The associations between exposure to two different road-paving materials and lung function and club cell secretory protein in plasma and urine

Abstract

Sammendrag Bakgrunn: Denne masteroppgaven var en del av arbeidspakke 2 i FHI-prosjektet «Preventive measures to reduce the adverse health impact of traffic related air pollution (PrevenTAP)». Prosjektet var et samarbeid mellom Folkehelseinstituttet (FHI), Statens vegvesen, St. Olavs hospital, Norges teknisk- naturvitenskapelige universitet (NTNU), Norges Geologiske institutt (NGU) og Trondheim Kommune. Forsøkene i arbeidspakke 2, «Eksponering for ulike veimaterialer og reaksjoner i luftveiene og hjerte- og karsystemet», ble gjennomført av Arbeidsmedisinsk avdeling ved St. Olavs hospital, Institutt for industriell økonomi og teknologiledelse ved NTNU og Forskningsposten ved St. Olavs hospital. Epidemiologiske studier har vist at luftforurensning fortsatt må betraktes som en alvorlig trussel mot folkehelse globalt. Svevestøv generert fra veislitasje er en vesentlig bidragsyter til denne forurensningen. Funn i tidligere forsøk med humane cellekulturer har vist en forskjell i inflammatorisk respons når de utsettes for støv fra ulike bergarter. Hensikt: Formålet med masteroppgaven var å undersøke om det var forskjeller i påvirkning av lungefunksjonen etter eksponering for støv fra to steintyper som er mye brukt i norske veidekker. Metode: Studien var designet som en randomisert, dobbelt-blindet, cross-over studie. 23 friske frivillige ble eksponert for støv i 2 runder med eksponering fra to ulike steintyper (Ottersbo og Bjønndalen), samt en runde med støv fra laktosepulver som ble brukt som placebo. Spirometri og blodprøver ble utført før og etter eksponeringene. Resultat: Få statistisk signifikante endringer ble målt etter eksponeringene. FVC var statistisk signifikant (p=0,016) redusert med 1,12 % 4 timer etter eksponering for Ottersbo, sammenlignet med Laktose. FVC var også statistisk signifikant (p= 0,045) redusert med 1,75 % 24 timer etter eksponering for Bjønndalen, sammenlignet med Ottersbo. En reduksjon i FEV1 på 1,48 % (p=0,061) og en reduksjon i FEF25%% på 4,55 %, etter eksponering for Bjønndalen ble observert. Uteroglobinnivå i plasma ble redusert etter alle tre eksponeringene, statistisk signifikant etter 4 timer for både Ottersbo (p=0,011) med 14,52 % og Bjønndalen (p= 0,003) med 11,29 %, sammenlignet med Laktose. Etter 24 timer var Bjønndalen fortsatt signifikant redusert med 22,38 % (p=0,012), sammenlignet med Laktose. Ingen signifikante endringer ble vist for uteroglobin i urin. Konklusjon: I denne studien ble det kun påvist små endringer i lungefunksjonen etter eksponering for steinstøv fra de to ulike steinstypene vi undersøkte, endringene er forventet å ha liten klinisk betydning på individnivå. Resultatene antyder en tendens til at Bjønndalen er mer potent enn Ottersbo, men det var et lite utvalg og store individuelle forskjeller som gjør at resultatene må tolkes med forsiktighet. Store individuelle forskjeller i responsen kunne tilsi at noen individer er mer sårbare, også blant unge, antatt friske mennesker, som kunne være interessant å studere videre før man kan konkludere. Relevans: Befolkningsvekst og økt urbanisering kan bidra til mer forurensning i byene og vil medføre at en større andel av verdens befolkning bor i områder med skadelige nivåer av luftforurensning. Flere individer er dermed utsettes for potensielle negative helseeffekter. Mer forskning for å forstå hvordan partikler påvirker helsen synes relevant.

Abstract Background: This master thesis was part of work package 2 in the NIPH project «Preventive measures to reduce the adverse health impact of traffic-related air pollution (PrevenTAP)». The project was a collaboration between the Norwegian Institute of Public Health (NIPH), the Norwegian Public Roads Administration, St. Olav's Hospital, the Norwegian University of Science and Technology (NTNU), the Norwegian Geological Institute (NGU), and Trondheim Municipality. The experiments in work package 2, «Exposure to different types of road dust and reaction from the airways and cardiovascular system in humans» were carried out by the Department of Occupational Medicine, St. Olav's hospital in collaboration with the Department of Industrial Economics and Technology Management at NTNU and the Clinical Research Ward, St. Olav's hospital. Epidemiological studies have shown that air pollution must still be considered a severe threat to public health globally. Particulate matter generated from road wear is a significant contributor to this pollution. Findings in previous experiments with human cell cultures have shown a difference in inflammatory response when exposed to dust from different rock types. Aim: The purpose of the master's thesis was to investigate whether there were differences in the influence on lung function after exposure to dust from two types of stone commonly used in Norwegian road surfaces. Methods: The study was designed as a randomized, double-blind, cross-over study. 23 healthy volunteers were exposed to dust in 2 rounds with exposure from two different rock types (Ottersbo and Bjønndalen), as well as a round of dust from lactose powder that was used as a placebo. Spirometry and blood tests were performed before and after the exposures. Results: A few statistically significant changes were shown after the exposures. FVC was statistically significant (p = 0.016) reduced by 1.12% 4 hours after exposure to Ottersbo, compared to Lactose. FVC was also statistically significant (p = 0.045) declined by 1.75% 24 hours after exposure to Bjønndalen, compared to Ottersbo. A reduction in FEV1 of 1.48% (p = 0.061) and a decline in FEF25%% of 4.55% was observed after exposure to Bjønndalen. Uteroglobin levels in plasma were reduced after all three exposures, statistically significant after 4 hours for both Ottersbo (p = 0.011) by 14.52% and Bjønndalen (p = 0.003) by 11.29%, compared with Lactose. After 24 hours, Bjønndalen was still significantly reduced by 22.38% (p = 0.012) compared with Lactose. No significant changes were shown for uteroglobin in urine. Conclusion: In this study, only small changes in lung function were revealed after exposure to rock dust from the two different rock types we examined, the changes are expected to have little clinical significance at the individual level. The results suggest a tendency for Bjønndalen to be more potent than Ottersbo, however, due to a small sample and great individual differences the results should be interpreted with caution. Large individual differences in the response could indicate that some individuals are more vulnerable, also among young, presumably healthy people, which could be interesting to study further before one can conclude. Relevance: Population growth and increased urbanization can contribute to more pollution in cities and will mean that a larger proportion of the world's population lives in areas with harmful levels of air pollution. More individuals are thus exposed to potential negative health effects. More research to understand how particles affect health seems relevant.