Journal of Occupational Medicine and Toxicology (London, England), 2006; 1: 10-10 (más artículos en esta revista)

Pulmonar efectos de la exposición al aire granero de cerdo

BioMed Central
Chandrashekhar Charavaryamath (c.chandru @ usask.ca) [1], Baljit Singh (baljit.singh @ usask.ca) [1]
[1] Departamento de Veterinaria y Ciencias Biomédicas Grupo de Investigación en Inmunología, Universidad de Saskatchewan, Saskatoon, SK S7N 5B4, Canadá

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Resumen

La producción porcina ha experimentado una rápida transformación de propiedad de la familia a una operación a gran escala empresa industrial. Dado que el aumento de número de cerdos se crían en gran escala se limita a los edificios, algunos de los trabajadores de granja porcina puede ser empleado para trabajar ocho horas al día. Cerdo granero de los trabajadores sufren mayor incidencia de problemas de flujo de aire y la inflamación pulmonar, que se atribuye a la alta intensidad y la interrupción de la exposición a aire cerdo granero. El aire en estos graneros contiene gases, polvo, microbios y endotoxina con endotoxina ser los principales sospechosos como la causa de la disfunción pulmonar. Esta revisión trata de describir el estado actual del conocimiento de la incidencia y los mecanismos de disfunción pulmonar después de la exposición al aire granero.

El cambio de rostro de la industria porcina en Canadá

Canadá se encuentra entre los cinco principales exportadores de carne de cerdo del mundo, con un total de exportación de carne de cerdo de 970000 toneladas en el año 2004, lo que se traduce en los cobros en efectivo de $ 4,2 mil millones en el año 2004 que representa un aumento del 25% durante todo el año 2003. En 2005, Canadá tenía 14,9 millones de cerdos lo que representa un aumento del 1,7% respecto al año anterior y la exportación de carne de cerdo se espera que crezca un 2% [1, 2]. Actualmente, el sector porcino representa el 30% del total de los envíos de ganado y el 10% de todos los cobros en efectivo granja de Canadá en economía agrícola. Además, cría de cerdos ha proporcionado empleo a 10790 personas en Canadá [3]. Por lo tanto, la producción porcina es un componente importante de Canadá de economía agrícola. Aunque el número de cerdos ha aumentado, pero el número de explotaciones ha mostrado un descenso para indicar un número menor de personas están trabajando ya los cambios en las explotaciones agrícolas. Ahora un día, los pequeños familia operado explotaciones porcinas están haciendo camino para grandes instalaciones donde miles de cerdos se crían en una sola instalación [4]. Las grandes operaciones de producción porcina requieren muchos trabajadores a tiempo completo que trabajan 8 horas / día y 5 días a la semana y, por tanto, la experiencia de alta intensidad interrumpido la exposición a la granja de aire [5, 6]. Sin embargo, todavía muchos trabajadores pueden trabajar sólo unas horas todos los días dentro de una granja de cerdos. El granero del aire es muy compleja y contiene polvo orgánico, materiales vegetales (granos de polen, se alimentan de granos, heno y silaje), materiales de origen animal (caspa de la peste porcina, el pelo, la orina y las proteínas de cerdo), componentes microbianos (ácaro o sus partes, las bacterias, endotoxina, (1-3) β-D-glucano y esporas de hongos) y una serie de gases como el amoníaco, dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno y metano [7 - 9]. Por lo tanto, aunque parecen modernas granjas limpias, el aire dentro de estos graneros aún lleva las moléculas tóxicas que son perjudiciales para los trabajadores [10].

Los síntomas clínicos

La exposición a las moléculas tóxicas en el granero del aire es un factor de riesgo para el desarrollo de síntomas respiratorios crónicos y disfunción pulmonar [11]. Las enfermedades respiratorias en la agricultura son los agricultores una de las primeras reconoció los riesgos profesionales [12]. Entre los trabajadores agrícolas, los agricultores informe de la peste porcina mayor prevalencia de síntomas respiratorios ocupacionales que en otros agricultores [13]. Los trabajadores expuestos informe significativamente mayor frecuencia de síntomas respiratorios, enfermedades del pecho, el frío y la neumonía [7, 14]. La severidad de los síntomas respiratorios en los trabajadores aumenta durante el invierno debido a la reducción de la ventilación y está también relacionada con el número de horas de trabajo [15].

Estudios anteriores han registrado reducciones en las tasas de flujo expirado en el granero de trabajadores [11] [16 - 19]. Además, granero trabajadores también muestran una mayor respuesta de las vías respiratorias y la inflamación de vía aérea [20, 21]. La longitudinal disminución de la función pulmonar en los cerdos granero trabajadores se ha vinculado a contaminantes atmosféricos [22] y una relación dosis-respuesta entre la disminución de la función pulmonar y la endotoxina y los niveles de amoníaco en el granero del aire [17]. La exposición a la granja orgánica de polvo provoca la inflamación de vía aérea y una mayor resistencia a las vías respiratorias, tanto en los seres humanos y modelos animales, aparte de contribuir a la exacerbación de asma [23 - 27]. Estas observaciones muestran que el granero del aire contiene moléculas tóxicas que induce disfunción de pulmón en trabajadores de granja de cerdos.

Efectos de la sola exposición aguda a la granja porcina del aire: los estudios humanos

Para comprender mejor los efectos negativos de la exposición a la peste porcina granero del aire, muchos investigadores han puesto de manifiesto ingenuo, voluntarios sanos a la granja porcina del aire durante un corto período de tiempo (2-5 horas, una vez). En este estudio se imita el modelo de pulmón respuesta de los nuevos trabajadores después de la primera exposición a la granja porcina del aire. Solo dos y cinco horas de exposición de los ingenuos, los voluntarios sanos a la peste porcina granero del aire se muestra para inducir la respuesta bronquial [28], fiebre, malestar y somnolencia [21]. En todo el cambio el cambio en la función pulmonar durante la exposición es un importante predictor de cambios longitudinales en la función pulmonar en los trabajadores la peste porcina confinamiento [29]. Además, un 75 veces mayor en los neutrófilos, de dos y tres veces mayor en las células mononucleares y un aumento significativo de eosinófilos, fibronectina y niveles de albúmina en el lavado broncoalveolar (BALF) [21] y los niveles de IL-1 β, IL-1 antagonista del receptor de IL-6 y TNF-α aumentó en el suero de los voluntarios expuestos ingenuo. Los cambios en la IL-1 antagonista de los receptores de los niveles de correlación con los cambios en el VEF1, la respuesta bronquial, la temperatura oral y de glóbulos blancos, mientras que la IL-1 β correlacionados con los niveles de temperatura oral [30]. Además, se demuestra que, de una sola exposición al aire granero también causó engrosamiento de la mucosa nasal, aumento del número de neutrófilos en el lavado nasal y BALF, el aumento del número de macrófagos, linfocitos, eosinófilos y los niveles de IL-8 en la BALF [31 , 10]. Curiosamente, los niveles de IL-8, un potente chemoattractant para neutrófilos, correlacionado con aumento de neutrófilos en el líquido de lavado nasal [31]. Es evidente que la sola exposición al aire granero puede activar una reacción inflamatoria en los pulmones humanos.

Animal exposición estudios

Aunque los datos de estudios con voluntarios humanos ha demostrado la inducción de inflamación pulmonar tras la exposición al granero del aire, los estudios en animales son imprescindibles para comprender mejor celular y molecular los cambios. Hasta la fecha, ha habido muy pocos estudios con animales modelo para asignar los mecanismos de granero de aire inducida por disfunción pulmonar. Por ejemplo, los conejos y cobayas mantenido durante 12 meses en un vivero productor de unidad mostró difuso histiocítico neumonía intersticial, hiperplasia epitelial y metaplasia de traqueal y nasal turbinates, que se subdivide la mucosa infiltración de células plasmáticas y heterophils [32]. Curiosamente, la sangre de estos animales de ensayo que figuran en suero precipitins para extraer el polvo de la construcción de la peste porcina confinamiento [32].

Para imitar el calendario de trabajo en granjas de cerdos moderna, expuestos Sprague-Dawley, las ratas a cerdo granero del aire por un período de 8 horas / día durante un día, 5 días o 20 días. Las exposiciones se vieron interrumpidas durante 2 días después de cada 5 días de 8 horas / días de exposición y las ratas se mantuvieron en el aire limpio durante esta interrupción. Las ratas expuestas a la granja porcina de aire para uno o cinco veces, se observó aumento en las vías respiratorias en comparación con hiperreactividad de los que están expuestos 20 veces o controles. Pulmones de los tres grupos expuestos (uno, cinco y 20 días) se inflaman con el reclutamiento de neutrófilos y eosinófilos en cinco días y 20 grupos expuestos. [33]. Estas respuestas son similares a los observados en voluntarios humanos expuestos a aire el granero de 3-5 horas [28, 34, 35]. Curiosamente, la reactividad de las vías respiratorias en ratas después de 20 exposiciones no fue diferente en comparación con los controles para sugerir adaptación fisiológica a la granja de cerdos aire. Del mismo modo, tras exposición única a la granero del aire, la peste porcina agricultores sólo muestran pequeñas alteraciones en comparación con ingenuos voluntarios que sugiere la adaptación [36, 37]. Es posible que la adaptación a modelos animales pueden ser inducidos siguientes exposiciones cortas mas de 8 horas.

Dado que hemos encontrado altas concentraciones de endotoxina en el granero del aire, puede ser protagonista central en la iniciación de la inflamación pulmonar en los animales expuestos. Estos datos muestran que la rata de pulmón respuestas al granero del aire son similares a las de los seres humanos y ratas que puede ser un modelo fiable para simular la disfunción pulmonar en los seres humanos tras la exposición al aire granero [33].

Los estudios in vitro sobre los efectos de la peste porcina granero polvo

Varios investigadores han demostrado el potencial inflamatorio de la peste porcina granero de polvo o aire en muchos experimentos in vitro [38 - 40]. Estos estudios in vitro son una valiosa herramienta para comprender los efectos de la peste porcina granero de aire o polvo en una variedad de células pulmonares. Estos estudios proporcionan una oportunidad para el control de diversas variables para facilitar la identificación de celulares y moleculares que regulan las vías de respuesta a la peste porcina granero del aire. Cerdo polvo induce la liberación de IL-8 en humano normal las células del epitelio bronquial, humanos carcinoma pulmonar de células epiteliales línea (A549) y en los macrófagos alveolares humanos [38]. Cerdo polvo es casi tan potente como lipopolisacáridos en la estimulación de liberación de citoquinas de macrófagos alveolares in vitro [39]. Los datos recientes muestran que la peste porcina granero de polvo se activa la proteína quinasa C para inducir la secreción de IL-8 e IL-6 de las vías respiratorias células epiteliales y promueve la adherencia de los linfocitos a través de upregulation de ICAM-1 [40, 41]. Cerdo granero de polvo también pueden activar directamente los linfocitos T [42]. Estos datos muestran importancia de realizar los estudios in vitro, junto con humanos y animales experimentales más investigaciones para nuestra comprensión de las respuestas a pulmón de cerdo granero del aire.

Conclusión y futuros estudios

Los datos de animales y estudios humanos muestran que el granero del aire pueden provocar una disfunción pulmonar. Datos recientes de estudios con animales y de los estudios in vitro han empezado a dilucidar los mecanismos de disfunción pulmonar inducida tras la exposición al aire granero. Sin embargo, muchas preguntas quedan sin respuesta. Una de las cuestiones centrales se refiere a precisión y contribuciones relativas de las diversas moléculas tóxicas en el granero del aire a la disfunción pulmonar. La endotoxina es el principal agente tóxico en el granero del aire. El papel de endotoxina en el granero de aire inducida por disfunción pulmonar puede evaluarse mediante el uso de ratones que carecen de un funcional Toll-like receptor-4. En segundo lugar lógico es experimentar la física y la caracterización bioquímica de las partículas de polvo en el granero del aire. En concreto, necesitamos saber si el granero del aire contiene partículas de polvo que son menos de 100 nm de tamaño debido a las partículas de este tamaño se cree que provocan una fuerte respuesta cardiopulmonar [43, 44]. La caracterización bioquímica de las partículas pondría de manifiesto si las partículas se utilizan como caballo de Troya para llevar endotoxinas y otras moléculas tóxicas en los pulmones.

Conflicto de intereses

Los autores declaran que no tienen intereses en competencia.

Autores de las contribuciones

Tanto los autores contribuyeron igualmente en la preparación de esta revisión.

Agradecimientos

El trabajo realizado por los autores con el apoyo de laboratorio a través de subvenciones de Saskatchewan Lung Association y Ciencias Naturales e Ingeniería de Investigación de Canadá a Singh Dr. Dr Charavaryamath cuenta con el apoyo a través de Mérito de Becas de Postgrado de la Universidad de Saskatchewan (2002-2004) y una beca de la CIHR Estratégico Programa de Capacitación en Salud Pública y el Ecosistema Agrícola Rural (PHARE) y los Institutos asociados entre ellos el Instituto de Investigaciones sobre el Cáncer, Instituto de Respiratoria y Circulatoria Salud, Instituto de Infección e Inmunidad, Instituto de Población y Salud Pública y la Universidad de Saskatchewan. Lamentamos que, debido a las limitaciones de espacio no podemos han citado unos dignos publicaciones.