Dyskusja
Resekcja tkanki płucnej wyłącznie do celów naukowych lub ubezpieczeniowych jest niedopuszczalna i etycznie nieuzasadniona. W związku z tym niemożliwe jest badanie obciążenia włóknami azbestu w ludzkich płucach in vivo w ramach prospektywnych badań systematycznych.
Niniejsze badanie jest pierwszym, które przedstawia dane z wewnątrzindywidualnych podłużnych analiz włókien azbestu, które zostały uzyskane za pomocą standaryzowanych procedur analitycznych w tkankach płuc pacjentów z wcześniejszym narażeniem na azbest w odstępach kilkuletnich (ryc. 2). Nasze wyniki pokazują, że azbest jest nadal widoczny w ludzkich płucach, że również chryzotyl może być zidentyfikowany po wielu latach, i że nie ma znaczącego zmniejszenia stężenia włókien azbestu w tkankach płuc w czasie po zaprzestaniu ekspozycji.
Unikalną korzyścią z przedstawionych tu danych jest posiadanie zmierzonego punktu początkowego obciążenia włóknami azbestu tkanki płucnej człowieka, z którym można porównać późniejsze wyniki. Wcześniejsze badania określiły biopersystencję azbestu w tkance płucnej po doświadczeniach na zwierzętach lub hipotetycznych modelach, które oszacowały bazowe stężenia ekspozycji z pomiaru stężenia azbestu w powietrzu w miejscach pracy; dane te zostały następnie powiązane z wynikami autopsji . Inni autorzy porównywali liczby włókien z różnych okresów czasu . Nasze próbki zostały przeanalizowane w sposób ilościowy za pomocą mikroskopii kontrastu fazowego w tym samym laboratorium przy użyciu tej samej metody. Laboratorium ma doświadczenie w tej metodzie od 1987 r.
Indywidualne stężenia azbestu w tkance płucnej pozostały stabilne w odstępach 4-21 lat między dwoma wycięciami tkanek. Inni autorzy donosili o zmniejszeniu obciążenia włóknami azbestu w tkance płucnej w ciągu 25 lat badań, ale z łatwością potrafili to wyjaśnić zmniejszeniem ekspozycji z powodu zakazu stosowania azbestu w wyrobach izolacyjnych w USA w 1972 roku. W przeciwieństwie do innych autorów, analizy przedstawione w tym manuskrypcie dotyczyły jednego i tego samego pacjenta. W związku z tym ekspozycja na azbest w przeszłości była identyczna dla obu analiz, ale w każdym przypadku wystąpiła znacznie wcześniej (ryc. 2). Tak więc ekspozycja nie jest czynnikiem zakłócającym w obecnych danych.
Zakładając zmienność o czynnik od siedmiu do 10 dla stężeń azbestu w obrębie ludzkiego płuca zdecydowanie umieszcza stężenia włókien azbestu w 90% naszych pacjentów w zakresie próbek, które zostały przeanalizowane 4-21 lat wcześniej (ryc. 3). Wiąże się to bardzo dobrze z wcześniejszymi doniesieniami o okresach latencji od 10 do 60 lat chorób związanych z azbestem, które uważa się za rozwijające się typowo w czasie obecności azbestu .
W niektórych pacjentach liczby włókien uzyskane po autopsji były wyższe niż te po operacji. Można to wyjaśnić dobrze znanym wymogiem oceny kilku próbek tkanek jednego płuca z powodu niejednorodnego rozmieszczenia ciał azbestu w tkance płucnej. Takie wielokrotne próbki tkanek, które nadają się do analizy włókien, mogą być pobrane tylko w drodze autopsji. Tkanka z operacji chirurgicznej ma ograniczony rozmiar lub pochodzi ze strony guza w przypadkach, gdy guz jest obecny. Z tkanki autopsyjnej dostępny jest płat kontralateralny, zgodnie z zaleceniami wytycznych; dostępny jest również płat dolny, który zwykle zawiera większą liczbę włókien. Zgodnie z wytycznymi niemieckiego AMWF przyjęliśmy najwyższą liczbę włókien jako wynik w tabeli 1, ale zrelatywizowaliśmy wyniki na rycinie 3, gdy uwzględniono wszystkie liczby. Przy ograniczonej dostępności tkanki, azbestozy zostały jeszcze jednoznacznie potwierdzone z tkanki chirurgicznej.
Mikroskopia świetlna z kontrastem fazowym ujawnia tylko włókna azbestowe o grubości przekraczającej 0,2 µm. Jednak wynik liczenia włókien w mikroskopie świetlnym jest dobrą miarą ogólnego obciążenia włóknami azbestowymi badanej tkanki płucnej i może dobrze służyć do analiz porównawczych.
W przeciwieństwie do innych autorów, nie łączyliśmy próbek, lecz każdą z nich analizowaliśmy oddzielnie. Takie podejście daje możliwość interpretacji stężeń azbestu w bezpośrednim związku z histologią. Ponadto, ogniskowe nagromadzenia w płacie płucnym mogą być również wykryte i właściwie ocenione, ponieważ dana próbka z jednego płata nie będzie rozcieńczona próbkami z innych płatów, które zawierają niższe stężenia. Wykazano, że zmiany w płucach związane z azbestem dotyczą głównie płata dolnego; będzie to odpowiednio odzwierciedlone tylko wtedy, gdy różne próbki będą analizowane oddzielnie.
W 16,7% przypadków, w których kontakt z azbestem datuje się od 20 do 29 lat, pierwsze analizy pyłu płucnego zostały wykonane na próbkach BAL. Wykazały one podwyższone obciążenie włóknami azbestu, które zostało potwierdzone podczas autopsji przeprowadzonej 8-13 lat później. BAL jest rzeczywiście przydatny w ustalaniu wcześniejszego narażenia na azbest, nawet jeśli sięga ono bardzo odległych czasów. Zostało to po raz kolejny potwierdzone w niniejszym badaniu.
Jakościowa analiza włókien metodą EDX wykazała obecność chryzotylu jako głównego włókna w większości próbek tkanek (66,7%), w których ekspozycja na azbest ustała po 37 latach. Jest to zgodne z wynikami innych autorów, którzy stwierdzili obecność głównie chryzotylu w płucach pacjentów niemieckich. Natomiast u chorych na pylicę płuc w Wielkiej Brytanii wykryto jedynie amfibole, natomiast stężenie chryzotylu nie wykazało podwyższenia w porównaniu z grupą kontrolną. To samo dotyczy badań przeprowadzonych w Ameryce Północnej, gdzie również u chorych na międzybłoniaka wykryto jedynie azbest amfibolowy. Z drugiej strony, wzrost zachorowań na choroby związane z azbestem został zaobserwowany u górników i młynarzy w Kanadzie, chociaż narażenie dotyczyło tylko włókien chryzotylowych. Włókna te były widoczne w tkance płucnej przez kilka lat. Wyjaśnieniem tego mogą być różnice jakościowe w regionalnym narażeniu na azbest. Możliwe, że czasy przebywania w tkankach płucnych różnią się w przypadku różnego pochodzenia i kształtu włókien chryzotylowych.
Innym wyjaśnieniem odmiennych wyników w różnych badaniach mogą być różne techniki preparatyki tkanek i analizy włókien. W analizie pyłu płucnego można wykryć jedynie azbest, który został wyekstrahowany z tkanki i który nie został utracony w wyniku tego procesu. Chryzotyl ulega całkowitemu rozpuszczeniu po zastosowaniu kwasów. Włókna mogą być również niszczone przez niekontrolowane stosowanie ultradźwięków lub tracone podczas wieloetapowego wirowania. W przypadku analizy mikroskopii elektronowej główne części korpusu włókna są niszczone, aby uzyskać dostęp do włókna rdzeniowego. Silna wiązka potrzebna do TEM może również zniszczyć włókno azbestowe, co prowadzi do znacznych błędów w identyfikacji. W naszych rutynowych badaniach kładziemy duży nacisk na to, aby straty podczas obróbki próbek były jak najmniejsze i nie stosujemy wirowania. Do analizy włókna rdzeniowego użyliśmy FE-SEM, który ma wyższą rozdzielczość niż SEM; jest również mniej uszkodzeń włókna niż w przypadku TEM. Ponieważ TEM jest uważany za złoty standard w analizie włókien, zastosowaliśmy również tę metodę do dostępnych próbek potwierdzając dane FE-SEM.
Elektronowe analizy mikroskopowe rodzajów włókien w tym badaniu zostały wykonane w tkankach autoptycznych. Całkowite obciążenie płuc włóknami azbestu pozostawało stałe przez cały okres badań. Nawet w momencie pobrania pierwszej próbki tkanki/BAL, pacjenci nie byli już narażeni na działanie azbestu. Jest zatem jasne, że nie nastąpiła żadna istotna zmiana w proporcji włókien amfibolowych do chryzotylowych, a stężenie chryzotylu pozostało stabilne w okresie badań trwającym od 4 do 21 lat. Wyjaśnia to również, dlaczego nie udało nam się zidentyfikować korelacji między zawartością chryzotylu a odstępem czasu od ostatniego narażenia lub czasem trwania narażenia. Nasze wyniki doskonale korelują z danymi opublikowanymi przez Churga i dePaoli , którzy stwierdzili, że stosunek stężenia chryzotylu do amfibolu (w tym przypadku tremolitu) nie zmieniał się w czasie, porównując dwie grupy pacjentów z krótkim i długim odstępem czasu do zaprzestania ekspozycji.
Ponieważ stężenia włókien azbestu pozostawały stabilne u badanych pacjentów, nasze dane wskazują, że dobrze znana i naukowo uznana redukcja włókien chryzotylu w tkance płucnej człowieka musiała nastąpić w bardzo wczesnym okresie. W momencie pobierania pierwszej próbki tkanki ostatnia ekspozycja na azbest zakończyła się 3-29 lat temu (mediana 9,5 roku). Oznacza to, że redukcja włókien chryzotylowych musiała nastąpić właśnie w tym przedziale czasowym. Nasze badania ponownie potwierdzają to, co postulowali Churg i dePaoli: oba badania „sugerują, że brak akumulacji chryzotylu w ludzkich płucach odzwierciedla wydarzenia, które mają miejsce wcześnie po narażeniu, a nie długoterminowe mechanizmy oczyszczania” i jest najlepiej wyjaśnione przez naturalne mechanizmy obronne ludzkich płuc, np. oczyszczanie śluzowo-rzęskowe w oskrzelach i odkrztuszanie, i być może kwaśną hydrolizę przez lizosomy. Jest to zgodne z okresami półtrwania od kilku tygodni do kilku miesięcy stwierdzonymi przez Churga dla chryzotylu w tkankach ludzkich płuc. Poza tym, rodzaj i geometria włókien wydają się odgrywać rolę. Niektóre włókna chryzotylowe, które, podobnie jak włókna amfibolowe, z powodzeniem pokonały mechanizmy obronne płuc i przeniknęły głęboko do pęcherzyków płucnych, nie mogą być już wyeliminowane, a zatem ich obecność w ludzkich płucach jest możliwa przez wiele lat.
W związku z ich ekstremalną biopersystencją, włókna nie mogą być biologicznie zredukowane przez makrofagi płucne. Makrofagi obumierają i tworzą typowe ciała azbestowe. Ze względu na swoją szpilkowatą strukturę włókna mają tendencję do wczepiania się w pęcherzyki płucne miąższu płucnego, co uniemożliwia ich usunięcie z organizmu. Ludzkie płuca nie posiadają mechanizmów obronnych, które mogłyby wyeliminować inwazyjne włókna z pęcherzyków płucnych. Włókna azbestowe pozostają więc w płucach, gdzie ich stała obecność powoduje choroby płuc. Ciągłe drażnienie tkanki powoduje przewlekły stan zapalny, na który tkanka reaguje tworzeniem się blizny. Nie tylko włókna amfibolowe mogą być identyfikowane w tkance płucnej przez wiele lat, ale również włókna chryzotylowe, co jest typowe dla pylicy płuc spowodowanej włóknami azbestu.
Niebezpieczny charakter azbestu chryzotylowego jest przedmiotem dyskusji. Odpowiedź na to pytanie ma duże znaczenie dla lekarzy, toksykologów oraz oceny ryzyka zawodowego i środowiskowego. Nasze unikalne dane eksperymentalnie potwierdziły dobrze znane właściwości włókien azbestowych (azbest w starożytnej grece ἄσβεστος=nietrwały) dla pojedynczych ludzkich płuc in vivo przez wiele lat. Ogólnie rzecz biorąc, badania te bardzo wyraźnie wykazują wysoką biopersystencję nie tylko amfibolu, ale także azbestu chryzotylowego w ludzkich płucach i w ten sposób dają mechanistyczne wyjaśnienia dla toksyczności włókien i długiego okresu utajenia chorób związanych z azbestem.