Tadeusz Hałatek 2. Posiadane dyplomy, stopnie naukowe

Załącznik nr 2
do wniosku o przeprowadzenie
postępowania habilitacyjnego T.Hałatka
AUTOREFERAT
1. Imię i Nazwisko: Tadeusz Hałatek
2. Posiadane dyplomy, stopnie naukowe– z podaniem nazwy, miejsca i roku ich
uzyskania oraz tytułu rozprawy doktorskiej
Wykształcenie i uzyskane stopnie naukowe:
1971 – tytuł magistra farmacji Łódzka Akademia Medyczna, Wydział
Farmaceutyczny, Łódź
1991 – uzyskanie stopnia doktora nauk farmaceutycznych (z wyróżnieniem) Łódzka
Akademia Medyczna, Wydział Farmaceutyczny, Łódź.
Rozprawa doktorska pt.” Zaburzenia metabolizmu metali endogennych Cu i Zn
w ustroju szczura pod wpływem kadmu”.
3. Informacje o dotychczasowym zatrudnieniu w jednostkach naukowych
Przebieg pracy zawodowej:
1974 - asystent w Zakładzie Biochemii Instytutu Medycyny Pracy im. prof. J.Nofera
w Łodzi
1974 – starszy asystent w Zakładzie Biochemii Instytutu Medycyny Pracy im. prof.
J.Nofera w Łodzi
1991 – do chwili obecnej adiunkt w Zakładzie Biochemii a następnie w Zakładzie
Toksykologii i Kancerogenezy Instytutu Medycyny Pracy im. prof. J.Nofera w Łodzi
4. Osiągnięcia wynikające z art. 16 ust. 2 ustawy z dnia 14 marca 2003 r. o
stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie
sztuki (Dz. U. Nr 65, poz. 595 ze zm,):
1
a. Wykaz cyklu monotematycznych publikacji dotyczących zastosowania białka Clara
(CC16) jako biomarkera w badaniu oddziaływania ksenobiotyków na układ
oddechowy będących podstawą do sformułowania wniosku o nadanie tytułu dr
habilitowanego w dziedzinie nauk medycznych. Podany współczynnik wpływu
czasopisma Impact Factor IF-ISI Journal Citation Report jest zgodny z rokiem
opublikowania pracy.
1. Hałatek T., Wrońska-Nofer T.,Hanke W.: Clara cell protein as a peripheral
biomarkers of pneumotoxicity in exposure to environmental and occupational
hazards. Polish J. Environ. Studies 8, 214-217, 1999
2. Halatek T., Trzcinka-Ochocka M., Matczak W., Krajewska B.: Studies on the
relationship between occupational exposure to manganese and serum Clara cell
protein levels in shipyard workers. Trace Elem. Electroly. 17, 48-53, 2000 (IF
0,653)
3. Hałatek T., Opalska B., Swiercz, R., Palczyński, C., Górski, P., Rydzyński K.,
Bernard A. Glutaraldehyde inhalation exposure of rats: Effects on morphology of
the lungs and Clara cell protein and hyaluronic acid levels in BAL. Inhal. Toxicol.
15, 85-97, 2003 (IF 1,367)
4. Hałatek T., Wrońska-Nofer T., Gruchała J., Trzcinka-Ochocka M , Stetkiewicz J.,
and Rydzyński K. Pneumotoxic effects of welding fumes: cross-week evaluation
of Clara cell protein and manganese in blood of shipyard workers. Trace Elem.
Electroly. 21, 16-22, 2004 (IF 0,571)
5. Hałatek T., Gromadzińska J., Wąsowicz W., Rydzyński K. Serum Clara cell
protein and β2-microglobulin as a early markers of occupational exposure to nitric
oxides. Inhal. Toxicol. Inhal. Toxicol. 17, 87-97, 2005 (IF 1,886)
6. Hałatek T., Opalska B., Lao I., Stetkiewicz J., Rydzyński K. Pneumotoxicity of
dust from aluminium foundry and pure aluminina: comparative morphological,
and biomarkers study in rats. Int. J. Occup. Med. Environ. Health 18, 51-62, 2005
7. Halatek T., Sińczuk-Walczak H. Rydzyński K.: Prognostic significance of low
level serum Clara cells phosholipid-binding protein in aluminium neurotoxicity. J.
Inorg. Biochem. 99, 1904-1911, 2005 (IF 2,423)
2
8. Hałatek T., Opalska B., Rydzyński K., Bernard A. Pulmonary response to
Methylocyclopentadienyl Manganese Tricarbonyl treatment in rats: injury and
repair evaluation. Histol. Histopathol. 21, 1181-1192, 2006 (IF 2,102)
9. Halatek T., Sińczuk-Walczak H. Rydzyński K. Early neurotoxic effects of
inhalation exposure to aluminum and/or manganese assessed by serum levels of
phospholipid-binding Clara cells protein. J. Environ. Sci. Health, Part A 43, 11824, 2008 (IF 1,002)
10. Halatek T, Sinczuk-Walczak H, Rabieh S, Wasowicz W. Association between
occupational exposure to arsenic and neurological, respiratory and renal effects.
Toxicol Appl Pharmacol. 239, 193-9, 2009 (IF 3,359)
11. Halatek T, Lutz P, Krajnow A, Stetkiewicz J, Domaradzka K, Swiercz R,
Wasowicz W. Assessment of neurobehavioral and biochemical effects in rats
exposed to copper smelter dusts. J. Environ. Sci. Health, Part A. 46, 1-13, 2011 (IF
1,107)
b. Omówienie celu naukowego ww. prac i osiągniętych wyników wraz z
omówieniem ich ewentualnego wykorzystania:
Do wyboru tematu pracy habilitacyjnej, którego celem naukowym była ocena zastosowania
białka Clara (CC16) jako biomarkera w badaniu oddziaływania ksenobiotyków na
układ oddechowy skłoniły mnie następujące przesłanki:
Zawodowe przewlekłe narażenie inhalacyjne na glin i arsen w hutnictwie oraz mangan w
procesie spawania, może
powodować rozwój patologicznych zmian w tkance płucnej
manifestujących się zmianami czynnościowymi i morfologicznymi, zwłóknieniem płuc.
Wspólną cechą tych metali jest ich przedostawanie się poprzez barierę
krew/mózg do
centralnego układu nerwowego i indukcji zmian neurotoksycznych związanych z
wywoływanym stresem oksydacyjnym.
Ocenę narażenia zdrowia pracowników przeprowadza się na podstawie pomiarów stężeń
substancji chemicznych znajdujących się w powietrzu a także na podstawie biomarkerów
ekspozycji oraz stężeń ksenobiotyków w materiale biologicznym. Identyfikacja wczesnych
biomarkerów efektów krytycznych i ustalenie toksycznej dawki stanowi ważny składnik
badań nad szlakami metabolicznymi i mechanizmem działania tych wymienionych metali i
ma znaczenie w szacowaniu ryzyka zdrowotnego. Ocenia działania różnych związków
3
toksycznych i wynikających z tego skutków zdrowotnych, wymaga współpracy szeregu
dyscyplin naukowych oraz podjęcie dodatkowych badań medycznych, co jest szczególnie
niezbędne w odniesieniu do neurotoksyczności, układu immunologicznego czy toksycznych
oddziaływań występujących w układzie oddechowym.
Istnieje szereg udokumentowanych badań, w których wykazano, ze w układzie oddechowym
istotną rolę ochronną odgrywa białko z komórek Clara białka
(CC16) o właściwościach
immunosupresyjnych/przeciwzapalnych wydzielane z komórek oskrzelikowych Clara płuc.
Zakres zaplanowanych badań obejmował uzupełniające się doświadczenia na zwierzętach i
obserwację ludzi narażonych zawodowo na mangan i glin oraz arsen. Przeprowadzono
również badania ludzi narażonych na tlenki azotu w fabryce kwasu azotowego.
Celem doświadczeń na zwierzętach było także:
1. Ustalenie zmian morfologicznych w tkance płucnej szczura pod wpływem aldehydu
glutarowego w odniesieniu do zmian stężenia CC16 jako biomarkera płuc oraz
kwasu
hialuronowego (HA) w BALF jako markera stanu zapalnego i zmian w macierzy
międzykomórkowej płuc a także;
2.
Ustalenie
wpływu
metylocyklopentadienylo-trójkarbonylku
manganu
(MMT),
metaloorganicznego związku, stosowanego jako dodatek przeciwstukowy w paliwach, na
zmiany morfologiczne w tkance płucnej, w tym komórek Clara w oskrzelikach płuc oraz z
zastosowaniem oceny stężeń CC16 w BALF.
3. Ustalenie zmian morfologicznych w tkance płucnej szczura pod wpływem tlenku glinu
(Al2O3) i pyłu z Huty Aluminium zawierającego związki glinu w odniesieniu do zmian
stężenia CC16 w BALF i surowicy tych zwierząt;
4. Ocena działania różnych frakcji pyłów z Huty Miedzi na organizm szczura.
Przeprowadzenie analizy popłuczyn oskrzelikowo-pęcherzykowych (BALF), badanie zmian
biochemicznych, morfologii komórek, żywotności komórek i stężenia białka z komórek
Clara, (CC16) i patomorfologii płuc oraz zmian neurobehawioralnych szczurów;
oraz badania populacji narażonych w środowisku pracy;
5. Ustalenie skutków narażenia w układzie oddechowym i nerwowym ludzi narażonych
zawodowo w strefie oddychania na dymy spawalnicze zawierające mangan. W badaniach
uwzględniono również zmiany stężenia manganu we krwi i moczu w odniesieniu do stężenia
CC16 i HA w surowicy
4
6. Ustalenie skutków narażenia w układzie oddechowym i nerwowym ludzi narażonych
zawodowo na pyły i dymy zawierające glin w odlewni huty aluminium w strefie oddychania.
W badaniach uwzględniono również zmiany stężenia glinu w surowicy i moczu w odniesieniu
do stężenia CC16 i innych biomarkerów w surowicy (HA, MMP2, MMP9, MPO, ECP, IgE,
Fe)
7. Przeprowadzenie porównania skutków narażenia na pyły i dymy zawierające glin, mangan
i arsen na układ oddechowy i nerwowy u ludzi narażonych zawodowo na te metale w celu
ustalenia najczulszego biomarkera w surowicy w odniesieniu do zmian przedklinicznych ze
strony układu nerwowego z zastosowaniem czułych testów neurofizjologicznych
8. Przeprowadzenie badania skutków działania tlenków azotu (NOx) u pracowników
zakładów produkcji kwasu azotowego w odniesieniu do stężenia CC16 w surowicy, badań
spirograficzych. stanu czynnościowego płuc, badania statusu antyoksydacyjnego poprzez
pomiar aktywności peroksydazy glutationowej (GSH-Px), ceruloplazminy (Cp), dysmutazy
ponadtlenkowej (SOD), S-transferazy glutationowej oraz α-tokoferolu w erytrocytach i
substancji reagujących z kwasem tiobarbiturowym (TBARS) oraz badania zaburzeń funkcji
nerek poprzez ocenę stężeń β2-mikroglobuliny w surowicy i moczu.
9. Ustalenie czułości CC16 i innych biomarkerów w odniesieniu do wartości NDS, DSB i
innych normatywów higienicznych badanych ksenobiotyków i zanieczyszczeń powietrza.
Istotnym punktem mojego rozwoju naukowego było uzyskanie stypendium naukowego
w latach 1994-1995 w Zespole Toksykologii Przemysłowej i Medycyny Pracy UCL w
Brukseli, Belgia, kierowanym przez prof. R. Lauwerys’a. W Zespole tym pod kierunkiem
prof. A. Bernarda podjąłem się izolacji i oczyszczania białka z komórek Clara szczura, które
posłużyło do uzyskania specyficznego przeciwciała, dotychczas niedostępnego.
Otrzymanie specyficznego przeciwciała umożliwiło podjecie na modelu zwierzęcym
•
badań in vivo na szczurach
na różne związki o działaniu toksycznym na płuca t.j. glutaraldehyd, metylocyklopentadienylo
trójkarbonylek manganu (MMT), pyły z huty Aluminium i pył z huty Miedzi,
Moje zainteresowanie dotyczyło roli zmian stężeń CC16 w popłuczynach pęcherzykowooskrzelikowych (BALF) i określenie zależności między stężeniem aldehydu glutarowego
5
(GA) w powietrzu a rozwojem zmian prozapalnych i zwłóknieniowych w płucach szczurów.
Zwierzęta eksponowano na aldehyd glutarowy w stężeniach 0.1 i 0.4 mg/m3 przez 28 dni.
Wykonywano oznaczenia biomarkerów {białka z komórek Clara (CC16), kwasu
hialuronowego (HA) w BALF oraz morfologii płuc u szczurów po 24, 48 godzinach i 7
dniach od zakończenia narażenia. W przeprowadzonych badaniach wykazałem udział
komórek Clara i HA w prozapalnej odpowiedzi naprawczej i ich prawdopodobnej roli w
rozwoju zmian zwłóknieniowych płuc. Zmiany zwłóknieniowe w płucach szczurów
obserwowano w stężeniach GA nie przekraczających obowiązujących wartości NDS (Inhal.
Toxicol. 2003; 15: 85-97).
Celem
badań
eksperymentalnych
na
samicach
szczurów
w
narażeniu
na
metylocyklopentadienylo trójkarbonylek manganu, było określenie w badaniach
morfologicznych i przy zastosowaniu czułych biomarkerów, przebiegu uszkodzenia oraz
procesów naprawy w następstwie pojedynczego wstrzyknięcie i.p. w dawce 5 mg / kg MMT.
Zwierzęta usypiano w 12, 24, 48 godzin i 7 dni po podaniu. Pierwsze zmiany biochemiczne
12 h od podania MMT wykazało na zwiększenie aktywności GSH-S-transferazy (GST),
równocześnie obserwowano pierwsze zmiany morfologiczne – wakualizację i obrzęk
cytoplazmy w pneumocytach typu I. Po 24 h
zmiany w pneumocytach typy I były
najbardziej rozpowszechnione w obserwowano również zmienione komórki Clara z
rozszerzonymi ścianami gładkich błon retikulum endoplazmatycznego i wakuolizacja
cytoplazmy. Statystycznie istotny wzrost stężenia HA w BALF obserwowano po 24 i 48 h.
Po 48 h w badaniach immunocytochemicznych obserwowano w fazie mitozy podzielone
pneumocyty typu II i komórki Clara. W konkluzji stwierdzono, że uszkodzenia i procesy
naprawcze w komórkach nabłonka oskrzeli, zwłaszcza komórek Clara i typu pneumocytes II
może być odzwierciedlone przez CC16 i kwasu hialuronowego w BALF i surowicy.
Dynamika zmian stężenia tych biomarkerów wskazuje na zwiększoną przepuszczalność
naczyń włosowatych pęcherzyków i aktywności procesów zapalnych w przebiegu
uszkodzenia i procesów naprawczych płuc (Histol. Histopathol.2006; 21: 1181-1192).
Kolejne badania dotyczyły dynamiki zmian stężeń wybranych biomarkerów oraz oceny
działania pyłu zebranego w wydziale odlewni huty aluminium w rozwoju zmian
prozapalnych i zwłóknieniowych w płucach szczurów. Zwierzętom podawano dotchawiczo
pył z huty a dla badania porównawczego czystą aluminę (Al2O3) w dawce 20 mg, oceny
skutków dokonywano po 3, 6 i 9 miesiącach od instalacji. W BALF wykonywano oznaczenia
biomarkerów: CC16, HA, białka całkowitego, metaolproteineaz (MMP-2 i MMP-9). W
6
płucach oceniano aktywność S-transferazy glutationowej, wykonano badania morfologii płuc
oraz badano skład i ilości komórek izolowanych z BALF. W przeprowadzonych badaniach
wykazano silniejsze działanie prozapalne i w odróżnieniu do aluminy zwłókniające działanie
pyłu z Huty. Wykazano udział komórek Clara, HA i MMP-s w prozapalnej odpowiedzi
naprawczej. W badaniach morfologicznych stwierdzono bronchiolizację pęcherzyków płuc,
potwierdzając rolę procesów naprawczych w rozwoju zmian zwłóknieniowych płuc (Int. J.
Occup. Environ. Health 18, 51-62, 2005).
Kolejnym celem badań doświadczalnych na szczurach była ocena działania różnych frakcji
pyłów z Huty Miedzi. Samicom szczurów rasy Wistar podawano per os przez zgłębnik
różne frakcje pyłu miedzi: P-25 otrzymaną przez przepuszczenie pyłu przez sito 25 μm i P0.1 zawierającą pyły rozpuszczalne i ultra-drobne, nie-rozpuszczalne <100 nm pyłu ( PM).
Grupa kontrolna otrzymała sterylną sól fizjologiczną. Stwierdzono w badaniach spektrometrią
masową sprzężoną indukcyjnie (ICP-MS), że oba pyły zawierały wysokie stężenie As. Skutki
narażenia badano w dniu 1, 7 i 30 po podaniu, koncentrując się na analizie popłuczyn
oskrzelikowo-pęcherzykowych (BALF) (w tym biochemii, morfologii komórek, żywotności
komórek i stężenia białka z komórek Clara, CC16) i patomorfologii płuc. Wyniki badań
biochemicznych wykazały silne pro-zapalne działanie obu frakcji. W badaniach
morfologicznych po narażeniu na frakcje P-25 i P-0.1 wykazano wielo-ogniskowe nacieki w
pęcherzykach płuc. Po 30 dniach po podaniu przeprowadzono badania neurobehawioralne
szczurów. Zmiany behawioralne (labirynt promieniowy i test pasywnego unikania) wykazały
osłabienie pamięci w grupach zwierząt narażonych. Uzyskane wyniki wskazują, że obie
próbki pyłu z Huty Miedzi mogą powodować większe i mniejsze w natężeniu (P-25> P-0.1)
objawy ostrej reakcji zapalnej już 24 h po podaniu pyłów szczurom. Narażenie powoduje
spadek stężenia CC16 w BALF szczurów. Po miesiącu, ostry stan zapalny ustępował i
przekształcał się
w uporczywy stan zapalny o niskim natężeniu. Trwały stan zapalny
powodował indukcją neurobehawioralnych skutków prawdopodobnie poprzez zmiany w
"cholinergicznym
szlaku
przeciwzapalnym",
w
którym
acetylocholina
moduluje
neurotransmisję (J. Environ. Sci. Health, Part A. 2011, 46, 1-13).
Wprowadzenie do praktyki laboratoryjnej oceny stężeń białka z komórek Clara oskrzelików
płucnych jako biomarkera stanu i funkcji oskrzelików płuc pozwoliło na podjęcie szeregu prac
poświeconych problematyce:
•
monitoringu biologicznego skutków narażenia na inhalowane związki toksyczne.
7
Pierwsza wstępna praca z tego zakresu miała za cel uzasadnienie użyteczności i porównanie
stężeń w surowicy białka z komórek Clara (CC16) jako biomarkera pneumotoksycznego
działania w narażeniu na związki chemiczne występujące w środowisku bytowania (dym
tytoniowy u palących, byłych i biernych palaczy) i w narażeniu zawodowym na CS 2 i
dymy spawalnicze zawierające mangan. Stwierdzono ujemną zależność i wysoki
współczynnik korelacji stężeń CC16 i stężeń Mn w surowicy krwi (Polish J. Environ. Studies 8,
214-217, 1999).
Kolejne prace dotyczyły spawaczy stoczniowych narażonych na dymy spawalnicze (Mn) i
zastosowania białka z komórek Clara jako wczesnego biomarkera w indukowanch przez
dymy spawalnicze zaburzeniach funkcji układu oddechowego. Obserwowano obniżenie
stężenia CC16 w surowicy spawaczy narażonych przewlekle w stężeniach <1 mg Mn m3
Stwierdzono negatywną zależność stężeń CC16 i poziomem dymów spawalniczych,
wyrażony stężeniem Mn w powietrzu. Wykazano ponadto, że zmniejszona synteza i/lub
usunięcie CC16 z komórek Clara skutkowała negatywną zależnością CC16 z poziomem
stężeń Mn we krwi. Stwierdzono również, że u pracowników narażonych na stężenia dymów
spawalniczych przekraczające wartości > 1 mg Mn m3, działających drażniąco, CC16 może
służyć jako biomarker obwodowy oceny integralność bariery oskrzela/krew na co wskazuje
zwiększenie stężenia CC16 w surowicy, skorelowane dodatnio z poziomem Mn w powietrzu i
w moczu (Trace Elem. Electroly. 17, 48-53, 2000).
W dalszych badaniach spawaczy uwzględniono tygodniowy cykl zmiany pracowniczej
Oceniono stężenie manganu w powietrzu jako wskaźnika wielkości narażenia i w odniesieniu
do wartości do stężeń manganu we surowicy i moczu jako wskaźników narażenia i depozytu
narządowego. Oznaczano w surowicy stężenie CC16 i kwas hialuronowy jako wskaźnik
stanu zapalnego płuc. Równolegle przeprowadzono badania spirometryczne funkcji układu
oddechowego (FVC, FEV1, FEF50). Wykazano, że stężenia Mn we krwi u spawaczy
przekraczają istotnie częściej wartości 8 µg L-1. Stwierdziłem istotną statystycznie ujemną
korelacje pomiędzy stężeniem CC16 a stężeniem Mn przekraczającym ten zakres we krwi.
Ograniczenie drożności dróg oddechowych (FEV1/FVC < 70% oraz FEV1 < 80%)
stwierdzano u 11% spawaczy w końcu tygodnia pracy gdy po pierwszym dniu pracy (8
godz.) zmiany te obserwowano tylko u 7.4%. U tych osób stwierdzano obniżone stężenia
CC16 w surowicy krwi. Stwierdzone zaburzenia występowały u osób badanych narażenonych
na średnie stężenia Mn w powietrzu przekraczające wartości NDS (Mn 0,3 mg/m 3). (Trace
Elem. Electroly. 21, 16-22, 2004).
8
W następnym okresie mojej działalności przeprowadzono badania skutków działania
tlenków azotu (NOx) u pracowników zakładów produkcji kwasu azotowego. Stężenie
tlenków azotu nie przekraczało aktualnie przyjętych standardów NDS, stwierdzono jednak
epizodyczne pojawianie się pików NO2 i NO o stężeniach sięgających odpowiednio 263
mg/m3 i 632 mg/m3. Przeprowadzono badania pracowników zgodnie z cyklem tygodniowym
zmiany pracowniczej. Oznaczano w surowicy stężenie CC16 i HA jako wskaźnik stanu
zapalnego płuc. Oceniono stan czynnościowy płuc w badaniach spirograficzych. Równolegle
przeprowadzono badania statusu antyoksydacyjnego poprzez pomiar aktywności peroksydazy
glutationowej (GSH-Px), ceruloplazminy (Cp), dysmutazy ponadtlenkowej (SOD), Stransferazy glutationowej oraz α-tokoferolu w erytrocytach i substancji reagujacych z
kwasem tiobarbiturowym (TBARS). Przeprowadzono również badania zaburzeń funkcji
nerek poprzez ocenę stężeń β2-mikroglobuliny w surowicy i moczu. Wykazano, że stężenia
CC16 w surowicy
były najniższe u narażonych na NOx. Stwierdzono, że najczulszym
parametrem w ocenie narażenia na NOx jest badanie stężeń β2-mikroglobuliny w surowicy i
α-tokoferolu. Należy podkreślić, że obniżenie CC16 u badanych osób występowały przy
braku przekroczenia NDS ale przy przekroczeniu obowiązujących NDSCh (10 mg/m 3). W
podsumowaniu wyników uznano, że ocena stężeń CC16, β2-m w surowicy i α-tokoferolu
może być stosowana w biomonitoringu skutków toksycznego działania NOx (Inhal. Toxicol.
17, 87-97, 2005).
Z uwagi na wysoką czułość CC16 jako biomarkera pneumotoksycznych
oddziaływań na płuca oraz z faktu , że z danych piśmiennictwa najwcześniejsze skutki
narażenia na mangan i glin dotyczyły układu nerwowego w następnym okresie podjąłem
współprace z panią doc. H. Sinczuk-Walczak specjalistą neurologiem IMP. W
przeprowadzonych badaniach zastosowano badania wzrokowych potencjałów wywołanych
(WPW) oraz badania elektroencefalograficzne (EEG) oraz białko z komórek Clara jako
wczesny biomarker indukowanych przez inhalację dymów powstających na Wydziale
Odlewni Huty Aluminium.
Badania z tej serii przeprowadziłem obserwując zmiany w układzie oddechowym i
nerwowym pod wpływem narażenia na glin w stężeniach nie przekraczających aktualnie
(2004 r.) obowiązującego w Polsce normatywu higienicznego (2.0 mg Al2O3 m-3). Badaniami
objęto 50 wytapiaczy z Odlewni Aluminium. Przeprowadzono badania zespołu objawów
podmiotowych (OUN) i badania neurofizjologiczne: wzrokowych potencjałów wywołanych
(WPW) oraz badania elektroencefalograficzne (EEG). Dla oceny układu oddechowego
9
zastosowano białko z komórek Clara (CC16). Wykazano u narażonych wytapiaczy Al silną
ujemną zależność pomiędzy stężeniem glinu a stężeniem CC16 w surowicy Al-S
(p=0.006). Wykazano również, że nieprawidłowości WPW wskazujące na uszkodzenie
neuronu wzrokowego i zmiany w postaci zespołu objawów podmiotowych OUN dotyczą
przede wszystkim najmłodszych pracowników, o niskich stężeniach CC16 w surowicy
(<12µg L-1), stosunkowo wysokich stężeniach glinu w moczu 40 µg L -1 i stężeniach Al w
surowicy przekraczających 1.6 µg L-1 oraz stężeniach żelaza >110 mg dL-1 w surowicy. W
podsumowaniu wyników uznano, że wykonane badania potwierdzają hipotezę o konkurencji
pomiędzy CC16 z jonami Al-3 o miejsce wiązania z lipidami frakcji nabłonka płuc. Niskie
stężenie CC16 korelując z wzrostem stężenia Al w surowicy, może łączyć się z wzrostem
stężenia Al w ośrodkowym układzie nerwowym (J. Inorg. Biochem. 99, 1904-1911, 2005).
Istotną dla wyjaśnienia ochronnej roli białka z CC16 w warunkach stresu oksydacyjnego w
układzie oddechowym były badania wpływu inhalowanych dymów i pyłów przemysłowych
działających drażniąco na układ oddechowy. Celem pracy było zbadanie przedklinicznych
skutków narażenia na neurotoksyczne pyły i dymy zawierające aluminium i manganu
na układ nerwowy i ocena związku obserwowanych zmian
narażenia u
z biomarkerami skutków
pracowników huty aluminium i stoczniowców. Badania zależności między
skutkami neurologicznymi i ze strony układu oddechowego przeprowadzono u 50 hutników
odlewni huty aluminium i 59 stoczniowców i w odpowiednich grupach kontrolnych. U osób
ze stwierdzonymi w badaniach neurologicznych zmianami ze strony układu nerwowego
srednie wartości narażenia w powietrzu wynosiły dla hutników Al 0,35 mg m-3 oraz dla
spawaczy Mn 0,53 mg m-3. Wartości narażenia na Al nie przekraczały dopuszczalnych stężeń
NDS (2,5 mg/m3 dla frakcji inhalowanej i 1,2 mg/m3 dla frakcji respirabilnej) ale dla Mn
przekraczały prawie dwukrotnie (NDS - 0,3 mg/m3), jeszcze znaczniej uwzględniając
aktualny niemiecki indeks MAK 0,2 mg/m3 dla frakcji inhalowanej i dla frakcji respirabilnej
0,02 mg/m3. Oceniano stężenie CC16 w surowicy jako obwodowego markera funkcji
nabłonka oskrzelików płuc.
Najniższe stężenie CC16 w surowicy
stwierdzono u
pracowników wykazujących objawy subiektywne ze strony ośrodkowego układu nerwowego
(OUN) i zaburzenia neurofizjologiczne w ocenie EEG i wzrokowych potencjałów
wywołanych (WPW). Młodsi wiekiem pracownicy hutnictwa i spawacze, o krótszym stażu
pracy, mają większą częstość zmian ze strony WPW niż występuje to u pracowników
zatrudnionych w dłuższym okresie czasu. Podkliniczne objawy neurologiczne (WPW) i niski
poziom CC16 w surowicy, może być ułatwiać
internalizację jonów Al z lipidów frakcji
nabłonka płuc, które z kolei mogą ułatwiać jonom Al pokonanie bariery krew-mózg.U
10
spawaczy (Mn) wykazano, że zaburzenia w czynności bioelektrycznej mózgu widoczne w
EEG krzywej i zaburzeniach WPW wskazujących na uszkodzenie neuronów, stwierdzono
głównie u najmłodszych pracowników narażonych na stężenia Mn> 0,3 mg/m3 w powietrzu,
o najniższych CC16 stężeniach (<10 µg/L) w surowicy i z stężeniem Mn krwi powyżej 14
µg/L. Inhalacja indukuje zmniejszenie sekrecji/wyczerpanie puli CC16 upośledzając tym
samym ochronę przeciwzapalną płuc i zwiększając podatność na uszkodzenia związane ze
stresem oksydacyjnym (J Environ Sci Health Part A 43:118-24, 2008).
Z uwagi na pojawiające się doniesienia w literaturze o neurotoksycznym działaniu
arsenu postanowiłem przeprowadzić badania w Hucie Miedzi „Głogów”, w której w
procesie produkcji na różnych Wydziałach Huty występuje m.in. narażenie na arsen.
Postanowiłem wykorzystać zdobyte doświadczenia z oceny stężeń białka CC16 w surowicy
jako markera świadczącego o upośledzeniu ochrony płuc przed stresem oksydacyjnym w
narażeni inhalacyjnym w badaniu populacji spawaczy – narażonych na dymy spawalnicze
zawierające Mn i hutników Huty Aluminium narażonych na dymy zawierające glin.
Przeprowadzono badania skutków zawodowego narażenia w Hucie miedzi u 39 hutników
zatrudniony w różnych miejscach pracy i w grupie kontrolnej (n = 16). Badania obejmowały
lekarską ocenę neurologiczną, badania oparto o subiektywne objawy neurologiczne (SNS) i
testy neurofizjologiczne: wzrokowe potencjały wywołane (WPW), elektroneurograficzne
(EneG) i elektroencefalograficzne (EEG). Oceniano stężenie arsenu w powietrzu (As-P) i
moczu (As-M). Biochemiczne skutki narażenia oceniano z zastosowaniem biomarkerów:
CC16 jako biomarkera płuc i β2-microglobuliny (β2-M) w moczu i surowicy i białka
wiążącego retinol (RBP) jako markerów stanu nerek. Oznaczenia biomarkerów wykonano
czułą metodą lateksowo-immunologiczną. Stwierdzono, że stężenia arsenu w powietrzu na
stanowiskach pracy przekraczało około 2x normatyw higieniczny (TLV) (0,01 mg/m 3).
Zawartość ołowiu w powietrzu (Pb-P) nie przekroczyła TLV (0,05 mg/m 3). W badaniach
wykazano niskie poziomy CC16 w surowicy (12,1 µg/l) w grupie wykazujące zmiany w SNS
i WPW,
była to zarazem grupa o najkrótszym
stażu pracy (15 lat). Pracownicy ci
charakteryzowali się najwyższym stężeniem w moczu
nieznacznie
As-U (x a 39.0 µg/l), wartość ta
przekraczała stężenie 35 µg/l, wartości przyjętej przez niemiecki indeks
higieniczny BEI, jako dopuszczalne stężenie biologiczne. Co więcej, te efekty były
skojarzone ze zwiększonym statystycznie poziomem β2-M w moczu i surowicy oraz RBP w
moczu. W tej grupie pracowników, stężenie ołowiu we krwi wynosiło 22,4+/-8,6 µg/l a żelaza
FeS 113,2+/-29,0 mg/dl. Wyniki naszych badań wskazują na znaczenie ochronne CC16 w
11
narażeniu droga oddechową w Hucie Miedzi i potwierdzają doniesienia o roli arsenu w
inicjowaniu stresu oksydacyjnego zarówno w układzie nerwowym jak i w nerkach (Toxicol.
Appl. Pharmacol. 239:193-9, 2009).
•
w podsumowaniu
Badania przydatności oceny
białka z komórek Clara jako bomarkera stanu nabłonka
oskrzelików u szczurów przeprowadzano w warunkach ostrego, półostrego i przewlekłego
narażenia na różne związki chemiczne tj. MMT czy glutaraldehyd oraz pyły zbierane na
wydziałach odlewni hut glinu i miedzi. Po 24 h po podaniu MMT i.p. obserwowano
statystycznie zamienne obniżenie stężeń
CC16 w BALF zwierząt, potwierdzone
równocześnie w badaniach ultrastruktury zmianami morfologicznymi komórek Clara z
rozszerzonymi ścianami gładkich błon retikulum endoplazmatycznego i wakuolizacja
cytoplazmy. Wszystkie podawane związki oddziaływały pneumotoksycznie na płuca
przyczyniając do ostrej reakcji zapalnej się
i do spadku stężeń CC16 w BALF,
obserwowano także procesy naprawcze często w postaci zwłóknienia płuc. Stwierdzono
m.in. przekształcanie macierzy pozakomórkowej i wzrost stężenia kwasu hialuronowego w
BALF. Podsumowując badania skutków narażenia u szczurów i ocenę CC16 jako biomarkera,
można stwierdzić, że jest to wczesny biomarker pneumotoksycznych skutków działania
badanych związków i pyłów. Obniżenie poziomu białka CC16 w płynie wyścielającym
nabłonek płuc (ELF) osłabia ochronę przed stresem oksydacyjnym i ułatwia reakcją zapalną
przyczyniając
się do rozwoju szeregu patologicznych następstw przewlekłego stanu
zapalnego (w tym także, jak pośrednio stwierdzono, ze skutkami neurobehawioralnymi po
podaniu pyłu z huty miedzi).
Zastosowanie CC16 jako biomarkera pneumotoksycznych skutków działania badanych
związków i pyłów u ludzi w pełni potwierdza jego użyteczność. Upośledzenie ochrony przed
stresem oksydacyjnym i obniżanie stężeń CC16 w surowicy obserwowano w narażeniu na
tlenki azotu w przemyśle produkcji kwasu azotowego w warunkach nie przekroczenia NDS,
ale w obecności kilku pików wysokich stężeń tych gazów.
Równocześnie stwierdzono
obniżanie stężeń alfa-tokoferolu, wychwytywacza wolnych rodników i wzrostu stężenia β2 –
mikroglobuliny w surowicy świadczące o upośledzeniu funkcji kłębuszków nerekowych.
12
W badaniu spawaczy stoczniowych i hutników z odlewni aluminium oraz z huty miedzi
stwierdzono obecność przedklinicznych zmian w układzie nerwowym. Najwcześniej w
odniesieniu do stażu obserwowano
nieprawidłowe wyniki testów neurofizjologicznych,
WPW, EEG wraz z ENeG, szczególnie u młodych pracowników niedostatecznie
zaadoptowanych do warunków pracy w narażeniu. U tych pracowników stwierdzono
najsilniejszy spadek stężeń CC16 w surowicy w porównaniu do innych narażonych. Trzeba
zaznaczyć, że obserwowane zmiany występowały gdy wartości stężeń Al w powietrzu nie
przekraczały normatywu higienicznego, NDS. Należy również podkreślić, że badania
wykazały że czułość CC16 jako biomarkera może być przydatna dla wykazania zmian
zarówno w układzie oddechowym, nerwowym jak i w nerkach. Badania potwierdziły także,
że czułe testy neurofizjologicznego mogą być wykorzystane do wykrywania wczesnych
neurotoksycznuch skutków działania narażenia inhalacyjnego na niskie stężenia aluminium,
manganu oraz arsenu, które wywołują równocześnie wyczerpanie puli i / lub obniżenie
wydzielanie CC16 prowadzące do osłabienia ochrony przeciwzapalnej funkcji płuc.
5. Omówienie pozostałych osiągnięć naukowo badawczych
Omówionym powyżej cyklem 11 publikacji wybranych jako podstawa do ubiegania się o
stopień doktora habilitowanego (łączna wartość IF 14,465 i 165 punktów KBN/ MNiSW) jest
częścią mojego dorobku naukowego w latach 1976-2011. Mój dorobek obejmuje 45 prac
naukowych (łączna wartość IF 28,632, KBN/MNiSW 365). Ogólnie opublikowałem 42 prac
angielskojęzycznych. W 28 pracach jestem pierwszym autorem. Publikacje, w których jestem
autorem/współautorem były cytowane 199 razy (bez autocytowań). Ponadto na zjazdach i
sympozjach naukowych krajowych i zagranicznych przedstawiłem jako autor lub współautor
68 doniesień naukowych. W 46 prezentacjach byłem pierwszym autorem, 10 referatów
przedstawiłem w sesjach referatowych, w tym 3 na konferencjach międzynarodowych w
języku angielskim. Indeks cytowań Hirscha, index h – 6 (Scopus) oraz 7 (Web of Science).
a. Działalność naukowo-badawcza przed uzyskaniem stopnia doktora
W 1974 roku rozpocząłem pracę w Zakładzie Biochemii Instytutu Medycyny Pracy w
Łodzi na stanowisku asystenta. W roku 1977 zostałem przeniesiony na etat starszego
13
asystenta w Zakładzie Biochemii. Podczas mojej pracy zajmowałem się głównie badaniem
biologicznych skutków narażenia na metale w środowisku pracy i w środowisku komunalnym
oraz w modelach zwierzęcych.
W pierwszym okresie pracy naukowej moje badania ogniskowały się na:
•
ocenie skutków narażenia na kadm i oznaczaniu metalotioneiny oraz metali
endogennych miedzi i cynku w badaniach eksperymentalnych na szczurach.
Uzyskane wyniki opublikowano w czterech pracach oryginalnych ("Industrial and
Environmental Xenobiotic Metabolism and Pharmacokinetics of Organic Chemicals and
Metals". Eds.: Gut I., Cikrt M., Plaa G.L. Springer Verlag; Berlin, Heidelberg, New York
1981 p. 59-67; Ecotoxicol. Environ. Safety 18, 268-276, 1989; Cu, Zn, and Cd in rat kidney
and liver. In.: The Metabolism of Minerals and Trace Elements in Human Diseases. Eds.:
Abdulla M. et al., Smith-Gordon and Co. Ltd., 1989, 253-256; J. Trace Elem. Exp. Med. 3,
91-109, 1990). W pracach tych wykazano zaburzenia metabolizmu Cu i Zn w ustroju szczura
manifestujące się zróżnicowaną dynamiką ich wydalania w zależności od depozytu
narządowego kadmu w narządach krytycznych nerkach i wątrobie. Uzyskane dane pozwoliły
przygotować i obronić z wyróżnieniem pracę doktorską pt. „Zaburzenia metabolizmu
metali endogennych Cu i Zn w ustroju szczura pod wpływem kadmu” (Annales
Academiae Medicae Lodzensis 33, NOS 11-2: 89-92, 1992). Jednym z istotnych celów
mojej
pracy
doktorskiej,
było
poszukiwanie
najwcześniejszych
wskaźników
nefrotoksycznego działania kadmu. Takim parametrem okazało się wzmożone wydalanie z
moczem miedzi i białek niskocząsteczkowych wiążących kadm (CdNB). Wykazano także że
zmiany stęzeń cynku w wątrobie i krwi oraz miedzi w nerkach występują pod wpływem
kadmu wówczas, gdy stężenie tych metali w niewielkim stopniu przekracza stężenie
fizjologiczne. Stężenie kadmu powodujące ten efekt w wątrobie wynosi ok.10 µg/g a dla
nerki ok. 7 µg/g tkanki.
Badania te pozwoliły zaproponować wprowadzenie oznaczania Cd związanej z białkami
niskoczasteczkowymi w moczu jako bimarkera funkcji nerek u ludzi narażonych
zawodowo na kadm (Studia Mat. Monogr. IMP Łódź 34, 159-170, 1989).
14
W następnym okresie mojej działalności naukowej podjąłem się wprowadzenia do praktyki
laboratoryjnej w Zakładzie Biochemii IMP
•
lateksowo-immunologicznej metody (LIA) oznaczania białek niskocząsteczkowych
(Med. Pr. 42, 77-88, 1991)
Zastosowanie bardzo czułej i specyficznej metody LIA pozwoliło na podjęcie badań nad
•
monitoringiem biologicznym narażenia na kadm
z wykorzystaniem szeregu biomarkerów nefrotoksyczności;
niskocząsteczkowych - białek wiążących retinol (RBP) i
albuminy oraz białek
β2-mikroglobuliny (β2M) w
badaniach populacji generalnej i populacjach narażonych. Badania umożliwiły okreslenie
górnego zakresu poziomu normalnego RBP i β2M w moczu populacji generalnej i określenie
tych wartości na poziomie 300 µg/l dla polskiej populacji (Med. Pr. 42, 161-167, 1991)..
Ocene białek niskocząsteczkowych - białek wiążących retinol (RBP) i β2-mikroglobuliny
(β2M) wykorzystano w wielu badaniach poświęconych nefrotoksycznemu działaniu kadmu
(In: Occupational Health in the Chemical Industry. Proceedings of 17 Medichem Conference.
Kraków, 26-29 September 1989, Kopenhaga, WHO 1990, pp. 160-165; In.: Cadmium in the
Human Environment: Toxicity and Cancerogenecity. Eds.: Nordberg G.F., Herber R.F.M.,
Alessio L. Lyon, International Agency for Research on Cancer 1992, 118: 19-24; Pol. Tyg.
Lek. 48, 404-406, 1993; Int. J. Occup. Med. Environ. Health 7, 345-353, 1994; Int. J. Occup
Med. Environ. Health 15,(4), 393-399, 2002; Int. Arch. Occup. Environ. Health 75, 101-106,
2002; Environ. Res. 95, 143-150, 2004).
b. działalność naukowo-badawcza po uzyskaniu stopnia doktora (niezwiązana z
tematyką habilitacyjną)
Po uzyskaniu stopnia doktora brałem udział jako wykonawca lub kierowałem projektami
finansowanymi przez KBN oraz Unię Europejską. Uczestniczyłem jako główny wykonawca i
organizator badań terenowych i doświadczeń na zwierzętach w realizacji tematu:
VPR/2000/00792/UE
pt. „Procesy alergiczne i zapalne wywoływane działaniem pyłów
środowiskowych- europejskie badanie przekrojowe (RAIAP)” w latach 2001-2004.
15
Założeniem projektu była ocena roli cząstek zawieszonych w
powietrzu otoczenia,
powodujących miejscowe zapalenie w drogach oddechowych oraz indukcję i aktywizację
alergii układu oddechowego, w celu zrozumienia podstawowych mechanizmów ich udziału w
rozwoju tych chorób. Europejski wymiar badań był niezbędny z powodu różnic regionalnych
w występowaniu chorób i źródeł pyłu zawieszonego. Powiększona wiedza na temat skutków
zdrowotnych oddziaływania tych cząstek stanowić może podstawę dla wyboru strategii
prewencyjnych, a tym samym może przyczynić się do poprawy jakości życia i zdrowia
mieszkańców miast europejskich.
Celem badań naszego zespołu było: pobieranie
reprezentatywnych frakcji cząstek pyłu
zawieszonego powietrzu w Łodzi (Polska) tak jak w Amsterdamie (Holandia), Rzym
(Włochy), Oslo (Norwegia) i z wybrzeża holenderskiego jako tła, za pomocą identycznej
metody pobrania prób, ocena potencjału zapalnego zebranych próbek pyłu w badaniach na
gryzoniach w warunkach in vivo modelu stanu zapalnego. Uzyskane wyniki opublikowano.
(Inhal Toxicol. 2006, 18: 333-46; Journal of Environmental Science and Health, Part A:
Toxic/Hazardous Substances and Environmental Engineering 2011, 46(13):1469-148)1
c. Prace poglądowe:
Przygotowałem dokumentację poglądową dotyczącą Niklu. Hałatek T. Nikiel i jego związki.
Dokumentacja proponowanych wartości dopuszczalnych poziomów narażenia zawodowego.
Zakres i częstotliwość badań wstępnych i okresowych, przeciwwskazania do zatrudnienia.
Podstawy i Metody Oceny Środowiska Pracy 1997, 15:75-147
d. Informacje dodatkowe:
Recenzowałem prace skierowane do druku w czasopismach o zasięgu
międzynarodowym: Am J Ind Med -1, Biomarkers – 3, Ecotox Environ Safe – 1, Environ
Res -1, J Occup Environ Med -1, Toxicol Lett -1.
Udział w projektach badawczych finansowanych ze środków budżetowych na naukę
(numery projektów i charakter udziału przy realizacji projektu)
16
Granty finansowane przez KBN:
PB- 3459/BP01/2007/33 „Ocena neurotoksycznego oddziaływania inhalowanych pyłów u
pracowników huty miedzi i w badaniach doświadczalnych w narażeniu na pyły frakcji
wdychanej oraz ultra drobno cząsteczkowej”. - Kierownik projektu. 2007
4 PO5D 031 12 „Białko komórek Clara jako biomarker działania toksycznego na układ
oddechowy przy narażeniu na dymy spawalnicze”. - Kierownik projektu. 1999
4 PO5D 033 18 „Ocena skutków narażenia w przemyśle produkcji aluminium na układ
oddechowy”. - Kierownik projektu. 2003 (ocena wykonania KBN – znakomite)
4 PO5D 008 16 „Poszukiwanie wczesnych biomarkerów skutków narażenia układu
oddechowego na aldehyd glutarowy”. - Główny wykonawca 2000
0687PO5D 057 28 „Ocena działania inhalacyjnego benzalkonium u szczurów, poszukiwanie
wczesnych markerów narażenia”.- Główny wykonawca
0727PO5D 2000/18 „Ocena zależności dawka-efekt oraz dawka-odpowiedź dla wczesnych
markerów nefrotoksyczności w warunkach narażenia w środowisku pracy”. -Główny
wykonawca
0718PO5D 2000/18 „Ocena wpływu przewlekłego narażenia na kadm na czynność nerek”. Główny wykonawca
2PO5D 068 28 „Ocena wpływu przewlekłego środowiskowego narażenia na kadm na gęstość
kości”. - Wykonawca projektu
Udział w zadaniach realizowanych w ramach programu wieloletniego „Bezpieczeństwo i
ochrona zdrowia człowieka w środowisku pracy”
SPR 04.10.14. „Badania wczesnych skutków działania toksycznego na układ oddechowy z
wykorzystaniem biomarkerów i oceny równowagi oksydacyjnej”. - Kierownik projektu.
SPR 04.10.2. „ Ocena prognostycznej wartości badań z dziedziny monitoringu biologicznego
w narażeniu zawodowym na kadm”. Wykonawca projektu.
Kierowałem 11 tematami finansowanymi z funduszu na działalność statutową IMP.
17
18