WP4 Hvordan samvirker fugt og ozon med støvpartikler, svampesporer og flygtige organiske opløsningsmidler?
Formål Er ozon og duftstoffer/opl.midler en farlig cocktail? Påvirker lav rel fugtighed irritation i luftvejene? Påvirker fugtighed svampesporers emission? Er eksponering af ozon/no 2 og støv værre for luftvejene end hver for sig?
Er ozon og duftstoffer/opl.midler en farlig cocktail? Reaktiv kemi-hypotesen
Ozon/terpen oxidation produkter Ozone-initiated reaction products Structure Limonene -terpineol Geraniol Squalene Cabin air/ Office air Ventilation filters 4-AMCH 4-acetyl-1-methyl cyclohexene C H 3 + O C H 3 DHC: dihydrocarvone 2-methyl-5-isopropenylcyclohexan-1-one CH 3 O + C H 3 IPOH C H 3 O + + 3-isopropenyl-6-oxoheptanal O H C H 3 6-MHO H3 C CH3 + + + + 6-methyl-5-heptene-2- one CH3 O 4-OPA CH 3 H + + + + + + 4-oxopentanal O O
Muse-assay analyse af vejrtrækningsmønster
Prediktion af LOAEL for sensorisk irritation i luftvejene i almen befolkning TLV ~ 0.03xRD 50 validated by Kuwabara et al. Env. Health Perspec 115 (2007) 1609-1616 Sensorisk irritation, øvre luftveje, f Lungeirritation, VT, TI, TE Indsnævring af luftvejene, broncoconstriction (VD/VT) ASTM method 1984
Muse-assay respiratory pattern analysis Inspiration Sensory irritation Respiratory rate Airway obstruction limitation Pulmonary irritation
Vejrtrækningsmønster for IPOH 100% sensorisk irritant Breath per min reduction % BPM, IPOH 110 100 90 80 BPM % of control 70 60 50 40 cessation 30 20 10 5,1 ppm 10,9 ppm 17,8 ppm 0-15 -10-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 min
Vejrtrækningsmønstre for 4-OPA 120 100 BPM BPM % of control 80 60 40 20 3.4 ppm 20 ppm 84 ppm 444 ppm 0 140 120 VD/VT VD/VT % of control 100 80 60 40 20 0 cessation -15-10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 min
Humane referenceværdier for ozon/terpen oxidationsprodukter* Ozon/terpen oxidationsprodukter Humane referenceværdier ppm Sensorisk irritation Airway limitation IPOH 0.16 - DHC 9 9 4-AMCH 1.3 0.45 4-OPA 0.3 0.03 6-MHO 0.3 0.5 Formaldehyd** 0.08 Ozon** 0.08 *) Wolkoff et al., Toxicol Lett 216 (2013) 54-64. **) Nielsen et al. Hum Exp Toxicol 19 (1999) 400-409.
Konklusion Øvre luftveje Sensorisk irritation er den dominerende effekt IPOH har sensorisk potentiale, ca. 50% af formaldehyds 4-OPA kan påvirke de nedre luftveje (indsnævring). Både IPOH og 4-OPA bør overvåges Referenceværdier For første gang er referenceværdier blevet udviklet for en række dominerende ozon-terpen reaktionsprodukter
Påvirker lav relativ fugtighed luftvejene?
Impact af rel fugt, temperatur, højde, luftforureninger på tårefilmens stabilitet Increase of relative humidity High temperature Cornea Reduced pressure (high altitude) VOCs indoors Non-reactive Reactive CHEM Indoor particles Aggressive aerosols (OH - ) Aqua loss BUT Thick ness no no no Wetness receptor Surfactant properties [ ] Stability of PTF ( )??? = Increase. = Decrease. = Stabilizing effect of the PTF. = No effect on the PTF. = Destabilizing effect of the PTF. Wolkoff et al. JOEM 54 (2012) 621-631.
Formaldehyd-hypotheser rel fugtighed (RF) and sensitizering Forværer lav RF sensorisk irritation? Forårsager lav RF effekter i de nedre luftveje? Kan sensitizering (astma) forværre tilstanden? Kan sensitizering og lav RF tilsammen forværre effekter i luftvejene?
Exponeringsprotokol for sensibiliserede og non-sensibiliserede mus eksponeret for formaldehyd ved lav vs høj rel fugt Day of experiment 0 14 21 28 29 30 31 + Boost Boost Aerosol exposure ovalbumin 20 min Aerosol exposure ovalbumin 20 min Formaldehyde exposure* 60 min Ambient relative humidity (30-50 %) Continuous control of dry and humid conditions** - Formaldehyde exposure* 60 min Bronchoalveolar lavage + = Immunitization (i.p. injection of ovalbumin in Al(OH) 3 solution). - = No immunitization, just saline. * Exposure concentrations, ppm: 0.4, 1.8, 7. ** Relative humidity: dry (2 %) and humid air (80-85 %) at 22.5-23.3 C. Larsen et al., Toxicol Appl Pharmacol 216 (2013) 54-64.
Inflammationsceller i lungeskylsvæske
Formaldehyd - høj vs lav rel fugtighed Time of brake sensibiliserede vs ikke-sensibiliserede mus Befugtet luft 5,7 ppm Tør luft 4,0 ppm Eksponering Recovery Eksponering Recovery Lav RF eller sensibilisering øger ikke sensorisk irritation over for formaldehyd Sensibiliserede mus er mindre følsomme i de nedre luftveje over for formaldehyd
Formaldehyd og fugt
Konklusion Den sensoriske irritation af formaldehyd i de øvre luftveje var ikke påvirket af hverken RF eller allergisk inflammation. Ved høj RF og høj formaldehyd havde de sensibiliserede mus et formindsket udåndingsflow. Dette stemmer overens med den observation, at astmatikere er mere følsomme over for meget høje konc. af luftvejsirritanter. Ved lav RF havde de non-sensibiliserede mus et formindsket udåndingsflow i forhold til de sensibiliserede mus. Vi formoder, at dette skyldes forhøjet slimproduktion i de sensibiliserede mus som fanger formaldehyden i de øvre luftveje. KONSEKVENS Ved de lave koncentrationer af formaldehyd, der normalt findes i indeklimaet, vil hverken lav luftfugtighed eller luftvejsallergi forværre irritationen af luftvejene.
Påvirker fugtighed svampesporers emission? Aerolisering af svampepartikler i PFLEC APS P-FLEC 1.5 m s -1 eller 0.6 m s -1 Anne Mette Madsen, NFA, 2013
Er eksponering af ozon/no 2 og støv værre for luftvejene end hver for?
Study Mølhave et al. 2005 Urch et al. 2010 Chen et al. 2004 Fakhri et al. 2009 Gong et al 2004 Gong et al 2005 Huang et al. 2012 Subjects Healthy/Asthmatics Ozon og støv - eksponering Particles, µg/m 3 Size, µm Conc Ozone µg/m 3 Exposure duration hrs 8 / 1-5 75 600 3 Office floor dust. PEF ; sensory effects Outcome Type of particles 13 / 10 PM 2.5 48-199 240 2 Ambient particles. No adverse effects in lung functions No difference between groups Blood IL-6 3 hrs post exposure / 14 Dust mites FEV 1 by 15% PC 15 400 1 Dust mites. Exercise. Testing 6 hours post exposure for a number of parameters. Trend: neutrophils after ozone exposure. Sub-group of asthmatics may have elevated sensitivity to dust mite challenge after ozone exposure. Majority of asthmatics no effects after dust mite exposure. 40 / 10 PM 2.5 122±48 114 2 Ambient particles. No consistent change in HRV. Borderline: diastolic BP for combination only Elderly 6 / 13 copd Elderly 6 / 18 copd PM 2.5 200 400 ppb NO 2 2 Ambient particles. HRV among healthy subjects 2 Ambient particles. PM 2.5 200 400 ppb NO 2 FEF ; O 2 saturation Effects more clear among healthy subjects. Co-exposure of NO 2 appeared to be insign. 2 NO 2 causes cholesterol and HDL 18 hrs after. 23 Young/ PM 2.5 90 500 ppb NO 2 High component of HRV 18 hrs after. Combination increased: BAL α1-antitrypsin, mean t wave amplitude, the low frequency components of HRV and the LF/HF ratio.
Participants Clean air Ozone 0.2 ppm Dust Dust + O 3 275 µg/m 3 0.2 ppm 1 + + + + Number of participants 24 Blinded RCT study with 4 groups of 6. Healthy participants with normal lung function Non smoking age 60 70 No pre existing medical conditions Recruitment by advertising in the local newspaper 2 + + + + 3 + + + + 4 + + + +
Health evaluation Selected subjective and objective health outcomes are measured at baseline and at followup at predefined time points. Measures includes: Subjective symptoms Respiratory outcomes (lung function, FENO, exhaled breath condensate, nasal lavages, nadar) EndoPAT Blood samples (inflammation biomarkers)