Biologisches Monitoring anhand von Leitkomponenten nach standardisierten Expositionen gegenüber einem aromatischen Kohlenwasserstoffgemisch

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2006

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http://dx.doi.org/10.22029/jlupub-13032

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Im Rahmen humanexperimenteller Expositionen gegenüber einem handelsüblichen aromatenreichen Kohlenwasserstoffgemisch erfolgten toxikokinetische Untersuchungen zur zeit- und belastungsabhängigen Erfassung der inneren Schadstoffbelastung durch ein Biomonitoring auf der Basis von Leitkomponenten im Vollblut und im Spontanurin. Ergänzend wurde ein Air Monitoring während der Kammerexpositionen zur Kontrolle der Konstanz einwirkender Schadstoffkonzentrationen durchgeführt. Die Auswahl spezifischer Leitkomponenten erfolgte anhand von Produktanalysen. Hier wiesen die Gehalte des Trimethylbenzols mit einem Massenanteil von 44 48 % sowie der Gehalt an dessen isomerem 1,2,4-Trimethylbenzol mit einem Massenanteil von 29 32 % äußerst geringe Schwankungen auf, was sie als repräsentative Marker im Sinne von Leitkomponenten erscheinen lässt. Der gesamte C9-Alkylbenzol-Volumengehalt betrug in den analysierten Produkten 70 - 96 %. Mit einem der Kohlenwasserstoffgemische erfolgten in einer Expositionskammer achtstündige humanexperimentelle Expositionen in Höhe von etwa 200 mg/m³, die bei jedem der 20 teilnehmenden Probanden jeweils an drei verschiedenen Tagen in Ruhe und bei unterschiedlichen körperlichen Belastungsstufen von 50 W (leichtgradige Belastung) und 75 W (mittelgradige Belastung) intermittierender fahrrad-ergometrischer Belastung von 10 Minuten pro Stunde - stattfanden. Die beiden pro Tag durchgeführten vierstündigen Expositionsabschnitte wurden von einer Pause von 45 Minuten unterbrochen, in der sich die Probanden außerhalb der Kammer aufhielten. Die Probanden spendeten zu acht definierten Zeitpunkten Blut präexpositionell sowie nach 4; 4,75; 8,75; 9; 9,25; 9.5 und 9.75 h und zu drei Zeitpunkten Spontanurin präexpositionell sowie nach 4 und 8,75 h. Für Probenahmezeitpunkte von Blut innerhalb der ersten Stunde post expositionem wie für Spontanurin unmittelbar postexpositionell konnte so ausgiebiges Datenmaterial zur Aufstellung von Referenz- bzw. BAT-Werten gewonnen werden. Als Expositionsmarker in der Luft wie im Blut bieten sich die Konzentrationsbestimmungen der oben genannten Parameter an. Im Vollblut betrugen die mittleren Konzentrationen der Trimethylbenzole unmittelbar postexpositionell unter Ruhebedingungen 214 ± 37 µg/L, unter 50 bzw. 75 W körperlicher Belastung 339 ± 66 bzw. 443 ± 86 µg/L. Im Spontanurin eignen sich als Leitkomponenten die Dimethylbenzoesäuren (DMBA) als Metabolite der Trimethylbenzole. Ferner bieten sich hier erweiterte Summenwerte mit Einbeziehung von Ethyltoluolmetaboliten wie der Methylmandelsäuren und der 4-Ethylbenzoesäure an, obwohl diese erstmalig nachgewiesenen Biotransformations-produkte nur in geringen Konzentrationen auftraten. Die mittleren Konzentrationen der DMBA betrugen nach Expositionen unter Ruhebedingungen 194 ± 54 mg/g Kreatinin, unter 50 bzw. 75 W körperlicher Belastung 248 ± 49 bzw. 268 ± 54 mg/g Kreatinin. Es lassen sich Veränderungen der Verhältnisse bestimmter Isomere der Dimethylbenzoesäure zueinander unter ansteigender Belastung erkennen. Nach 4 h war die 3,4-DMBA quantitativ bedeutendster DMBA-Metabolit und nach 8,75 h die 2,4-DMBA. Deutlich geringer als bisher beschrieben waren die relativen DMBA-Anteile der 1,3,5- und 1,2,3-TMB-Isomere. Insgesamt bieten sich ein Air Monitoring und insbesondere ein Biologisches Monitoring in den Medien Vollblut und Spontanurin anhand von Leitkomponenten als Verfahren zur Evaluation von Expostionen gegenüber komplexen aromatischen Kohlenwasserstoffgemischen mit überwiegenden C9-Alkylbenzolanteilen an. Statistisch signifikante Unterschiede der Einflussfaktoren Expositionsdauer und körperlicher Belastungsgrad auf die Blut- wie Kreatinin-korrigierten Spontanurinkonzentrationen verschiedener Leitkomponenten in der zweifaktoriellen Varianzanalyse und in nachfolgenden multiplen paarweisen Mittelwertsvergleichen dokumentieren die Notwendigkeit der Einführung eines Biologischen Monitorings in die arbeitsmedizinische Praxis. Zudem tritt ein von den Einzeleinflüssen beider o. g. Faktoren zusätzlicher statistisch signifikanter Effekt auf, der durch die Interaktion beider Faktoren auf die Konzentrationen der Messparameter bedingt ist. Mithilfe Biologischen Monitorings anhand von Leitkomponenten können die die innere Belastung deutlich modifizierenden Einflussfaktoren Expositionsdauer und körperliche Belastung einbezogen werden, die letztendlich auch das humantoxische Potenzial dieser Gemische verstärken können und bei einem alleinigen Air Monitoring, wie bisher praktiziert, allenfalls unzureichend erfasst werden würden.

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