sitoutumistuotteita voidaan niiden kemiallisesta rakenteesta päätellä, missä määrin muodostuu isosyanaatille tai amiinille ominaisia reaktiotuotteita. Tutkimuksessa selvitettiin isosyanaatin ja veren proteiinien kanssa muodostuneiden sitoutumistuotteiden soveltuvuus ja käyttökelpoisuus altistumisen mittareiksi. Lisäksi määritettiin altistuneiden työntekijöiden verestä isosyanaatille ominaisen ja aineenvaihdunnassa mahdollisesti syntyneelle vastaavalle amiinille ominaisten sitoutumistuotteiden pitoisuudet. Tutkimuskohteet ja menetelmät Tutkimusaineisto koostui kahden pehmeää vaahtomuovia valmistavan polyuretaanitehtaan työntekijöistä. Polyuretaanivaahdon valmistuksessa käytettiin tolueenidi-isosyanaattia (TDI:a) lähtöaineena. Työntekijöiltä oli kerätty verinäytteet aiemman, vuosina tehdyn EU:n ja Työsuojelurahaston tukeman, tutkimuksen yhteydessä. Tällöin isosyanaattialtistuminen selvitettiin ilmamittauksin ja virtsan amiinimäärityksin. Tässä tutkimuksessa kaikilta tutkimukseen osallistuneilta työntekijöiltä (17 henkilöä) määritettiin veren plasmasta ja veren punasoluista eristetystä globiiniproteiinista TDI-altistumista kuvaava sitoutumistuote. Lisäksi määritettiin punasoluista eristetystä globiiniproteiinista tolueenidiamiinille (TDA:lle) ja sen asetyylimuodolle (AcTDA:lle) ominaiset sitoutumistuotteet. Tolueenidi-isosyanaatille ominainen sitoutumistuote, TDI-hydantoiini, määritettiin globiininäytteistä kvalitatiivisesti. Tulokset ja päätelmät Tuloksia tarkasteltaessa jaettiin vaahtomuovia valmistavien tehtaiden työntekijät kolmeen ryhmään: 1) valuosaston työntekijät, 2) rouhepuristamon työntekijät ja 3) muut työntekijät. Ryhmässä muut työntekijät olivat leikkaajat, sähkömiehet ja asentajat. Tulokset käsiteltiin tehdaskohtaisesti, sillä aiemmassa tutkimuksessa todettiin selviä eroja altistumistasoissa tehtaiden välillä. Kaikista tutkituista työntekijöistä vain valuun osallistuneiden ja rouhepuristajien globiininäytteistä löydettiin kohonneita kokonaissitoutumistuotteiden pitoisuuksia, ilmaistuna 2,4- ja 2,6-TDA:na. Muiden tehtaissa työskennelleiden sekä kontrollihenkilöiden TDA-pitoisuudet globiinissa jäivät alle määritysrajan (0,004 nmol/g globiinia) molempien isomeerien osalta. Suurimmat pitoisuudet löytyivät rouhepuristajilta tehtaassa I. Heidän keskimääräinen 2,4- TDA-pitoisuus globiinissa oli 0,043 nmol/g ja 2,6-TDA-pitoisuus 0,13 nmol/g globiinia. Valuun osallistuneiden työntekijöiden globiinin keskimääräinen 2,4-TDA-pitoisuus tehtaassa I oli 0,020 nmol/g ja 2,6-TDA-pitoisuus 0,079 nmol/g. Tehtaassa II valuun osallistuneiden

5 5 (23) henkilöiden 2,4-TDA-pitoisuuksien keskiarvo oli 0,007 nmol/g ja 2,6-TDA-pitoisuuksien keskiarvo oli 0,010 nmol/g globiinia. Plasmanäytteistä saadut tulokset ovat hyvin samansuuntaisia kuin globiinimääritysten tulokset. Tehtaasta I suurimmat 2,4-ja 2,6-TDA-pitoisuudet löytyivät rouhepuristajilta (keskiarvot: 0,13 nmol/ml ja 0,18 nmol/ml) ja valutyöntekijöiltä (keskiarvot: 0,086 nmol/ml ja 0,14 nmol/ml). Valutyöntekijöiden keskimääräiset 2,4- ja 2,6-TDA-pitoisuudet tehtaassa II olivat 0,008 nmol/ml ja 0,020 nmol/ml. Muiden työntekijöiden 2,4- ja 2,6-TDA-pitoisuudet olivat hyvin alhaisia ollen lähellä määritysrajaa. Tehtaassa I heidän 2,4-TDA-pitoisuudet jäivät alle määritysrajan (0,001 nmol/ml) 2,6-TDA-pitoisuuksien keskiarvon ollessa 0,001 nmol/ml. Vastaavasti tehtaassa II työskentelevien muiden työntekijöiden 2,4-TDA-pitoisuuksien keskiarvo oli 0,002 nmol/ml ja 2,6-TDA-pitoisuuksien 0,003 nmol/ml. Globiinin ja plasman kokonaissitoutumistuotteiden välinen korrelaatio oli hyvä molemmilla isomeerilla, 2,4-TDA; r 2 = 0.89 ja 2,6-TDA; r 2 = 0,87. Niinikään kokonaissitoutumistuotteiden pitoisuudet globiinissa ja plasmassa olivat samansuuntaisia kuin aiemmat ilmamittaus- ja virtsa-analyysitulokset. 2,6-Isomeerin osuus kokonaispitoisuudesta oli sekä globiinissa että plasmassa 70 80%. Nämä tulokset kuvastavat hyvin henkilöiden altistumisprofiilia, sillä 2,6- isomeerin osuus oli myös sama sekä ilma- että virtsanäytteiden tuloksissa. Globiininäytteistä ei todettu amiinispesifistä TDA:a kummankaan isomeerin osalta. Kuitenkin oli viitteitä siitä, että aineenvaihdunnassa hydrolyysin kautta syntyisi vastaavaa amiinia, sillä seitsemällä henkilöllä kaikista tutkituista työntekijöistä Ac-2,4-TDA-pitoisuudet olivat määritettävissä. Asetyyliamiini on osoitus aromaattisen amiinin aineenvaihdunnasta. Isosyanaattispesifisen 2,6-TDI:n sitoutumistuotteen (2,6-TDI-hydantoiinin) muodostumisesta löytyi selviä viitteitä. Tehtaassa I työskentelevien rouhepuristajien ja valuun osallistuneiden henkilöiden näytteistä löytyi 2,6-TDI-hydantoiinia. Muiden tehtaan I työntekijöiden globiininäytteistä ei löytynyt jälkiä kyseisestä sitoutumistuotteesta. Myöskään tehtaan II työntekijöiltä ja kontrollihenkilöiltä ei todettu jälkiä hydantoiinista. Nämä positiiviset hydantoiinitulokset tukevat virtsasta, globiinista ja plasmasta saatuja 2,6-isomeerin kokonaissitoutumistuotteen tuloksia. Henkilöiltä, joilta löytyi eniten kokonaissitoutumistuotetta, löytyi myös hydantoiinia. Tutkimus osoitti, että sekä veren punasoluista että plasmasta määritetyt kokonaissitoutumistuotteet soveltuvat tolueenidi-isosyanaatti-(tdi)-altistumisen mittariksi. Globiinipitoisuudet kuvastavat altistumista viimeisten 3 4 kuukauden ajalta ja plasmapitoisuudet kolmen viimeisen viikon ajalta. Tällöin kokonaissitoutumistuotteet kuvastavat summa-altistumista työilmassa olevalle isosyanaatille ja/tai vastaavalle amiinille. Aromaattisen amiinin synnystä aineenvaihdunnan myötä saatiin heikko näyttö. Näyttö amiinille ominaisesta aineenvaihdunnasta tulisi varmentaa jatkotutkimuksella. Amiinispesifisten tuotteiden analyysimenetelmät vaativat lisää kehitystyötä. Selvä näyttö TDI-altistumiselle osoitettiin analysoimalla kvalitatiivisesti 2,6-TDI-isomeerille ominainen sitoutumistuote, 2,6-TDI-hydantoiini. Isosyanaatille ominaisen sitoutumistuotteen käyttö altistumisen mittarina vaatii lisätutkimuksia.

6 6 (23) 1 JOHDANTO Isosyanaatit ovat voimakkaasti reaktiivisia pienimolekyylisiä yhdisteitä. Polyuretaania valmistetaan isosyanaatteja ja moniarvoisia alkoholeja polymeroimalla (Ulrich 1996). Isosyanaatteja ei valmisteta Suomessa vaan kaikki polyuretaanituotteiden valmistuksessa käytettävät raaka-aineet ovat tuontitavaraa. Nykyään tunnetaan tuhansia isosyanaatteja, mutta kaupallisessa käytössä olevien määrä on melko pieni. Esimerkiksi yli 90 % maailman isosyanaattituotannosta koostuu kolmesta tuotteesta, joita ovat: metyleenibisfenyyli-isosyanaatti (MDI), polymeerinen MDI (PMDI) ja tolueenidi-isosyanaatti (TDI) (Ulrich 1996). Suomessa yleisimmin käytetyt isosyanaatit ovat yllämainittujen aromaattisten isosyanaattien lisäksi alifaattinen heksametyleenidi-isosyanaatti (HDI) (Saarinen 1992). Reaktiivisina kemikaaleina isosyanaatit aiheuttavat terveydellisiä ongelmia, jotka Suomessa tiedostettiin jo 1970-luvulla (Kalliokoski & Vainio, 1977). Suuret isosyanaattipitoisuudet johtavat akuutteihin ärsytysoireisiin, ärsytysyskään, nenän tukkoisuuteen sekä pistelyn ja polton tunteeseen nielussa. Isosyanaattien on myös pitkään tiedetty aiheuttavan herkistymistä. Yleisin isosyanaattien aiheuttama allerginen sairaus on astma. Isosyanaatit ovat yksi merkittävimmistä työperäistä astmaa aiheuttava kemikaaliryhmä sekä Suomessa että muualla maailmassa. Työperäinen altistuminen isosyanaateille tapahtuu pääasiallisesti hengitysteiden kautta. Altistuminen ihon kautta on myös mahdollista, esimerkiksi roiskeista tai tuoreen vaahdon kosketuksesta. Työperäisiä altistumisen riskejä liittyy, paitsi polyuretaanivaahdon valmistukseen, myös työprosesseihin, joissa polyuretaanisovelluksia kuumennetaan esim. kuumaruiskuvalussa, hitsauksessa, juottamisessa, polttoleikkauksessa tai sahaamisessa. Tällöin isosyanaatteja vapautuu työilmaan (Engström ym. 2001). Isosyanaattien työperäisen altistumisen vaaran merkitystä on perinteisesti arvioitu työhygieenisillä mittauksilla vertailemalla ilmasta mitattuja di-isosyanaattipitoisuuksia HTP 15min -arvoon (haitalliseksi tunnettu pitoisuus), joka on 0,035 mg NCO:ta/m 3 (35 µg/m 3 ) (HTP 2002). Isosyanaatit absorboituvat hengityselimistä ja reagoivat suoraan biologisten makromolekyylien eli proteiinien hydroksyyli-, sulfhydryyli- ja aminoryhmien kanssa (Kennedy & Brown 1992). Kilpaileva reaktio on bikarbonaatin katalysoima hydrolysoituminen vastaaviksi amiineiksi (Berode ym., 1991; Doe & Hoffmann, 1995; Savolainen 1999). Amiinit erittyvät asetyloituina virtsaan (Bell ym., 1993). Isosyanaattien biologinen monitorointi on pääasiassa perustunut virtsan aineenvaihduntatuotteiden määrityksiin vahvan hydrolyysin jälkeen (Rosenberg & Savolainen 1986). Virtsapitoisuudet kuvastavat juuri tapahtunutta altistumista, muutamista tunneista muutamaan vuorokauteen. Monet aromaattiset amiinit on eläinkokeissa todettu syöpää aiheuttaviksi (EHC 1987; IARC 1986; IARC 1999). Altisteiden ja veren proteiinien kanssa muodostuneet sitoutumistuotteet muodostuvat pitkäaikaisen altistumisen kuluessa. Hemoglobiiniin sitoutuneet aineenvaihduntatuotteet ovat yleensä pysyviä hemoglobiinin eliniän ajan ja siksi niitä voidaan käyttää kuvastamaan viimeisen 3 4 kuukauden aikana tapahtunutta altistumista (Sabbioni & Bayerbach, 2000). Isosyanaattialtistumisessa sitoutumistuotteita on todettu plasman albumiinista, jolla on olennaisesti lyhyempi elinikä kuin punasoluilla. Albumiinin sitoutumistuotteet heijastavat lähinnä noin kolmen edeltävän viikon altistumista (Lind ym., 1997a; Sennbro ym. 2003). Useat tutkimusryhmät ovat biomonitoroineet isosyanaattialtistuneita työntekijöitä hydrolysoimalla virtsaa, plasmaa,

7 7 (23) albumiinia ja hemoglobiinia happamissa ja emäksisissä olosuhteissa ja määrittäneet näin vapautunutta amiinia. Sitoutumistuotteiden kemiallista rakennetta ennen pilkkomista ei kuitenkaan ole selvitetty. Isosyanaatin karbamoylaatioreaktio aminoterminaalin kanssa tuottaa punasoluissa isosyanaatille ominaisen sitoutumistuotteen N-karbamoylvaliinin (Mráz ym., 1996; Mráz & Boušková, 1999; Sabbioni ym., 2000). Tässä tutkimuksessa on työssään isosyanaateille (TDI:lle) altistuneiden työntekijöiden verinäytteiden plasmasta ja veren punasoluista eristetystä globiiniproteiinista analysoitu TDI-altistumista kuvaavia sitoutumistuotteita, jotka ovat spesifisiä joko isosyanaatille tai vastaavalle amiinille. Isosyanaatille spesifisen sitoutumistuotteen malliaine, isosyanaatti-valiini-hydantoiini, syntetisoitiin Tukholman yliopistossa Ympäristökemian laitoksella. Sitoutumistuotteen esiintymistä tutkittiin punasoluista eristetyistä globiininäytteistä. Isosyanaatista hydrolyysin kautta syntyneen amiinin spesifinen sitoutumistuote tutkittiin veren globiiniproteiinista heikon emäshydrolyysin jälkeen. Lisäksi analysoitiin isosyanaattia ja amiinia kuvastava ns. kokonaissitoutumistuote. Analyysi tehtiin hydrolysoimalla proteiini vahvalla hapolla ja määrittämällä näin muodostuneen kokonaisamiinin, eli TDA:n pitoisuus. Tämä tulos kuvastaa isosyanaatista sekä mahdollisesti aineenvaihdunnassa syntyneestä amiinista peräisin olevien sitoutumistuotteiden summaa. 2 TUTKIMUKSEN TAVOITTEET Tutkimuksen tavoitteena oli - selvittää veren proteiinien sitoutumistuotteiden soveltuvuus ja käyttökelpoisuus TDI-altistumisen mittareiksi - määrittää TDI-altistuneiden työntekijöiden verestä aineenvaihdunnassa syntyneiden amiinille ominaisten sitoutumistuotteiden pitoisuudet - kehittää isosyanaatille ominainen altistumisen mittari 3 TUTKIMUSAINEISTO JA MENETELMIEN KUVAUS 3.1 Tutkimusaineisto Tutkimusaineisto koostui kahden pehmeää vaahtomuovia valmistavan polyuretaanitehtaan työntekijöistä. Prosessissa käytettiin tolueenidi-isosyanaattia TDI:a (2,4- + 2,6-TDI, 80+20) lähtöaineena. Tehtaissa käytettiin valmistusprosessissa erilaisia valutekniikoita; tehtaassa I käytettiin korkeapaineista valutekniikkaa ja tehtaassa II käytettiin matalapaineista valutekniikkaa (Kääriä ym., 2001). Tutkimukseen osallistuvia henkilöitä oli yhteensä 17 ja he työskentelivät valuprosessissa, rouhepuristamossa, leikkaamossa sekä koko tehtaan alueella sähkömiehinä ja asentajina. Kontrollihenkilöt koostuivat Työterveyslaitoksen laboratoriossa työskentelevistä henkilöistä, jotka eivät ole työssään altistuneet isosyanaateille. Edellä esitetyt terveet työssään TDI:lle altistuneet työntekijät ovat osallistuneet aiempaan, vuosina tehtyyn EU:n ja Työsuojelurahaston tukemaan hankkeeseen, jonka yhtey-

8 8 (23) dessä kerättiin työntekijöiltä myös verinäytteet, jotka tutkittiin nyt raportoitavassa projektissa. Em. hankkeessa selvitettiin isosyanaattialtistumista ilmamittauksin sekä epäspesifisellä virtsan amiinimittauksilla. Lisäksi hankkeessa selvitettiin genotoksisia varhaisvaikutuksia sekä isosyanaatteja muokkaavien entsyymien geneettistä vaihtelua, johon jälkimmäiseen Työsuojelurahaston aiempi tuki kohdistettiin (Hanke 97311). Näytteenoton yhteydessä tutkimukseen osallistuneille työntekijöille tehtiin kysely, jossa tiedusteltiin heidän työtehtävistä, työajoista, hengitystie- ja iho-oireista sekä tupakointitottumuksista. 3.2 Malliaineiden syntetisointi Isosyanaatin reagoidessa punasolun globiiniproteiinin aminoterminaalin kanssa (ns. karbamoylaatioreaktio) syntyy N-karbamoylvaliinia (Mráz ym., 1996; Mráz & Boušková, 1999; Sabbioni ym., 2000; Sabbioni ym., 2001). Tämä tuote on verrattain pysyvä ja kuvastaa spesifisesti isosyanaattialtistumista. Sitoutumistuote lohkaistaan globiinista happokäsittelyllä, jolloin samalla syntyy rengasyhdiste, isosyanaatti-hydantoiini. Tätä tutkimusta varten Tukholman yliopistossa syntetisoitiin ensivaiheessa tarvittavat malliaineet TDI:n 2,6-isomeeriä varten. Syntetisointi aloitettiin 2,6-isomeeristä, koska tämän tiedettiin olevan vallitseva isomeeri työympäristöissä vaikka lähtömonomeerina käytetyssä TDI:ssa 2,4-isomeerin osuus on 80% (Kääriä ym., 2001). Suoraketjuisen TDI-karbamoylvaliinin (2,6-TDA-Val-R:n) ja siitä muodostettavan rengasyhdisteen TDI-hydantoiinin (2,6-TDA-Val-Hyd:n) rakennekaavat ilmenevät kuvasta 1. Synteesityön vaativuuden takia 2,4-isomeerin malliaineita ei pystytty syntetisoimaan tutkimushankkeen puitteissa. Myöskään kvantitatiivisissa määrityksissä tarvittavia isotooppileimattuja sisäisiä standardeja ei ollut mahdollista valmistaa. H 3 C CH 3 R O NH O NH CH 3 HCl H 3 C CH 3 O NH N O CH 3 NH 2 NH 2 2,6-TDA-Val-R 2,6-TDA-Val-Hyd Kuva 1. 2,6-TDI:sta muodostunut karbamoylvaliini (2,6-TDA-Val-R) ja siitä muodostuneen hydantoiinin (2,6-TDA-Val-Hyd:n) rakennekaavat, R=globiiniketju (Sabbioni ym., 2000).

9 9 (23) 3.3 Sitoutumistuotteet Kaikilta 17 työntekijältä kerättiin yksi verinäyte työhygieenisen näytteenoton yhteydessä. Verinäytteet fraktioitiin plasma-, punasolu- ja lymfosyyttifraktioihin välittömästi näytteenoton jälkeen. Fraktiot säilytettiin pakastimessa (-70 C). Globiiniproteiini eristettiin veren punasoluista saostamalla etanolilla (Sepai ym., 1995) Isosyanaatin (TDI:n) ja isosyanaatista muodostuneen amiinin (TDA:n) kokonaissitoutumistuotteiden määritys veren punasoluista ja plasmasta Veren proteiineihin suoraan reagoineiden isosyanaattisitoutumistuotteiden ja isosyanaatista aineenvaihdunnassa hydrolyysin kautta syntyneen amiinisitoutumistuotteen kokonaismäärä analysoitiin sekä veren punasolujen globiiniproteiinista että plasmasta (Lind ym., 1997a,b). Vahvalla happohydrolyysillä vapautetut amiinit analysoitiin neste-neste-uuttopuhdistuksen jälkeen perfluoroasyloituina johdoksina kaasukromatografisesti massaselektiivisellä detektorilla käyttäen negatiivista kemiallista ionisaatiota. Kvantitoinnissa käytettiin vastaavia isotooppileimattuja yhdisteitä. Tulokset ilmaistiin kokonais-tda-pitoisuuksina. Globiinin happohydrolyysimenetelmän määritysraja oli 2,4-TDA:lle ja 2,6-TDA:lle 0,004 nmol/g globiinia ja vastaavasti plasman happohydrolyysissä 0,001 nmol/ml plasmaa Amiinille (TDA:lle) ominaisten sitoutumistuotteiden määritys veren punasoluista Aromaattisten amiinien aineenvaihdunnassa syntyy N-hydroksylaation seurauksena hyvin reaktiivinen aromaattinen hydroksyyliamiini. Hydroksyyliamiinin edelleen hapettuminen johtaa nitrosoyhdisteen muodostumiseen. Syntynyt nitrosoyhdiste voi reagoida glutationin tai globiinissa olevan kysteiinin tioliryhmän kanssa. Hemoglobiinissa syntynyt yhdiste, sulfiinihappoamidi, on pysyvä fysiologisissa olosuhteissa, mutta hajoaa helposti heikosti emäksisissä olosuhteissa vapauttaen amiinia ja/tai vastaavaa asetyyliamiinia (Neumann 1988). Mikäli heikolla emäshydrolyysillä voidaan vapauttaa amiinia ja/tai asetyyliamiinia globiininäytteistä, on se osoitus siitä, että amiinia ja sen reaktiivista välituotetta N-hydroksyyliamiinia on ollut punasoluissa (Sabbioni & Beyerbach 2000; Sabbioni & Schütze, 1998). Hydrolyysissä vapautunut amiini (TDA) ja sen asetyylimuoto (Ac-TDA), analysoitiin kuten kohdassa Menetelmän määritysraja oli 2,4-TDA:lle ja 2,6-TDA:lle 0,004 nmol/g globiinia ja asetyyliamiineille 0,003 nmol/g globiinia (Ac-2,4-TDA:lle) ja 0,032 nmol/g globiinia (Ac-2,6-TDA:lle) Isosyanaatille ominaisen sitoutumistuotteen (TDI-hydantoiinin) määritys veren punasoluista Veren punasoluista eristetystä globiiniproteiinista analysoitiin 2,6-TDI:lle ominainen hydantoiini-sitoutumistuote, 2,6-TDA-Val-Hyd, hydrolysoimalla globiini happamissa olosuhteissa (Sabbioni ym. 2001). Globiinista lohkaistu ja hydrolyysissa muodostunut rengasyhdiste uutettiin optimoidussa ph:ssa ja analysoitiin perfluoroasyylijohdannaisina kaasukromatografisesti käyttäen massaspektrometriaa (MS/MS-tekniikka) ja negatiivista kemiallista ionisaatiota. Suoraketjumalliaine, 2,6-TDA-Val, lisättiin kontrollinäytteen globiinimatriisiin ennen hydro-

10 10 (23) lysointia rengasmuodostukseen tarvittavien olosuhteiden optimointia varten. Menetelmän määritysrajaa ei ilmoiteta sopivan isotooppileimatun sisäisen standardin puuttuessa. Tulokset käsiteltiin ainoastaan suhteellisina pitoisuuksina. 4 TULOKSET 4.1 Yleistä Tuloksia tarkasteltaessa jaettiin vaahtomuovia valmistavien tehtaiden työntekijät kolmeen ryhmään: 1) valuosaston työntekijät (n=8), 2) rouhepuristamon työntekijät (n=2) ja 3) muut työntekijät (n=7). Ryhmässä muut työntekijät olivat leikkaajat, sähkömiehet ja asentajat. Tulokset käsitellään tehdaskohtaisesti, sillä altistumisessa oli eroja eri tehtaiden työntekijöiden välillä. Taulukossa 1 on esitetty aiemmassa tutkimuksessa todetut keskimääräiset ilman ja virtsan kokonais-tda-pitoisuudet (Kääriä ym., 2001) sekä nyt raportoitavassa tutkimuksessa määritetyt keskimääräiset globiiinin ja plasman kokonaissitoutumistuotteita kuvastavat TDApitoisuudet. Keskiarvoja laskettaessa käytettiin määritysrajan arvoa jaettuna kahdella niille näytteille, joiden pitoisuudet olivat alle määritysrajan. 4.2 Isosyanaatin (TDI:n) ja isosyanaatista muodostuneen amiinin (TDA:n) kokonaissitoutumistuotteiden pitoisuudet veren punasoluissa ja plasmassa Pitoisuudet punasoluissa Tehtaassa I rouhepuristajien kokonaissitoutumistuotteiden pitoisuudet olivat 2,4-TDA:lle keskimäärin 0,043 nmol/g globiinia ja 2,6-TDA:lle 0,13 nmol/g globiinia. Valuun osallistuneiden työntekijöiden 2,4-TDA-pitoisuus oli keskimäärin 0,020 nmol/g globiinia ja 2,6-TDA-pitoisuus 0,079 nmol/g globiinia. Muiden tehtaassa työskentelevien tutkittujen henkilöiden 2,4- TDA- ja 2,6-TDA-pitoisuudet jäivät alle määritysrajan (0,004 nmol/g globiinia) (Taulukko 2). Tehtaassa II oli vastaavasti valuun osallistuneiden työntekijöiden 2,4-TDA-pitoisuus keskimäärin 0,007 nmol/g globiinia ja 2,6-TDA-pitoisuus 0,010 nmol/g globiinia. Muiden tehtaassa työskentelevien henkilöiden 2,6-TDA- ja 2,4-TDA-pitoisuudet jäivät alle määritysrajan (0,004 nmol/g globiinia) (Taulukko 2). Kontrollihenkilöiden TDA-pitoisuudet jäivät alle määritysrajan (0,004 nmol/g globiinia) molempien isomeerien osalta Pitoisuudet plasmassa Tehtaassa I rouhepuristajien kokonaissitoutumistuotteiden pitoisuudet olivat 2,4-TDA:lle keskimäärin 0,13 nmol/ml plasmaa ja 2,6-TDA:lle 0,18 nmol/ml plasmaa. Valuun osallistuneiden työntekijöiden 2,4-TDA-pitoisuus oli keskimäärin 0,086 nmol/ml plasmaa ja 2,6-TDA-pitoisuus 0,14 nmol/ml plasmaa. Muiden tehtaassa työskentelevien tutkittujen henkilöiden 2,4- TDA-pitoisuudet jäivät alle määritysrajan (0,001 nmol/ml plasmaa) ja 2,6-TDA-pitoisuudet olivat keskimäärin 0,001 nmol/ml plasmaa (Taulukko 3).

11 11 (23) Tehtassa II valuun osallistuneiden työntekijöiden 2,4-TDA-pitoisuus oli keskimäärin 0,008 nmol/ml plasmaa ja 2,6-TDA-pitoisuus 0,020 nmol/ml plasmaa. Muiden tehtaassa työskentelevien tutkittujen henkilöiden 2,4-TDA-pitoisuudet olivat keskimäärin 0,002 nmol/ml plasmaa ja 2,6-TDA-pitoisuudet 0,003 nmol/ml plasmaa (Taulukko 3). Kontrollihenkilöiden TDA-pitoisuudet jäivät alle määritysrajan (0,001 nmol/ml plasmaa) molempien isomeerien osalta. 4.3 Amiinille (TDA:lle) ominaisten sitoutumistuotteiden pitoisuudet punasoluissa Isosyanaatista hydrolyysin kautta syntyneen amiinin sitoutumistuote, amiinille ominainen proteiinisitoutumistuote (sulfiinihappoami) määritettiin hydrolysoimalla punasoluista eristetty globiini emäksisissä olosuhteissa (Sabbioni & Bayerbach, 2000). Hydrolyysissä vapautuva amiini (TDA) ja sen asetyylimuoto (Ac-TDA) analysoitiin. Tutkittujen työntekijöiden globiininäytteistä ei löydetty kohonneita TDA-pitoisuuksia kummankaan isomeerin osalta. Kuitenkin seitsemällä henkilöllä kaikista tutkituista työntekijöistä Ac-2,4-TDA-pitoisuudet olivat määritysrajan yläpuolella (määritysraja: nmol/g globiinia). Heidän keskimääräinen Ac-2,4-TDA-pitoisuus oli 0,042 nmol/g globiinia (vaihteluväli: 0,003 0,23 nmol/g globiinia). He työskentelivät rouhepuristajina ja valutyöntekijöinä. Kontrollihenkilöillä ei todettu Ac-2,4-TDA:a. Ac-2,6-TDA-pitoisuudet jäivät alle määritysrajan (määritysraja; nmol/g globiinia) sekä kaikilla tutkituilla työntekijöillä että kontrollihenkilöillä. 4.4 Isosyanaatille ominaisen sitoutumistuotteen (TDI-hydantoiinin) pitoisuus punasoluissa Isosyanaattispesifinen 2,6-isomeerin sitoutumistuote (2,6-TDI-Hyd) määritettiin näytteistä kvalitatiivisesti. Tehtaassa I työskentelevien rouhepuristajien ja valuun osallistuneiden henkilöiden näytteistä löytyi 2,6-TDI-hydantoiinia, mutta muilta tehtaan I työntekijöiltä ei löytynyt selviä viitteitä kyseisestä tuotteesta. Tehtaan II työntekijöiltä ja kontrollihenkilöiltä ei myöskään löytynyt viitteitä 2,6-TDI-hydantoiinista. 5. TULOSTEN TARKASTELU 5.1 Isosyanaatin (TDI:n) ja isosyanaatista muodostuneen amiinin (TDA:n) kokonaissitoutumistuote Altistuminen TDI:lle tehtaissa tapahtui ensisijaisesti valuosastolla sekä rouhepuristamossa. Tämä voitiin havaita rouhepuristajien ja valuun osallistuneiden työntekijöiden kohonneista kokonaissitoutumistuotteiden TDA-pitoisuuksista verrattuna muiden työntekijöiden ja kontrollihenkilöiden globiinin ja plasman TDA-pitoisuuksiin. Rouhepuristajien ja valuhenkilöiden TDA-pitoisuudet vaihtelivat punasoluissa välillä <0,004 0,065 nmol/g globiinia 2,4-TDI:lle ja 0,006 0,14 nmol/g globiinia 2,6-TDI:lle. Plasmassa vastaavat pitoisuudet olivat 0,005 0,25

12 12 (23) nmol/ml ja 0,014 0,31 nmoll/ml. 2,6-Isomeerin osuus kokonaispitoisuudesta oli sekä globiinissa että plasmassa 70 80%. Nämä tulokset kuvastavat hyvin henkilöiden altistumisprofiilia, sillä 2,6-isomeerin suhteellinenosuus oli sama myös sekä ilma- että virtsanäytteiden tuloksissa (Kääriä ym., 2001). Tässä tutkimuksessa todettiin myös, ettei tupakointi vaikuttanut virtsan TDA-pitoisuuksiin (Kääriä ym., 2001). Nyt raportoitavien tutkimustulosten perusteella todettiin niinikään, ettei tupakointi vaikuta globiini- ja plasmanäytteiden kokonaissitoutumistuotteiden TDA-pitoisuuksiin. Esimerkiksi Tehtaassa I oli kolme tupakoijaa, joista kaksi oli valuosaston työntekijöitä. Heidän TDA-pitoisuudet molempien isomeerien (2,4- ja 2,6- TDA:n) osalta sekä globiinissa että plasmassa olivat samaa tasoa kuin tupakoimattomien valuosaston työntekijöiden ja rouhepuristajien TDA-pitoisuudet. Vastaavasti tehtaassa II oli kaksi tupakoijaa, molemmat valuosaston työntekijöitä. Heidän globiinin ja plasman TDApitoisuudet olivat samaa tasoa kuin tupakoimattomien valuosaston työntekijöiden. Taulukoissa 2 ja 3 on esitetty globiini- ja plasmatulokset työaloittain ja tehdaskohtaisesti. Huomioitavaa on tehtaiden väliset erot työntekijöiden globiinin ja plasman TDA-pitoisuuksissa. Tehtaassa I valutyöntekijöiden TDA:n kokonaispitoisuudet globiininäytteissä ovat noin viisi kertaa ja plasmanäytteissä noin 8 kertaa suuremmat kuin tehtaassa II. Aikaisemmassa tutkimuksessa todettiin samansuuntainen suhde virtsanäytteiden osalta; työntekijöiden TDA:n kokonaispitoisuudet virtsassa olivat tehtaassa I keskimäärin 8 kertaa korkeammat kuin tehtaassa II (Kääriä ym., 2001). Erot työntekijöiden virtsan, globiinin ja plasman TDA-pitoisuuksissa tehtaiden välillä heijastavat ilman TDI-pitoisuuksien eroa. Korkeapaineinen valutekniikka (tehdas I) vapauttaa enemmän tolueenidi-isosyanaattia ilmaan kuin matalapaineinen tekniikka (tehdas II). Tehtaassa I keskimääräiset TDI-pitoisuudet hengitysvyöhykkeessä olivat 32 ja 20 µg/m 3 (valutyöntekijät ja rouhepuristajat) ja tehtaassa II 16, 5,6 ja 1,7 µg/m 3 (valutyöntekijät, sähkömiehet ja asentajat). Molemmissa tehtaissa leikkaamon työntekijöiden hengitysvyöhykkeellä TDI-pitoisuudet jäivät alle määritysrajan (0,2 µg/m 3 ) (Kääriä ym., 2001). Kuvassa 2 on esitetty globiinin ja plasman välinen korrelaatio molemmille TDA:n isomeereille erikseen jokaisen tutkitun työntekijän osalta. Korrelaatiot olivat hyvin samanlaiset molemmille isomeereille. Korrelaatiokerroin (r 2 ) oli 0,89 2,4-TDA:lle ja 0,87 2,6-TDA:lle. Sitoutumistuotteiden plasmapitoisuudet kuvastavat noin kolmen viikon ja globiinipitoisuudet vastaavasti keksimäärin neljän kuukauden altistusajanjaksoa, kun taas virtsa kuvastaa lähinnä kuluneen päivän altistumisen tason (Sabbioni & Bayerbach, 2000). Kuvassa 3 on esitetty globiinin ja virtsan (kuvaajat A ja C) sekä plasman ja virtsan (kuvaajat B ja D) TDA-pitoisuuksien korrelaatiot. Virtsanäytteet on kerätty kahtena päivänä työvuoron jälkeen (päivä 1 ja päivä 2). Globiini- ja plasmanäytteitä kerättiin vain yksi/henkilö ilmanäytteenoton yhteydessä. Kuvaajista voidaan havaita, että korrelaatio globiinin ja virtsan sekä plasman ja virtsan välillä vaihtelevat huomattavasti päivästä toiseen. Lisäksi yksilölliset erot metaboliassa henkilöiden välillä vaikuttavat tuloksiin. Ruotsalaisissa tutkimuksissa on saatu samansuuntaisia tuloksia kuin nyt raportoitavassa hankkeessa. Eräässä pehmeän vaahtomuovin valmistusta koskevassa tutkimuksessa olivat työntekijöiden plasman TDA-pitoisuudet 0,008-0,31 nmol/ml (2,4-TDA) ja 0,06 0,20 nmol/ml (2,6- TDA). Keskimääräinen TDI-pitoisuus kyseisen työpaikan ilmassa oli 30 µg/m 3 (Tinnerberg ym., 1997). Toisessa tutkimuksessa, jossa työntekijät olivat altistuneet TDI-pohjaisen pehmeän vaahtomuovin lämpöhajoamistuotteille, plasmapitoisuudet olivat 0,020 0,16 nmol/ml (2,4-TDA) ja 0,04 0,25 nmol/ml (2,6-TDA). Samassa tutkimuksessa punasolujen TDA-pitoisuudet olivat 0,004 0,054 nmo/g (2,4-TDA) ja 0,010 0,12 nmol/g (2,6-TDA). TDI:n ilmapitoisuus vaihteli välillä 0,9 7,4 µg/m 3 (Lind ym., 1997b). Hiljattain julkaistussa tutkimuksessa

13 13 (23) TDI-altistuneiden työntekijöiden plasman TDA-pitoisuudet olivat samaa suuruusluokkaa kuin edellisissä tutkimuksissa (Sennbro ym., 2003) ,6-TDA 2,4-TDA G-TDA (nmol/g) P-TDA (nmol/ml) Kuva 2. Pehmeän vaahtomuovin valmistukseen osallistuneiden työntekijöiden (n=17) keskimääräinen 2,4-TDA-pitoisuus ja 2,6-TDA-pitoisuus globiinissa (G-TDA, nmol/g) ja plasmassa (P-TDA, nmol/ml). Katkoviiva kuvastaa 2,4-isomeeriä, r 2 = 0,89 ja jatkuva viiva 2,6-isomeeriä, r 2 = 0,87.

14 14 (23) A C G-2,4-TDA (nmol/g) 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 1.päivä 2.päivä G-2,6-TDA (nmol/g) 0,18 0,16 0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 1.päivä 2.päivä 0,01 0,02 0,00 0,00 5,00 10,00 15,00 U-2,4-TDA (nmol/mmol) 0,00 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 U-2,6-TDA (nmol/mmol) B D 0,30 0,25 1.päivä 2.päivä 0,35 0,30 1.päivä 2.päivä 0,25 P-2,4-TDA (nmol/ml) 0,20 0,15 0,10 0,05 P-2,6-TDA (nmol/ml) 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 0,00 5,00 10,00 15,00 0,00 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00-0,05 U-2,4-TDA (nmol/mmol) U-2,6-TDA (nmol/mmol) Kuva 3. Pehmeän vaahtomuovin valmistukseen osallistuneiden työntekijöiden (n=17) keskimääräinen 2,4-TDA- ja 2,6-TDA-pitoisuus globiinissa (G-TDA, nmol/g globiinia, kuvaaja A ja C), plasmassa (P-TDA, nmol/ml plasmaa, kuvaaja B ja D) ja virtsassa (U-TDA, nmol/mmol kreatiniinia, kuvaaja A-D; Kääriä ym., 2001) määritettynä vahvalla happohydrolyysillä. Virtsanäytteet kerättiin altistumisvapaan viikonlopun jälkeen 1. ja 2. työpäivän työvuoron päätteeksi. Kuvaaja A: r 2 (G-2,4-TDA, päivä 1)=0,89 ja r 2 (G-2,4-TDA, päivä 2)=0,79; Kuvaaja B: r 2 (P-2,4-TDA, päivä 1)=0,90 ja r 2 (P-2,4-TDA, päivä 2)= 0,77; Kuvaaja C: r 2 (G-2,6-TDA, päivä 1)= 0,83 ja r 2 ( G- 2,6-TDA, päivä 2)= 0,77; Kuvaaja D: r 2 (P-2,6-TDA, päivä 1)= 0,94 ja r 2 ( P-2,6- TDA, päivä 2)= 0,66. Jatkuva viiva kuvaa 1. työpäivää ja katkoviiva 2. työpäivää.

15 15 (23) Henkilökohtaisen pitkäaikaisen altistumisen mittariksi soveltuu hyvin sekä globiinista että plasmasta määritetty kokonaissitoutumistuotepitoisuus. Plasmamäärityksen tulos kuvastaa lähinnä viimeisten kolmen viikon altistumista, kun globiinimäärityksestä saadaan käsitys viimeisten 3 4 kuukauden altistumisesta (Sabbioni & Bayerbach, 2000). Mikäli epäillään työilmassa olevan samanaikaisesti sekä isosyanaattia että sitä vastaavaa amiinia, yllä mainitut mittarit eivät sovellu isosyanaattialtistumisen arvioimiseksi, sillä tulokset kuvastavat isosyanaatille ja amiinille altistumisen summaa. 5.2 Amiinille (TDA:lle) ominainen sitoutumistuote Tutkittujen työntekijöiden globiininäytteistä ei todettu amiinispesifistä TDA:a kummankaan isomeerin osalta. Kuitenkin heikkoja viitteitä oli siitä, että aineenvaihdunnassa olisi hydrolyysin kautta syntynyt vastaava amiinia, sillä seitsemällä työntekijällä Ac-2,4-TDA-pitoisuudet olivat määritettävissä. Asetyyliamiini on osoitus aromaattisen amiinin aineenvaihdunnasta. Edellä, kohdassa 5.1, mainitussa ruotsalaistutkimuksissa (Tinnerberg ym., 1997; Lind ym., 1997b) ei tutkittu amiinispesifistä sitoutumistuotetta. Eräässä saksalaisessa tutkimuksessa todettiin MDI:lle altistuneiden työntekijöiden globiininäytteissä vastaavalla amiinille spesifistä sitoutumistuotetta (Schütze ym., 1995; Sepai ym., 1995), muttei sen asetyylimuotoa. Rotilta, jotka altistettiin hengitysteitse MDI:lle, todettiin globiinista amiinispesifistä sitoutumistuotetta sekä sen asetyylimuotoa (Sepai ym., 1995). Aromaattisten di-isosyanaattien TDI:n ja MDI:n yleisin aiheuttama allerginen astma on hyvin dokumentoitu (Musk ym., 1988; Baur 1996; Raulf-Heimsoth & Baur 1998). Näiden lisäksi on esitetty arvioita isosyanaattien työperäisen altistumisen mahdollisesta syöpävaarallisuudesta (Sepai ym., 1995; IARC 1999). Riittävästi näyttöä on siitä, että TDI:sta johdettu 2,4- tolueenidiamiini (2,4-TDA) ja MDI:sta johdettu metyleenidiamiini (MDA) ovat elänkarsinogeenejä (EHC 1987; IARC 1986). IARC:in arvioinnissa molemmat amiinit on luokiteltu ryhmään 2B eli aine aiheuttaa mahdollisesti syöpää ihmiselle (IARC 1987). IARC:n mukaan myös näyttö TDI:n karsinogeenisuudesta eläimissä on riittävä (IARC 1999). Epidemiologiset tutkimukset eivät ole kiistattomasti kyenneet osoittamaan isosyanaattien lisäävän altistuneiden työntekijöiden syöpäriskiä. Isosyanaattialtistuneita on tutkittu sekä Ruotsissa, Englannissa että Yhdysvalloissa (Hagmar ym., 1993; Schnorr ym., 1996; Sorahan ja Pope, 1993). Tutkitut isosyanaattialtistuneiden ryhmät ovat olleet suhteellisen nuoria ja seuranta-aika lyhyt, joten varmempia tuloksia saadaan vasta tulevaisuudessa (Vainio 1999; Bolognesi ym., 2001; Collins 2002) Tässä tutkimuksessa saatiin viitteitä aromaattisen amiinin aineenvaihdunnasta. Tämä havainto tulisi varmentaa esim. kehittämällä herkempi MS/MS-menetelmä. 5.3 Isosyanaatille ominainen sitoutumistuote (TDI-hydantoiini) Isosyanaattispesifisen 2,6-TDI:n sitoutumistuotteen (2,6-TDI-hydantoiinin) muodostumisesta löytyi selviä viitteitä. Tehtaassa I työskentelevien rouhepuristajien ja valuun osallistuneiden henkilöiden näytteistä löytyi 2,6-TDI-hydantoiinia. Muiden tehtaan I työntekijöiden globiininäytteistä ei löytynyt jälkiä kyseisestä sitoutumistuotteesta. Myöskään tehtaan II työntekijöillä

16 16 (23) ja kontrollihenkilöillä ei todettu jälkiä hydantoiinista. Nämä positiiviset hydantoiinitulokset tukevat virtsasta, globiinista ja plasmasta vahvalla happohydrolyysillä saatua 2,6-isomeerin kokonaissitoutumistuotteen tuloksia. Henkilöillä, joilla oli korkeimmat kokonaissitoutumistuotepitoisuudet, havaittiin myös hydantoiinia. Saksalaisessa tutkimuksessa on todettu TDI:sta johdettua hydantoiinia sekä TDI:lle altistuneen työntekijän verestä että henkilöltä, jolla oli polyuretaanipohjainen rintaimplantti (Sabbioni ym., 2001). Lisäksi isosyanaattispesifinen sitoutumistuote on määritetty TDI:lle (Day ym., 1996) ja MDI:lle (Sabbioni ym., 2000) hengitysteitse altistettujen koe-eläinten verestä. Hydantoiinimääritys on tärkeää silloin, kun tutkittavat henkilöt altistuvat sekä isosyanaatille että vastaavalle amiinille. Tällöin hydantoiinimääritys toimii spesifisenä isosyanaattialtistumisen mittarina. Tässä tutkimuksessa 2,6-TDA-hydantoiini voitiin määrittää näytteistä vain kvalitatiivisesti. Kvantitatiivinen tarkastelu ei ollut mahdollista sisäisen isotooppileimatun standardin puuttuessa. Lisäksi 2,4-isomeerin osalta hydantoiinitutkimusta ei voitu tehdä tämän tutkimuksen puitteissa, koska tarvittavaa mallistandardia ei ollut käytettävissä. Hydantoiinimäärityksen näytteenkäsittelymenetelmää, alkaen globiinin erityksestä, tulee vielä kehittää. Erityisesti hydantoiinin renkaanmuodostusolosuhteiden optimointi vaatii lisää työtä. 6 JOHTOPÄÄTÖKSET Tutkimus osoitti että: - veren punasoluista määritetty kokonaissitoutumistuote soveltuu tolueenidi-isosyanaatti- (TDI)-altistumisen mittariksi (viimeisten 3 4 kuukauden ajalta) - plasmasta määritetty kokonaissitoutumistuote soveltuu tolueenidi-isosyanaatti-(tdi)- altistumisen mittariksi (viimeisten kolmen viikon ajalta) - kokonaissitoutumistuotteet kuvastavat summa-altistumista työilmassa olevalle isosyanaatille ja/tai vastaavalle amiinille - viitteitä aineenvaihduntatuotteen myötä saatiin siitä, että isosyanaattialtistumisesta kehossa syntyisi hydrolyysin seurauksena aromaattista amiinia - TDI-altistuminen osoitettiin kvalitatiivisesti analysoimalla 2,6-TDI-isomeerille ominainen sitoutumistuote, 2,6-TDI-hydantoiini - näyttö amiinille ominaisesta aineenvaihdunnasta tulisi varmentaa jatkotutkimuksella - analyysimenetelmät amiinispesifisen aineenvaihduntatuotteiden määrityksiä varten vaativat lisää kehitystyötä - isosyanaatille ominaisen sitoutumistuotteen käyttö altistumisen mittarina vaatii lisätutkimuksia: malliaineiden syntetisointia näytteenkäsittelyn kehittämistä työntekijöiden uusintatutkimuksia

17 17 (23) 7 KIRJALLISUUS Baur X. Occupational asthma due to isocyanates. Lung 1996;174: Bell DA, Taylor JA, Butler MA, Stephens EA, Wiest J, Brubaker LH, Kadlubar FF, Lucier GW. Genotype/phenotype discordance for human arylamine N-acetyltransferase (NAT2) reveals a new slow-acetylator allele common in African-Americans. Carcinogenesis 1993;14: Berode M, Testa B, Savolainen H. Bicarbonate-catalyzed hydrolysis of hexamethylene diisocyanate to 1,6-diaminohexane. Toxicology Letters 1991;56: Bolognesi C, Baur X, Marczynski B, Norppa H, Sepai O, Sabbioni G. Carcinogenic risk of toluene diisocyanate and 4,4 -methylenedipheny diisocyanate. Crit Rev Toxicol 2001;31: Collins MA. Toxicology of toluene diisocyanate, Appl Occup Environ Hyg 2002;17: Day BW, Ruhzi J, Karol MH. In vivo and in vitro reactions of toluene diisocyanate isomers with guinea pig hemoglobin. Chem Res Toxicol 1996;9: Doe JE, Hoffmann HD. Toluene Diisocyanate. An assessment of carcinogenic risk following oral and inhalation exposure. Tox Ind Health 1995; 11: EHC. Environmental health Criteria 74: Diaminotoluenes. Geneva, World Health Organization Engström K, Henriks-Eckerman M-L, Välimaa J, Peltonen K, Nikkilä K, Rosenberg C. Polyuretaanien lämpöhajoamiseen liittyvät terveysvaarat. Loppuraportti (TSR-hanke 98379), Työsuojelurahasto Työterveyslaitos, Helsinki, Hagmar L, Welinder H, Mikoczy Z. Cancer incidence and mortality in the Swedish polyurethane foam manufacturing industry. Br J Ind Med 1993;50: HTP Sosiaali- ja terveysministeriö. HTP-arvot Työsuojelusäädöksiä 3, Tampere, IARC Monographs on the evaluation of the carcinogenic risk of chemicals to humans: Some chemicals used in plastics and elastomers. Vol 39. Lyon, IARC, 1986, p 347. IARC Monographs on the evaluation of the carcinogenic risk of chemicals to humans. Overall Evaluations of carcinogenicity: An updating of IARC Monographs volumes 1 to 42. Supplement 7. Lyon, IARC, 1987, pp. 61,66.

18 18 (23) IARC Monographs on the evaluation of the carcinogenic risk of chemicals to humans: reevaluation of some organic chemicals, hydrazine and hydrogen peroxide (Part two): Toluene diisocyanates. Vol 71. Lyon, IARC, 1999, p Kalliokoski P, Vainio H. Polyuretaanit - monitahoinen työlääketieteellinen ongelma. Suomen lääkärilehti 1977;32: Kennedy AL, Brown WE. Isocyanates and lung diesease: experimental approaches to molecular mechanisms. Occup Med 1992;7: Kääriä K, Hirvonen A, Norppa H, Piirilä P, Vainio H, Rosenberg C. Exposure to 2,4- and 2,6- toluene diisocyanate (TDI) during production of flexible foam: determination of airborne TDI and urinary 2,4- and 2,6-toluenediamine (TDA). Analyst 2001;126: Lind P, Dalene M, Lindström V, Grubb A, H, Skarping G. Albumin adducts in plasma from workers exposed to toluene diisocyanate. Analyst 1997a;122: Lind P, Dalene M, Tinnerberg H, Skarping G. Biomarkers in hydrolysed urine, plasma and erythrocytes among workers exposed to thermal degradation products from toluene diisocyanate foam. Analyst 1997b;122:51 6. Mráz J, Boušková Š. 2,4-Toluenediisocyanate and hexamethylenediisocyanate adducts with blood proteins: assessment of reactivity of amino acid residues in vitro. Chemico-Biological Interactions 1999;117: Mráz J, Gálová E, Hornychová M. Biological Monitoring of 2,4-Toluenediisocyanate (2,4- TDI). Formation and persistence of 4-(2-amino)tolyl adduct with N-terminal valine of hemoglobin in vivo in rats. Proceedings of the International Symposium on Biological Monitoring in Occupational and Environmental Health: 1996 September Helsinki Finnish Institute of Occupational Health pp Musk AW, Peters JM, Wegman DH. Isocyanates and respiratory disease: Current status. Am J Ind Med 1988;13: Neumann H-G. Biomonitoring of aromatic amines and alkylating agents by measuring hemoglobin adducts. Int Arcg Occup Environ Health 1988;60: Piirilä P. Isosyanaattien aiheuttamat hengitysteiden terveyshaitat. Työterveyspäivät ( ), Helsinki, Työterveyslaitos, Raulf-Heimsoth M, Baur X. Pathomechanisms and pathophysiology of isocyanate-induced disease summary of present knowledge. Am J Ind Med 1998;34: Rosenberg C, Savolainen H. Determination of occupational exposure to toluene diisocyanate by biological monitoring. J Chromatogr 1986;367: Saarinen L. Altisteet työssä, 33. Isosyanaatit. Helsinki, Työterveyslaitos - Työsuojelurahasto, Helsinki, 1992.

19 19 (23) Sabbioni G, Beyerbach A. Hemoglobin adducts of aromatic amines: diamines and polyaromatic amines. J Chromatogr B 2000;744: Sabbioni G, Hartley R, Henschler D, Höllrigl-Rosta A, Koeber R, Schneider S. Isocyanatespecific hemoglobin adduct in rats exposed to 4,4'-methylenediphenyl diisocyanate. Chem Res Toxicol 2000;13:82 9. Sabbioni G, Hartley R, Schneider S. Synthesis of adducts with amino acids as potential dosimeters for the biomonitoring of humans exposed to toluenediisocyanate. Chem Res Toxicol 2001;14; Sabbioni G, Schütze D. Hemoglobin binding of bicyclic aromatic amines. Chem Res Toxicol 1998;11: Savolainen H. New mechanistic model for organic diisocyanate-induced respiratory disease. Schweiz Med Wochenschr 1999;129: Schnorr TM, Steenland K, Egeland GM, Boeniger M, Egilman D. Mortality of workers exposed to toluene diisocyanate in the polyurethane foam industry. Occup Environ Med 1996;53: Schütze D, Sepai O, Lewalter J, Miksche L, Henschler D, Sabbioni G. Biomonitoring of workers exposed to to 4,4 -methylenedianiline or to 4,4 -methylenediphenyl diisocyanate. Carcinogenesis 1995;16: Sennbro CJ, Lindh CH, Tinnerberg H, Gustavsson, C, Littorin M, Welinder H, Jönsson BAG. Development, validation and characterization of an analytical method for the quantification of hydrolysable urinary metabolites and plasma protein adducts of 2,4-and 2,6-toluene diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate and 4,4 -methylenediphenyl diisocyanate. Biomarkers 2003;8: Sepai O, Henschler D, Sabbioni G. Albumin adducts, hemoglobin adducts and urinary metabolites in workers exposed to 4,4 -methylenediphenyl diisocyanate. Carcinogenesis 1995;16: Sepai O, Schütze D, Heinrich HG, Hoymann D, Henschler D, Sabbioni G. Hemoglobin adducts and urine metabolites of 4,4-methylenedianiline after 4,4-methylenediphenyl diisocyanate exposure of rats. Chemico-Biological Interactions 1995;97: Slatter GJ, Rashed MS, Pearson, Han D-H, Baillie TA. Biotransformation of methyl isocyanate in the rat. Evidence for glutathione conjugation as a major pathway of metabolism and implications for isocyanate mediated toxicities. Chem Res Toxicol 1991;4: Sorahan T, Pope D. Mortality and cancer morbidity of production workers in the United Kingdom flexible polyurethane foam industry. Br J Ind Med;1993: Tinnerberg H, Dalene M, Skarping G. Air and biological monitoring of toluene diisocyanate in a flexible foam plant. Am Ind Hyg Assoc J 1997;58:

20 20 (23) Ulrich H. Chemistry and technology of isocyanates. Chichester, John Wiley & Sons Ltd, Vainio H. Isosyanaatien riskit ja riskinarvioinnin ongelmat. 46. Työterveyspäivät , Työterveyslaitos, Helsinki 1999.

21 21 (23) Taulukko 1. Työilman TDI-pitoisuudet hengitysvyöhykkeellä pehmeän vaahtomuovin valmistuksessa, työntekijöiden virtsan keskimääräiset kokonais-tda-pitoisuudet (Kääriä ym., 2001) sekä keskimääräiset globiinin ja plasman kokonaissitoutumistuotteiden pitoisuudet (ilmaistuna TDA:na). Tulokset edustavat keskimääräisiä pitoisuuksia ja esitetään 2,4- ja 2,6-isomeerien summana. Työn kuvaus Työntekijöiden lkm TDI:n kokonaispitoisuus ilmassa TDA:n kokonaispitoisuus virtsassa TDA-pitoisuus globiinissa TDA-pitoisuus plasmassa TDI/µg m -3 TDA/nmol mmol -1 kreatiniinia TDA/nmol g -1 globiinia TDA/nmol ml -1 plasmaa 1.päivä 2.päivä Tehdas I Valutyöntekijät ,6 10,7 0,10 0,23 Rouhepuristamon työntekijät ,17 0,31 Tehdas II Valutyöntekijät ,98 2,8 0,02 0,03 Sähkömiehet 2 5,6 2,8 2.3 <0,004 <0,001 Asentajat 2 1,7 3,4 0,97 <0,004 0,003 a) Tehdas I ja II Leikkaamon työntekijät 3 <0,2 0,21 0,35 <0,004 0,006 a) a) yksi arvo alle määritysrajan (0,001 nmol ml -1 )

22 Taulukko 2. Työntekijöiden globiinin keskimääräiset kokonaissitoutumistuotteita kuvastavat TDA-pitoisuudet ja vaihteluvälit (pehmeän vaahtomuovin valmistus) 22 (23) Globiininäytteistä tutkitut TDA:n isomeerit tehtaassa I ja tehtaassa II Henkilöiden lukumäärä ryhmissä 1,2,3 Ryhmä 1 Ryhmä 2 Ryhmä 3 Valuosaston työntekijät nmol/g globiinia Rouhepuristamon työntekijät nmol/g globiinia Muut työntekijät PURtehtaissa * nmol/g globiinia keskiarvo (vaihteluväli) keskiarvo (vaihteluväli) keskiarvo (vaihteluväli) Tehdas I 2,4-TDA 4/2/2 0,020 (<0,004 0,065) a) 0,043 (0,031 0,055) <0,004 2,6-TDA 4/2/2 0,079 (0,045 0,14) 0,13 (0,12 0,14) <0,004 Tehdas II 2,4-TDA 4/-/5 0,007 (<0,004 0,021) b) <0,004 2,6-TDA 4/-/5 0,010 (0,006 0,017) <0,004 * = leikkaamon työntekijät, sähkömiehiä, asentajia a) kaksi arvoa alle määritysrajan b) kolme arvoa alle määritysrajan

23 23 (23) Taulukko 3. Työntekijöiden plasman keskimääräiset kokonaissitoutumistuotteita kuvastavat TDA-pitoisuudet ja vaihteluvälit (pehmeän vaahtomuovin valmistus) Plasmanäytteistä tutkitut TDA:n isomeerit tehtaassa I ja tehtaassa II Henkilöiden lukumäärä ryhmissä 1,2,3 Ryhmä 1 Ryhmä 2 Ryhmä 3 Valuosaston työntekijät nmol/ml plasmaa Rouhepuristamon työntekijät nmol/ml plasmaa Muut työntekijät PURtehtaissa * nmol/ml plasmaa keskiarvo (vaihteluväli) keskiarvo (vaihteluväli) keskiarvo (vaihteluväli) Tehdas I 2,4-TDA 4/2/2 0,086 (0,006 0,25) 0,13 (0,11 0,14) <0,001 2,6-TDA 4/2/2 0,14 (0,044 0,31) 0,18 (0,16 0,20) 0,001 (<0,001 0,001) a) Tehdas II 2,4-TDA 4/-/5 0,008 (0,005 0,011) 0,002 (<0,001 0,004) b) 4/-/5 2,6-TDA * = leikkaamon työntekijät, sähkömiehiä, asentajia a) yksi arvo alle määritysrajan b) kolme arvoa alle määritysrajan 0,020 (0,014 0,027) 0,003 (<0,001 0,010) b)