Exposició laboral a metalls pesants. Valor monitor de la metal·lotioneïna

Abstract

Les metal·lotioneïnes (MT) són una família de proteïnes d'entre 61 i 68 aminoàcids. Les seves principals característiques són lligar metalls pesants com el Cd 2 +, Zn 2 +, i Cu + i tenir una quantitat elevada de residus de cisteïna (30%), mentre que els aminoàcids aromàtics són absents de la seva composició.<br/>En els mamífers s'hi ha trobat fins a 4 isoformes diferents, anomenades MT-I, MT-II, MT-III i MT-IV. Es tracta de proteïnes cel·lulars de localització principalment citoplasmàtica, encara que en algun moment del cicle cel·lular es poden trobar al nucli. La MT va ser inicialment descoberta com una proteïna lligada al Cd i aquesta observació va subministrar la base per la hipòtesi de que estava relacionada amb la reducció de la toxicitat del Cd. Estudis posteriors van demostrar que els nivells de la proteïna s'incrementaven després de l'exposició a l'esmentat metall, la qual cosa va portar a especular amb la idea que la MT estava relacionada amb el segrest intracel·lular d'ions de metalls tòxics.<br/>És probable que metalls potencialment tòxics siguin capaços de desplaçar el Zn de la MT basant-se en l'afinitat per la proteïna ( Hg 2 +> Ag +> Cu +>Cd 2 +> Zn 2 + ). El Zn desplaçat podria subministrar més estimul per a la síntesi de MT i a la vegada reduir l'impacte tòxic del metall desplaçat. Altres metalls que s'ha demostrat incrementarien els nivells tisulars de MT inclouen el Cr, Fe, Pb, Mn, Hg i Ni.<br/><br/>S'ha volgut aprofitar aquesta propietat de detoxificar metalls de la MT així com els coneixements previs sobre obtenció d'antisèrum policlonal de conill per a la quantificació de MT i aplicar aquestes possibilitats a l'àmbit laboral. Es vol veure si la MT és valida com a monitor de canvis en el medi intern per treballadors exposats a baixes concentracions ambientals de metalls durant periodes llargs de temps.<br/><br/>S'ha dissenyat un treball de tipus transversal per observar les diferències en la concentració de metalls i de MT a l'orina de diversos tipus de treballadors i estudiar l'existència d'alguna relació entre la concentració de metalls i de MT.<br/>S'ha inclos un grup de soldadors, un grup de treballadors d'una empresa de colorants per a ceràmica i un grup de treballadors d'una empresa química que fabrica sosa caústica d'un alt grau de puresa, a partir de ClNa per un procés d'electrolisi en el qual el Hg hi actua de càtode. Els treballadors de la planta d'electrolisi están exposats exclusivament a vapors de mercuri.<br/>Com que la procedència dels treballadors estava fortament polaritzada en els dos extrems de la província de Tarragona es va optar per incloure dos grups control un del Tarragonès i l'altre de les terres de l'Ebre.<br/><br/>S'ha determinat la concentració de MT a l'orina mitjançant tècnica de radioinmunoanàlisi, s'ha determinat la concentració de Pb, Cd, Mn, Cr, Ni, Cu i Zn amb la tècnica de l'espectrometria de masses de plasma acoblat inductivament (ICP-MS) i la concentració de Hg mitjançant espectrometria d'absorció atòmica (EAA).<br/><br/>A part de l'ocupació i del lloc de residència s'ha tingut en compte altres factors: consum de tabac, consum d'alcohol, edat, enzims de citolisi hepàtica i índex de massa corporal.També s'ha contemplat l'aspecte del dia de la setmana de recollida de la mostra, perquè és sabut que determinats metalls s'acumulen al llarg de la setmana de treball.<br/><br/>S'ha optat per realitzar una trasformació logarítmica dels resultats per lograr una normalització en la distribució de les variables.<br/>Per estudiar si existeixen diferències en la concentració de metalls i de MT a l'orina entre els grups estudiats s'ha emprat l'anàlisi de la variança o la prova de Kruskal-Wallis, segons l'ha variable hagi resultat de distribució normal o no.<br/>Per estudiar la relació entre concentració de metall i de MT a l'orina s'ha optat per la tècnica de la regressió simple, en la qual la concentració de la proteïna d'estudi s'ha situat com a variable depenent. <br/>Per estudiar l'efecte net de l'ocupació sobre la concentració de MT s'ha fet servir un model de regressió múltiple que compara un grup de teballadors amb el seu grup control en el qual s'hi ha afegit diversos factors predictius (tabac, alcohol, edat, IMC, enzims hepàtics). La concentració de MT a l'orina també s'ha fet servir de variable depenent.<br/><br/>Els resultats obtinguts indiquen que La MT urinària és sensible a les variacions de Pb, Hg, Mn, Cr, Ni, Cu i Zn, però la marcada dependència del Zn i la influència del tabac la fan poc específica per poder ser utilitzada com a monitor d'exposició a metalls en el medi laboral.<br/><br/><br/><br/><br/>M. Dolors Batalla i Fonoll<br/>Juliol de 2003<br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/>OCCUPATIONAL EXPOSURE TO HEAVY METALS.<br/>MONITORING VALUE OF METALLOTHIONEIN<br/><br/><br/>In working environments there are a variety of situations that can lead to exposure to heavy metals. According to data provided by the Spanish Ministry of Work and Social Affairs for the final term of 2002, about one million workers throughout Spain are potentially subject to exposure. The lack of professional data in medical histories makes it difficult to determine relationships between health disorders and occupational exposure to toxic substances such as heavy metals.<br/><br/>On the level of molecular biology, cells generate a general and a specific response to aggression by toxic metals. The object of these responses is to isolate the free-metal fraction, which is what causes problems of cellular toxicity. A ligand that is extremely efficient at this sort of task is a group of proteins known as metallothioneins (MTs). They are located in the cytoplasm, they are of low molecular weight, and they are rich in cis and divalent and monovalent metals, mainly from groups 11 and 12.<br/><br/>One of the most outstanding characteristics of MTs is that they can be induced by numerous stimuli. The metals themselves that interact with the protein have been shown to be the most powerful inducers. We felt that it would be interesting to evaluate how MTs could be used as a biological marker of exposure in workers who are chronically exposed to low environmental concentrations of heavy metals.<br/><br/>A transversal study was designed to compare groups of 50 workers. Their occupations were: welders, employees in a company that makes colouring for ceramics, and electrolysis cell operatives who are selectively exposed to mercury vapours. Because of the considerable polarization of the location of the companies and the places where the workers lived, two control groups were established: one in the Tarragonès and the other around the Ebre river in the south of Catalonia.<br/>Metals were determined in urine using inductively coupled plasma mass spectrometry. MT was determined in urine using radioimmunoassay. We also asked about the subjects' consumption of tobacco and alcohol, obesity, age and hepatic function. The means and group comparisons were studied a priori, always relating the welders/Tarragonès control group, colouring employees/Ebre control group, mercury/Ebre control group and Tarragonès control group/Ebre control group.<br/><br/>The results show that there are significant differences in some of the metal contents in the exposed and control groups. The highest concentration of MT was found in the group of welders.<br/><br/>The relation between the concentration of each metal and MT in urine for each group of exposed subjects was investigated by the technique of linear regression and it was found that for the group of welders there is no relation between the metals and MT in the urine. On the other hand, the group of ceramic colouring employees show a relation with all the metals studied.<br/><br/>A multiple regression test was used to study how occupations affected the MT concentration in pairs of groups, with tobacco, alcohol, hepatic enzyme activity, body mass index and age as adjusting factors. It was found that belonging to the group of welders had an effect on MT concentration and that this effect was statistically significant if the adjusting factors tobacco and age were taken into account. In the other comparisons, belonging to the Ebre control group has a positive effect on the concentration of MT in urine, in the sense that it is higher. Tobacco proved to be a significant predictive factor in all the relations<br/><br/>From the above, it can be concluded that MT is sensitive to variations in Pb, Hg, Mn, Cr, Ni, Zn and Cu but that its high dependence on Zn and the influence of tobacco mean that it is not an appropriate biological marker for exposure to heavy metals in a working environment.<br/><br/>M. Dolors Batalla i Fonoll<br/>Juliol de 2003