Untersuchungen von Befeuchterwasser und anderen Materialproben mit zwei verschiedenen Endotoxinmessverfahren

Status:

abgeschlossen 12/2005

Zielsetzung:

Endotoxine sind Bestandteile der Zellwand von Bakterien. Sie können bei Menschen abhängig von der Konzentration in der Luft akute Symptome eines "Inhalationsfiebers" auslösen, z. B. Husten, Fieber, Muskel- und Gliederschmerzen. Ist man Endotoxinen über längere Zeiträume ausgesetzt, kann es zu chronischer Bronchitis kommen. Die beim Umgang mit besiedelten Materialien entstehenden Aerosole können Endotoxine enthalten. In der Textilindustrie werden viele Naturfasern verarbeitet, die entsprechend belastet sein können. Ebenso können Endotoxine als Aerosole aus bakteriell besiedeltem Wasser freigesetzt werden. Viele Betriebe in der Textilindustrie sind aus produktionstechnischen Gründen mit Raumlufttechnischen Anlagen (RLTA) ausgestattet. Das Befeuchterwasser solcher Anlagen stellt ebenfalls eine mögliche Endotoxinquelle dar.

Zur Bestimmung des Gehaltes an Endotoxinen in Lösungen (hier Befeuchterwasser aus raumlufttechnischen Anlagen von Textilbetrieben) wird als Standardverfahren der Limulus-Amoebocyten-Lysat-Test (LAL) eingesetzt. Als Alternative hierzu wurde in den letzten Jahren zunehmend auch der In-vitro-Pyrogen-Test (IPT) angeboten. Im mikrobiologischen Labor des Berufsgenossenschaftlichen Instituts für Arbeitsschutz - BGIA kommt der LAL-Test, in der Abteilung Immunologie des Berufsgenossenschaftlichen Instituts für Arbeitsmedizin - BGFA der IPT-Test zum Einsatz. Das Ziel des vorliegenden Projektes war es, die Eignung der beiden Testverfahren zur Untersuchung entsprechender Proben zu vergleichen und ggf. eine Korrelation der Ergebnisse aufzuzeigen.

Aktivitäten/Methoden:

Teilproben derselben Befeuchterwässer wurden mit beiden Verfahren untersucht, um Aussagen zur Vergleichbarkeit der beiden Messverfahren zur Bestimmung des Endotoxingehaltes solcher Proben treffen zu können. Weiterhin wurde anhand dieser Daten die Korrelation der jeweils als Ergebnis bestimmten Messgrößen (LAL-Test: Endotoxin-Einheiten, engl. units/ml Lösung, IPT: IL 1 oder IL 6 [pg/ml]) geprüft. Teilproben anderer Materialien (z. B. Beflockungsmaterial für Schutzhandschuhe, Allergietestlösungen) wurden ebenfalls mit beiden Verfahren untersucht, um zu prüfen, inwiefern die beiden Testverfahren auch hierfür geeignet sind.

Die Befeuchterwasserproben wurden von autorisierten Mitarbeitern der Textil- und Bekleidungs-Berufsgenossenschaft (TBBG) in den ausgewählten Betrieben entnommen und gekühlt (4 °C) innerhalb von 24 Stunden an die beiden Labore zur jeweiligen Untersuchung geschickt.

Im BGIA wurde der LAL-Test als chromogen-kinetischer Test eingesetzt. Die Reaktionsgeschwindigkeit im Test ist abhängig vom Endotoxingehalt der Probe, vom pH-Wert und von der Temperatur der Reaktionslösung. Das Testprinzip beruht darauf, dass durch eine Enzymreaktion aus einem farblosen Substrat im Testansatz ein gelber Farbstoff gebildet wird, dessen Gehalt mit einem optischen Nachweisverfahren (Photometrie) bestimmt werden kann. Die Geschwindigkeit der Farbstoffbildung ist direkt proportional zur Menge des in der Lösung vorhandenen Endotoxins. Die Angabe des Ergebnisses erfolgt in Endotoxin-Einheiten (EU).

Für den IP-Test wird hingegen menschliches Blut als Testgrundlage verwendet. Das Messprinzip beruht hier auf dem Nachweis von Zytokinen, die nach mehrstündiger Inkubation von menschlichem Vollblut mit der pyrogenhaltigen Probe freigesetzt werden. Im Test gemessen werden Interleukin(IL)-6 bzw. Interleukin(IL)-1 beta. Der Vollbluttest (IPT) ermöglicht somit eine Aussage über die Eigenschaft der untersuchten Probe, eine Freisetzung fieberauslösender Substanzen zu bewirken.

Ergebnisse:

Auslöser für die durchgeführten Untersuchungen war das Bestreben, zur Bestimmung des Endotoxingehaltes in entsprechenden Proben zukünftig eventuell ausschließlich das IPT-Verfahren anstelle des bisher als Standardverfahren verwendeten LAL-Verfahrens zu verwenden. Um in eine Datenauswertung ggf. auch Ergebnisse aus früheren Untersuchungen einbeziehen zu können, war es erforderlich zu wissen, in welchem Zusammenhang Ergebnisse, die an ein und derselben Probe mit beiden Verfahren ermittelt wurden, stehen. Ein direkter Vergleich der jeweiligen Untersuchungsergebnisse ist nicht möglich. Mit beiden Verfahren wurde jedoch ggf. derselbe Trend aufgezeigt, d. h. niedrige oder hohe Konzentrationen an fieberauslösenden Substanzen wurden mit beiden Verfahren erfasst, sofern die untersuchten Lösungen keine Störstoffe enthielten, die das photometrische Auswerteverfahren beim LAL-Test negativ beeinflussten.

Für die Untersuchung von Materialproben ist der IPT-Test besser geeignet als der LAL-Test, insbesondere bei gefärbten Proben (z. B. Allergietestlösungen) oder solchen, die zu getrübten Lösungen führen, wenn sie in pyrogenfreiem Wasser suspendiert werden. Dies liegt daran, dass hier die Faktoren Färbung oder Trübung die Auswertung des Testes (Freisetzung von Zytokinen) nicht stören, während die photometrische Auswertung der Entwicklung eines gelben Farbstoffes erheblich beeinflusst wird.

Eine Einschränkung bei der Interpretation von Ergebnissen, die mit dem Vollbluttest gewonnen wurden, stellt die Tatsache dar, dass sie nur bedingt vergleichbar sind, sofern das Testblut von unterschiedlichen Spendern stammte. Dies könnte zukünftig durch die Verwendung von gekühlt gelagertem konserviertem Blut, das eine Mischprobe aus vielen Einzelproben geeigneter Spender darstellt, umgangen werden. Auch die Ergebnisse zur Endotoxinaktivität, die mit einem LAL-Test ermittelt wurden, können durch verschiedene Faktoren beeinflusst werden. Zahlreiche Literaturzitate bestätigen hier die eigenen Erfahrungen. Am besten lassen sich jeweils solche Ergebnisse vergleichen, die mit demselben Laborverfahren und unter Verwendung der gleichen Reagenzien eines Herstellers innerhalb eines Labors ermittelt wurden.

Die Korrelation der Ergebnisse aus dem LAL-Test und dem Vollbluttest (IPT) aus allen bisher vorliegenden Ergebnissen aus vergleichenden Untersuchungen von Luft- und Materialproben (n = 44) lässt erkennen, dass Endotoxine ein wesentlicher Bestandteil innerhalb der fieberauslösenden Komponenten der untersuchten Proben sind. Der LAL-Test und der Vollbluttest ergänzen sich somit in ihrer Aussage. Die Ergebnisse aus dem Vollbluttest beziehen sich auf ein direkt vom Menschen stammendes Testsystem und liefern als Summenparameter zur Erfassung fieberauslösender Eigenschaften über die Endotoxinaktivität allein hinausgehende Informationen. Umgekehrt ist es jedoch nicht sinnvoll, Proben mit dem Vollbluttest anstelle des LAL-Testes zu untersuchen, sofern explizit nach der Endotoxinaktivität gefragt wird, da der Anteil dieser Aktivität allein in der Summe der fieberauslösenden Reaktionen, die mit dem Vollbluttest erfasst werden, so nicht bestimmt werden kann.

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