International Archives of Int Arch Occup Environ Hlth
38,1-17 (1976)
(kWulatitonal
a1nl Envirnmnlal Health I by Springer-Verlag 1976
Die Analyse von Aluminium imSerum und Urin zur Uberwachung exponierter Personen* H VALENTIN, P PREUSSER** und K -H SCHALLER Institut fr Arbeits
und Sozialmedizin und Poliklinik fr Berufskrankheiten
der Universitdt Erlangen-Narnberg
(Direktor: Professor Dr med
H
Valentin),
Schillerstr 25/29, D-8520 Erlangen, Bundesrepublik Deutschland
The Analyses of Aluminum in Serum and Urine for Monitoring of Exposed Persons Summary The introduction of the flameless atomic absorption spectrometry into the chemical analytics enables easy analysis of the quantity of aluminum in biological materials The applied methods of analyzation and the criterian of their reliability are described In conformity to methods generally used today to control persons exposed to heavy metals, various collectives' blood and urine were analyzed for aluminum A group of 110 workers of a factory producing and converting corundium was examined Of these workers, 82 were exposed to corundium in the form of dust, 28 were additionally exposed to metallic vapors at the furnaces, all for a duration of 6 years on an average As a standard of comparison, 40 males not exposed to aluminum volunteered In addition, 33 dialysis-patients treated with aluminum hydroxide (Aludrox) were integrated into the studies. As an upper limit a urinary aluminum excretion of 30 ig/l was figured out The aluminum-exposed persons' quantities of excretion were found to be 39 g Al/l as the median value, which is significantly above those of persons not exposed As expected, the vapor-exposed persons indicated a statistical AL-level in urine significantly higher than that of the dust exposed persons. The results of serum analysis showed no significant difference between normals and those exposed Serum analysis of persons not exposed to aluminum showed an upper limit of 35 g/l The exposed persons' aluminum levels in serum were neither influenced by the nature nor by the duration of the exposure Whereas the dialysis patients' aluminum levels in serum were in the range between 6 and 254 g/l No clinical symptoms of a manifest toxicity could be found in this group of patients with increased aluminum levels in serum Therefore the aluminum concentration in the aluminum-exposed workers' biological materials are not relevant for a hazard to health. *
Fdr die freundliche Unterstutzung danken wir der Werksleitung der Dynamit Nobel AG, Werk Llsdorf, der Berufsgenossenschaft der chemischen Industrie und Herrn Chefarzt Dr Watrinet, Troisdorf
**D 29
1
Inhaling aluminum, the quantity of resorbed aluminum passing on into blood seems to be little
In experimenting with D-penicillamine, no hints
for an accumulation of the metal in organisms could be found. In order to monitor workers producing or converting corundium, it is not necessary, urine
following these results, to determine aluminum in serum or in
"Biological monitoring" seems not to be indicated for substances
like aluminum, with a high resorption rate and a wide tolerance for human organisms. Key words:
Flameless atomic absorption
Corundium-exposed persons
Zusammenfassung
Aluminum level in serum and urine -
Dialysis patients
Aluminum hydroxide
(Aludrox).
Die Einfuhrung der flammenlosen Atomabsorptionsspektro-
metrie in die chemische Analytik ermoglicht eine einfache quantitative Bestimmung des Aluminiums im biologischen Material
Die verwendeten Analysen-
methoden und deren Zuverldssigkeitskriterien werden beschrieben chend der heute
Entspre-
blichen Verfahren zur Oberwachung schwermetallexponierter
Personen wurden von uns bei verschiedenen Kollektiven Aluminiumbestimmungen Untersucht wurde ein Kollektiv von 110 Ar-
im Blut und Urin durchgefuhrt
beitern eines Korund-herstellenden und -verarbeitenden Werkes
82 dieser
Arbeiter waren durch staubformigen Korund exponiert, whrend 28 Personen an den
fen zus Atzlich noch Metallddmpfen ausgesetzt waren
dauer betrug im Mittel 6,9 Jahre
liche nicht aluminiumexponierte Probanden Patienten,
Die Expositions-
Als Vergleichskollektiv dienten 40 mnn-
die mit Aluminiumhydroxid
Zusdtzlich wurden 33 Dialyse-
(Aludrox) therapiert wurden, in die
Studie einbezogen. F Or die Aluminiumausscheidung im Urin errechnete sonen eine obere Normgrenze
von 30
g/1
sich bei den Normalper-
Die Ausscheidungswerte der alumi-
niumexponierten Personen lagen mit einem Median von 39
g Al/l signifikant
ErwartungsgemdB zeigten die dampffbrmig be-
h 6 her als das Normalkollektiv
lasteten Personen einen statistisch signifikant hheren Al-Spiegel im Urin als die staubf6 rmig belastete Gruppe. Die Serumanalysen ergaben keine Hinweise fr einen signifikanten Unterschied gegenuber Normalpersonen
Aus den Untersuchungen der Seren von nicht
aluminiumexponierten Probanden errechnete sich ein oberer Grenzwert von 35 pg/l
Der Serum-Aluminium-Spiegel der exponierten Personen war von der
Art und Dauer der Exposition nicht beeinfluBt
Dagegen lagen die Aluminium-
Spiegel im Serum der Dialyse-Patienten im Bereich von 6
254 pg/l
Bei die-
ser Patientengruppe mit erh 6hten Serum-Aluminiumwerten wurden keine klinischen Zeichen einer manifesten ToxicitAt gefunden konzentrationen
Damit kommt den Aluminium-
im biologischen Material der aluminiumexponierten Arbeiter
keine gesundheitsgefahrdende
Relevanz zu.
Bei der inhalativen Aufnahme von Aluminium scheint die Menge des resorbierten und in die Blutbahn
bergehenden Aluminiums gering zu sein
Hinweise
fur eine Akkumulation des Metalls im Organismus wurde bei Versuchen mit DPenicillamin nicht gefunden. Aluminiumbestimmungen im Serum oder Harn sind fr die
berwachung von
Korund-herstellenden und -verarbeitenden Personen nach diesen Ergebnissen nicht notwendig
2
Bei Substanzen, wie dem Aluminium, mit geringer Resorptions-
quote und gro Ber Toleranzbreite fr den menschlichen Organismus sowie ohne manifeste signifikante Gesundheitsschaden erscheint ein "Biological Monitoring" nicht indiziert. Schldsselworter:
Flammenlose Atomabsorption
Urin Korundexponierte Personen (Aludrox).
1 1.1
Aluminiumspiegel im Serum und
Dialysepatienten
Aluminiumhydroxid
EINLEITUNG Problemstellung
Erkrankungen der tieferen Luftwege und der Lungen durch Aluminium oder seine Verbindungen sind in der Bundesrepublik Deutschland nach Nr 29 der Anlage zur 7 BKVO seit vielen Jahren melde und entsch Adigungspflichtig Als Mglichkeiten der Gesundheitsgefghrdung sind das Herstellen von Aluminiumpulver, das Ausschmelzen von Aluminiumoxid aus Bauxit sowie die Herstellung von Aluminiumlegierungen bekannt geworden Bezuglich der Ttigkeitsmerkmale und der technischen Verfahren sei auf die Monographie von Koelsch (1964) verwiesen Unter den Bedingungen dieser verschiedenen Arbeitspldtze werden Aluminium oder seine Verbindungen als Staub, Rauch oder Dampf ber die Atemwege aufgenommen. Aus dem Unfallverhutungsbericht 1973 der Bundesregierung ergibt sich, da B von 1966 1971 insgesamt 94 Verdachtsfalle angezeigt worden sind Erstmals entschadigt wurden im gleichen Zeitraum 6 Flle
Eine Empfehlung fr arbeitsmedizinische Vorsorgeuntersuchungen an entsprechend belasteten Arbeitsplatzen durch den Hauptverband der Berufsgenossenschaften liegt bisher nicht vor. Das Krankheitsbild nach vieljihriger Exposition ist zunachst durch eine Hufung von allgemeinen Erscheinungen wie bei chronischer Bronchitis gekennzeichnet Spater finden sich im Rntgenbild die typischen Zeichen einer spezifischen Lungenfibrose In charakteristischen Fllen knnen sie wie folgt beschrieben werden: Der Proze B beginnt mit einer feinen Netz
und Waben-Zeichnung,
und zwar bevorzugt in den Mittelfeldern Feine, weiche und unscharfe Herdschatten kommen zur Beobachtung Dann entwickeln sich wclkige, unscharf begrenzte,
oft milchglasartige oder gra-
nulierte fldchenhafte Triibungsbezirke Die vielgestaltigen Befunde lassen eine Klassifikation der Rntgenbilder kaum zu Im Endstadium findet man zusatzlich Verwachsungen, Zwerchfellausziehungen und emphysemat6 se Veranderungen Charakteristisch ist weiterhin das Fehlen von umschriebenen Fleckschatten, Schwielen, VergroBerung der Hilusdrusen oder Kalkschatten Relativ hufig kommt ein Spontanpneumothorax einseitig oder doppelseitig zur Beobachtung Wir haben mehrfach ber entsprechende Beobachtungen bei Korundschmelzern berichtet (Bolt u Valentin, 1951 ; Bolt et al., 1954 ; Kirchner, 1968 ; Valentin et al , 1973) Andere Auto-
3
ren konnten diese Beobachtungen bestdtigen 1961 ; Stokinger, 1967).
(Mitchell et al ,
Bei der Uberwachung von beruflich mit Metallen oder seinen Verbindungen
exponierten Personen ist es heute blich, den Schadstoffgehalt in Dies gilt insbebiologischen Krperflussigkeiten zu bestimmen sondere fur Blei, Quecksilber, Cadmium, Chrom, Vanadium und Diese Analysen, die zum Nachweis direkter Zeichen der Nickel Inkorporation, also einer Erh Bhung der Metallast des Organismus, dienen, erlauben Angaben ber das Ausma B der aktuellen Belastung und der potentiellen Gefahrdung der Arbeitnehmer. Aufgrund unserer langjahrigen Erfahrungen auf diesem Sektor und in bereinstimmung mit der internationalen Literatur sind diese Uberwachungsuntersuchungen zur Pravention von Metall-IntoxiAus analytischen Grinden war kationen nicht mehr wegzudenken es bis jetzt nicht mglich, Aluminium in biologischen Flussigkeiten zu bestimmen Die u Berst geringen Konzentrationen dieses Metalls im Organismus und die leichte Oxydierbarkeit lie Ben seine Erfassung mit den herkbmmlichen chemischen Methoden nicht zu Erst die Einfuhrung der sogenannten flammenlosen Atomabsorptionsspektroskopie ermbglichte eine einfache quantitative Erfassung des Aluminiums in biologischem Material Die u Berst gute Nachweisgrenze und das Arbeiten in reduzierender Atmosphere machen dieses Verfahren zur Methode der Wahl in der Aluminium-Analytik Hinzu kommen die bekannten Vorteile der Atomabsorptionsspektrometrie in der quantitativen Bestimmung von Metallen hinsichtlich Spezifitat und Praktikabilitat. Bei dieser Sachlage haben wir es fr notwendig erachtet, die Problematik der Gesundheitsschaden durch Aluminium oder seiner Verbindungen
erneut aufzugreifen In der Folge soll ber unsere Analysen-Ergebnisse berichtet werden, die wir in den letzten Jahren ermitteln konnten bei: a) einem Kollektiv von Normalpersonen, b) je einer Gruppe mit langjahriger staubfbrmiger Belastung bzw. langjahriger dampffbrmiger Belastung am Arbeitsplatz und c) einer Patientengruppe mit verschiedenen chronischen Nierenerkrankungen, welche regelmaBig mit Hmodialyse behandelt werden mu Bten und hohe Dosen des Prdparates Aludrox (kolloidales Aluminiumhydroxid) einnahmen.
1.2
Beschreibung der Arbeitsstdtte
Die von uns untersuchte Belegschaft ist in einem chemischen Betrieb beschdftigt, in welchem seit mehr als 40 Jahren Elektrokorunde hergestellt werden. 95 99 % AluminiumKorund besteht je nach Qualitat aus ca oxid Er wird im Lichtbogenofen aus Bauxit oder reiner Tonerde hergestellt Die hierbei entstehenden Dmpfe enthalten einen hohen Anteil Aluminiumoxid Die im Schmelzproze B hergestellten
4
Korundblocke werden anschlie Bend zerkleinert Au Berdem findet eine Feinbearbeitung statt Die Staubbelastung an diesen Arbeitspldtzen ist erheblich So ergaben Staubmessungen an der Feinkornanlage 3 14 mg Korundstaub pro m 3 Luft Es handelt sich dabei um 4 Messungen zu verschiedenen Zeiten eines Arbeitstages.
2 2.1
METHODIK Kollektivauswahl und Probengewinnung
a) Kollektivauswahl Untersucht wurde von uns ein Kollektiv von 110 Arbeitern eines Korund herstellenden und verarbeitenden Werkes 82 dieser Arbeiter waren gegen staubfBrmigen Korund exponiert, whrend 28 Personen an den fen noch Dampfen ausgesetzt waren An anamnestischen Daten wurden Alter, Expositionsdauer und eventuell bestehende Erkrankungen erhoben. Das Alter der Arbeiter lag im Bereich von 18 60 Jahren, im Median bei 42 Jahren Die Expositionsdauer betrug 1/4 Jahr 28 Jahre, im Mittel 6,9 Jahre Als Vergleichskollektiv dienten 40 mnnliche nicht Aluminium-exponierte Probanden. Zusatzlich wurden 33 Dialyse-Patienten mit unterschiedlichen Nierenerkrankungen untersucht In Tabelle 1 sind Alter, Geschlecht und Dialysedauer dieser Patienten aufgefuhrt Zusatzlich finden sich Angaben ber die Menge des applizierten Aluminiumhydroxids (Aludrox) und die jeweiligen Phosphat und Calcium-Spiegel im Serum. b) Probengewinnung
Alle Blutproben konnten mit normalen Einmalspritzen und -kanUlen gewonnen werden Whrend den Arbeitern und Normalpersonen jeweils 20 ml Vollblut entnommen wurde, erhielten wir bei den Patienten mit Nierenerkrankungen vor der Dialyse 1 max 5 ml Blut Bei 6 dieser Patienten war es uns moglich, eine zweite Blutprobe 3 oder 4 Tage spater zu gewinnen. Die Blutproben wurden in schwermetallfreie Polyathylenrbhrchen Uberfuhrt, verschlossen, um eine Kontamination zu vermeiden, und zentrifugiert Das abgezogene Serum kann bis zur Analyse tiefgefroren aufbewahrt werden. Die Urinproben der Arbeiter und der Normalpersonen wurden direkt in verschlieBbare Polydthylengef SBen gesammelt Aus usseren Gr Unden war die Gewinnung eines 24-h-Urins nicht mglich. Die Urinproben wurden ebenfalls bis zur Analyse tiefgefroren. 2.2
Analysenmethode
a) Prinzip der Methode Das Aluminium in Serum und Urin wurde direkt bzw nach Verdunnung mit Hilfe der sogenannten flammenlosen Atomabsorption gemessen Ausgewertet wurde gegen w Brige
5
Tabelle 1 Angaben iber die Menge des applizierten Al-Hydroxid und Dialysedauer bei 33 Patienten Proben Nr
Alter (J) Geschlecht
Dialyse dauer
Aludrox Menge
Serum-Al g/l
in g/die
SerumCalcium
Serum-
(mval/1)
(mmol/1)
Phosphat
1 J 3,5 J 1 J
3,96 5,28 5,28
254,0 184,o 146,o
5,05 4,50 4,60
0,83 1,04 0,93
f
1
f
10
5,28 5,28
126,4 40,2
4,40 5,10
2,30 1,12
51 43
f f
1 2
J J
2,64 13,20
32,0 126,4
4,70 5,80
2,87 3,10
8 9 10 11
43 39 18 21
m m m
3 3 1
Mon J Mon
4,40 7,04 5,28
109,0 165,0 103,5
4,45 4,70 4,25
0,93 0,89 1,66
f
3
Mon
4,40
49,5
4,35
0,67
12 13 14 15 16 17
40 23 52 62 37 56
f f m m m m
2 2 8 3 1 2
J J Mon Mon Mon Mon
5,28 6,96 5,28 3,48 5,28 5,28
91,5 117,0 120,8 157,5 43,5 79,5
4,05 5,40 4,30 4,55 4,15 4,40
1,88 1,79 1,55 1,64 0,65 1,00
18
64
f
1
Mon
5,28
19,5
4,00
1,90
19 20 21 22
29 33
m m
1 1
21,0 21,0
3,15 4,40
29 37
m m
5,28 8,80 4,40 13,20
45,0 6,0
4,80 4,50
2,08 2,89 1,81 2,04
23
38
m
4
J
17,40
21,0
7,50
1,52
24 25 26 27 28
48 39
m m
102,o 31,5
5,28 5,28 4,40
159,5 58,5 39,8
5,65 3,70 3,00 4,90 4,25
1,51 1,70
m f f
J J J J J
5,28 5,28
61 20 20
2 1,5 3 0,5 0,5
0,65 0,74 1,28
29
25
f
1,5 J
5,28
48,0
4,40
1,55
30 31 32 33
28 17 31 37
m f m m
1,5 1,5 9 1
5,28 5,28 7,04 5,28
283,2 42,0 112,8
4,40 4,15 3,35 4,50
1,78 0,95 0,59 0,75
1 2 3 4
69 22 45 45
f m f
5
25
6 7
Mon Tg
J J 1,5 J 14 Tg
J J J J
AdEine Auswertung mit Hilfe sog Aluminium-Standardlsungen bzw Serumditions-Eichkurven ist nicht notwendig, da Urin Proben mit definierten Aluminiumzusatzen parallele, um den Aluminiumgehalt des Untersuchungsmaterial versetzte Eichkurven ergeben Das Me Bprinzip der flammenlosen Atomabsorption hat gegenuber den meisten anderen Aluminiumbestimmungsmethoden den Vorteil einer sehr guten Nachweisgrenze bei einer hohen Spezifitat.
6
b)
Chemikalien
(Merck,
Aqua bidest; Aluminium-Standardlosung, 1 g/l
9967).
c) Gerite Bei den von uns verwendeten Gerdten handelte es sich um ein Atomabsorptionsspektrophotometer Perkin-Elmer, Modell 305, ausgerustet mit der Graphitrohrkfivette HGA 74 und einem Als HohlkathodenSchreiber, Modell 56, der gleichen Firma lampe diente eine Monoelement-Aluminium-Lampe (Intensitron). Alle Glasgerate mssen vor ihrer Verwendung mit ChromschwefelSoweit mglich wurden Wegwerfartikel sdure gereinigt werden Diese ergeben aufgrund unserer Erfahrungen keine eingesetzt Kontamination. Sowohl die biologischen Proben als auch die Standards wurden mit einer 20-Mikroliter Eppendorf-Pipette in das Graphitrohr Um die Gefahr einer Aluminium-Kontamination zu verinjiziert meiden, mu B streng beachtet werden, daB die Pipettenspitzen unmittelbar aus ihrer Verpackungshulle entnommen werden und nicht Zur Spulung des Graoffen gelagert haben (Fuchs et al , 1974) phitrohres wurde nachgereinigter Stickstoff (Reinheitsgrad 99,99%)
verwendet.
d) Analysenvorschrift und Geriteeichung Wahrend die Urinproben direkt gemessen werden konnten, mu Bten die Seren mit Aqua bidest im Bei dieser Verdfinnung wurde von Verhaltnis 1:3 verdunnt werden Bei den Seren der Diauns keine Matrixinterferenz beobachtet lysepatienten warenz T
einenoch groBere Verduinnung notwendig. Die Verdunnungen wurden mit Eppendorf-Pipetten in EinmalplastikZur atomabsorptionsspektrometrischen Mesgef Ben 3 durchgefuhrt Serumverdunnungen l der Urinproben bzw sung wurden jeweils 20 Gemessen wurde bei einer in die Graphitrohrkuvette injiziert Die Einstellung der Wellenlnge von 309 nm und einem Spalt 4 Steuereinheit der Graphitrohrkuvette zur Regelung des Temperaturprogrammes ist Tabelle 2 zu entnehmen. Tabelle 2 Temperaturprogramm der Graphitrohrkuvette HGA 74 bei der Aluminium-Bestimmung Analysenphase
Phasendauer
Temperatur
(S)
(O c)
Trocknung
60
100
Thermische Zersetzung
60
325
120
600
15
1550
12
2650 mit Miniflow
Gleitende thermische Zersetzung Zusatzliche thermische Zersetzung Atomisierung
7
Abb 1
Skt.
Eichkurve fr die Aluminiumbestimmung in biologischen Krperflussigkeiten
50 40
30
20 /
In 101
200 100 150 Aluminium Konzentration
50
Das fr
l g Al/L
unsere Me Banordnung spezifisch ausgewdhlte Programm Zerstorung der biologischen Matrix.
erlaubte eine vollstandige
Der Einsatz der Deuterium-Untergrundkompensation war deshalb Diese Unternicht ntig, wie entsprechende Versuche zeigten
suchungen wurden mit dem Atomabsorptionsspektrometer, Modell Dieses Gerdt ist mit 400, der Firma Perkin-Elmer durchgefuhrt einer Deuteriumuntergrundkompensation ausger Ustet, die auch im Die Spektralbereich oberhalb 300 nm eine Korrektur erlaubt mit Hilfe von der Analysen erfolgte quantitative Auswertung Durch Verdiinnung der Titrisolwa Brigen Standardeichlosungen Aluminium-Standardlosung wurden Eichlosungen mit einem Alumig/l hergestellt. niumgehalt von 10, 25, 50, 75, 100 In Abbildung 1 ist eine in diesem Konzentrationsbereich lineare Eichkurve dargestellt. e) Zuverlassigkeitskriterien der Methode Unter den angegebenen Me Bbedingungen betrdgt fr die Aluminium-Bestimmung in Serum und Urin die Prdzision in der Serie 9% Dieser VariationskoeffiDie Richtigkeit zient errechnete sich aus 10 fach-Bestimmungen der Analysenmethode wurde durch Wiederauffindungsversuche gepruft Whrend fr die Aluminium-Bestimmung im Urin eine Richtigkeit von 95 % gefunden wurde, konnte fr die Serumanalyse eine Wiederauffindung von 89% ermittelt werden. Die Nachweisgrenzen fr die Aluminium-Bestimmung betrugen im Urin 0,5 g/l, fr das Serum 1,5 g/l.
3
ERGEBNISSE
Einleitend mu B hier festgestellt werden, da B die Aluminium-exponierten Arbeitnehmer bei der physikalischen, rntgenologischen und elektrocardiographischen Untersuchung keine Hinweise fur eine Schadigung durch Aluminium-Exposition zeigten, wie wir sie
8
Tabelle 3 Mediane und Bereiche fr die Aluminium-Untersuchungen in Serum und Urin bei Normal
und Al-exponierten Personen Urinanalysen N
Normal-
Serumanalysen
Bereich
Median
(g/1)
(ug/)
32
3,5
110
10,5
28
82
31,0
N
Bereich
Median
(g/1)
(Pg/l)
17
40
4,0
220
39
110
6,0
10,5
220
44
28
6,6
10,5
102
37
82
6,0
34,5
14
personen Al-Exponierte Gesamt kollektiv
164
13
Dampff 6rmig Al-exponiertes Kollektiv
45,2
14
Staubformig Al-exponiertes Kollektiv
164
13,5
in der Einleitung beschrieben haben Es fand sich weder eine Lungenfibrose noch sonstige Hinweise fr eine Gesundheitsschadigung Wir haben es in unserer Studie offensichtlich mit einer Aluminium-Belastung zu tun, die vom menschlichen Organismus ohne erkennbaren Schaden toleriert wird. Die aus den Analysenergebnissen im Serum und Urin errechneten Mediane fr das Normalkollektiv als auch die aluminiumexponierte Gruppe sind in Tabelle 3 zusammengestellt Die Hufigkeitsverteilung fr die Aluminiumausscheidungen im Urin bei den beiden Kollektiven zeigen in keinem Fall ein normales Verhalten (Abb 2) Bei den Normalpersonen ermittelten wir einen Median von 17 g/l Mit Hilfe der Percentiltechnik errechnete sich fr das 0,975 Quantil ein Wert von 30 g/l. Diese Al-Konzentration wird von uns als obere Normgrenze verwendet Vergleicht man die beiden Kollektive statistisch miteinander, so ergibt sich mit einem t = 5,01**' ein hochsignifikanter Unterschied (t**' : P < 0,001). SchlUsselt man die aluminiumbelastete Gruppe der Arbeiter entsprechend der inhalativen Exposition auf, so zeigt sich auch hier eine statistisch signifikante Differenz (t = 3,28 '*) Erwartungsgema B liegt das dampfformig exponierte Kollektiv mit einem Median von 44 g Al/l Urin ber dem der staubf 6rmig belasteten Gruppe mit 37 g/l. Aus u Beren Grinden war es uns nicht mglich, 24-h-Urine zu erhalten Wir relativierten deshalb die Aluminiumausscheidung im Urin auf den Kreatiningehalt des Urins Die errechneten Ergebnisse bestatigten die bereits beschriebenen signifikanten Unterschiede der einzelnen Kollektive. 9
f 24
F
20
Normalpersonen:
18
14
10
6
2
X7
Al Exponierte
I -I
30
Median:
17
/ L
N
Median:
39
9/ L
110
I
J L~
I
10
:
N = 32
50
70
90
110
I
130
150
170
Aluminium-Konzentration im Urin
190
210
Uq
Al/I
Abb 2 Haufigkeitsverteilung der Me Bergebnisse der Aluminium-Ausscheidung im Urin bei Normal
und Al-exponierten Personen
Im Gegensatz zu diesen Befunden ergaben die Serumanalysen keine Hinweise fr einen signifikanten Unterschied gegenuber Normalpersonen Trotz der vorhandenen Aluminium-Belastung waren die Serumspiegel nur leicht gegenUber den von Normalpersonen erhoht Aus den Untersuchungen der Seren von nicht aluminiumexponierten Probanden errechneten wir einen Median von 14 g Al/1, das 0,975 Quantil lag bei 35 g/l Nur 6 der von uns untersuchten Arbeiter zeigten Werte oberhalb dieser sog oberen Normgrenze Der Serum-Aluminiumspiegel zeigte sich auch unabhangig
· 164
pg/L 50
E
V 40 obere
Normgrenze o 30 20
~· :
.::
10 -Ji
::·
:
A
:.
'
;.
Abb 3 Normalpers
N, = 40
dampf bel
Personen N
10
28
staubf
bel
Personen N
82
Darstellung der Einzelergebnisse der Serum-Al-Bestimmung bei den 3 Personenkollektiven
von der Art der Exposition Die von uns ermittelten Einzelwerte fUr die verschiedenen Kollektive sind in Abbildung 3 zusammengestellt. Es wurde ein Vergleich der bei aluminiumexponierten Personen gefundenen Aluminiumkonzentrationen im Serum mit denen bei Aludrox behandelten Patienten durchgef Uhrt Hierdurch sollte geklart werden, ob die bei den Arbeitern ermittelten Aluminium-Konzentrationen toxische Wirkungen haben knnten Die meisten Autoren haben bei mit kolloidalem Aluminium-Hydroxid behandelten Patienten keine toxischen Erscheinungen beobachtet Die von uns gemessenen Aluminiumspiegel im Serum der Patientengruppe mit verschiedenen chronischen Nierenerkrankungen lagen deutlich oberhalb derer von Aluminiumarbeitern Die Einzelme Berqebnisse, die Dialysedauer, die tgliche Aludrox-Gabe und die vorhandenen Calciumund Phosphat-Spiegel sind aus Tabelle 1 ersichtlich Die ermittelten Aluminium-Spiegel im Serum bei 33 Patienten schwanken zwischen 6 und 254 g/l betrachtlich. Korrelationsanalytisch zeigte sich kein Zusammenhang mit der Dialysedauer und dem Serum-Calcium bzw Phosphatspiegel.
4
DISKUSSION
Die Arbeitsmedizin bedient sich heute zur Vermeidung von Berufskrankheiten verschiedener bewahrter Methoden Die Kontrolle des MAK-Wertes an gefahrdeten Arbeitspldtzen ist eine hufig praktizierte preventive Ma Bnahme Zum anderen werden Personen, die schadigenden Noxen ausgesetzt sind, regelma Big werkarztlich uberwacht Neben anamnestischen und klinischen Untersuchungen werden heute zur Abschdtzung der Belastung spezifische chemische Analysen in biologischen Krperfl Ussigkeiten durchgefUhrt Dieses sog "Biological Monitoring" bietet gegenuber der berprufung des MAK-Wertes an Arbeitsplatzen einige Vorteile (Lauwerys, 1975 ; Vesterberg, 1975). Sie lassen sich wie folgt skizzieren: 1 Das Dosis-Wirkungs-Verhaltnis toxischer Substanzen wird direkt und spezifisch am biologischen Wirkungsort objektiv und quantitativ erfa Bt. 2 Die Form der spezifischen analytischen Messung ber Ucksichtigt das Individuum und seine fr ihn charakteristischen Reaktionen. 3 Der exponierte Proband ist selbst ein Integral seiner gesamten Expositionsbedingungen, d h es werden seine besonderen Expositionsverhaltnisse und die Hhe des "Uptake" fr alle Aufnahmewege ber Ucksichtigt. 4 Die Methode erfa Bt biologische und biochemische Unterschiede zwischen den Individuen (Zielhuis u Verberk, 1974). Dieses moderne arbeitsmedizinische Konzept ist aber nur bei der Einwirkung von toxischen Substanzen gltig Fr allergisierende, carcinogene und mutagene Substanzen gelten andere Gesetzm
Bigkeiten.
11
Tabelle 4 Zusammenstellung in der Literatur gefundener "Normalwerte" fr Aluminium im Serum N
21
10
x ± S
Bereich
(ug/l)
1g/l
340
72 ±
6
1460
5
240
29
536
AAS
7
10
80 < 3000
94
240 ± 20 Dimension
Literatur
Jahreszahl
190
37 Median: 25 172 +
Methode
90
Waldron-Edward et al
1971
NAA
Clarkson et al
1972
NAA
Berlyne et al
1970
Flammen AAS
Berlyne et al
1970
flammenlose AAS
Fuchs et al
1974
Photometrie
Seibold
1960
Spektrographie
Poole et al
1965
Photometrie
Kehde et al
1940
eigene Unter
1975
(ig/kg) 40
14,2 ± 7,1 Median:
14
4,0
34,5 flammenlose AAS
NAA = Neutronenaktivierungsanalyse;
suchungen AAS = Atomabsorptionsspektrometrie
In der Praxis hat sich diese Art der berwachung bei beruflich Schwermetallexponierten bewdhrt Es sei hier auf die Kontrolle von bleibelasteten Personen hingewiesen (Zielhuis, 1974). Wir haben versucht, dieses Konzept auch fr die Uberwachung von aluminiumexponierten Personen einzusetzen. Durch die Einfuhrung der flammenlosen Atomabsorption fr die Bestimmung von Al in biologischen Krperfl Ussigkeiten waren die analytischen Voraussetzungen fr eine derartige Untersuchung gegeben (Fuchs et al , 1974) Mit den bisher praktizierten Methoden war es schwierig, zuverldssige Analysenergebnisse fr Al in biologischem Material zu erhalten Dies zeigen zum einen die nur sparlichen Angaben ber Al-Konzentrationen in biologischen Korperfl Ussigkeiten von Normalpersonen und zum anderen die ausserst gro Be Schwankungsbreite der beschriebenen Ergebnisse In Tabelle 4 sind die uns aus der Literatur bekannten Angaben ber Serum-AlKonzentrationen von Normalpersonen zusammengestellt Die aufgefuhrten Befunde liegen zum gr6 Bten Teil erheblich ber dem von uns angegebenen Bereich Dies ist wahrscheinlich methodisch bedingt Unsere Werte stimmen weitgehend mit den Ergebnissen von Fuchs et al (1974) berein Von beiden Arbeitsgruppen wurde die flammenlose Atomabsorption fr die Analytik verwendet Neben diesen
12
methodischen Voraussetzungen bilden aus unserer Sicht die vergleichbaren regionalen Gegebenheiten eine wesentliche Rolle fur die gute bereinstimmung der Ergebnisse Auch die von Clarkson et al (1972) mit der Neutronenaktivierung erzielten Ergebnisse liegen in dem von uns gemessenen Bereich. Angaben ber Al-Konzentrationen im Urin konnten wir nur bei einer Arbeitsgruppe finden Kehde et al (1940) fanden mit einem photometrischen Verfahren im Urin von 94 Normalpersonen 78 ±2 g Al/l Diese Ergebnisse stimmen gut mit unseren Werten iberein. Die von uns gemessenen Al-Ausscheidungen im Urin schwankten zwischen 3,5 und 31 g/l recht betrdchtlich Dies ist zum Teil durch die Analyse von Urinproben, welche immer aus zeitlich und volumenma Big unterschiedlichen Ausscheidungsraten resultieren, bedingt Allerdings zeigte sich auch bei einer Relativierung der Werte mit Hilfe der Kreatininausscheidung kein homogeneres Ergebnis. Aluminiumuntersuchungen im Serum bei aluminiumexponierten Personen wurden unseres Wissens bis jetzt nur von Waldron et al (1971) durchgefuhrt Sie fanden bei 17 Arbeitern, die mit einem speziell aufbereiteten Aluminiumoxid durchschnittlich 12 Jahre exponiert waren, einen mittleren Serum-Aluminiumspiegel von 1030 40 g/l Dieser Wert lag signifikant ber der fr 21 Normalpersonen errechneten Konzentration von 340 190 g/1 Abgesehen davon, da B dieser Wert ca das 20-fache unseres Normalwertes darstellt, konnten wir beim Vergleich unserer Kollektive keinen signifikanten Unterschied feststellen Auch zwischen dampf und staubf Brmig exponierten Personen war keine statistisch gesicherte Differenz zu ermitteln Es mu B hier aber erwahnt werden, da B die Serumspiegel von 5 untersuchten Arbeitern z T recht betrachtlich oberhalb des von uns ermittelten Grenzwertes von 35 g Al/l Serum liegen Ob die Art und/oder das Ausma B der Exposition verantwortlich fr den von Waldron et al. (1971) beschriebenen signifikanten Unterschied ist, kann aus den vorhandenen Daten nicht ermittelt werden Auf Grund unserer Ergebnisse halten wir eine Uberwachung von Arbeitern eines Korundherstellenden und -verarbeitenden Werkes mit Hilfe von spezifischen Serumanalysen fr nicht geeignet und notwendig. Wesentlich hher liegen die Serum-Aluminiumspiegel bei mit Aludrox-behandelten Patienten Die Serumkonzentrationen schwankten zwischen 6 und 254 g/l Die untersuchten Patienten wurden z.T schon lange und mit erheblichen Al-Hydroxidmengen therapiert (Tabelle 1). Einige der von uns gemessenen Werte liegen oberhalb der von Fuchs et al (1974) ermittelten Konzentration von 140 g Al/1. Trotz der erheblichen oralen Aufnahme an Al-Hydroxid wird offensichtlich nur ein geringer Tell resorbiert Die von Berlyne et al (1970) festgestellten extremen Erh 6hungen der Serum-Al-Werte unter Al-Hydroxid-Therapie bei nicht dialysierten Personen von bis zu 110 mg/l wurden von uns nicht beobachtet In Ubereinstim-
13
(1974) konnten wir bei unserer Patientenmung mit Fuchs et al gruppe mit erhohten Serum-Al-Werten Zeichen einer manifesten Toxicitat nicht zuordnen Seit mehreren Jahren werden an zahl"Dialyse-Encephalopathien" bereichen Dialyse-Zentren sog schrieben, deren Ursache bis heute noch nicht vllig klar ist. Nach neueren Untersuchungen diskutiert man dieses Krankheitsbild als eine Aluminium-Intoxikation Vergleicht man die Serumkonzentrationen der Patienten mit denen der Al-exponierten Arbeiter, so kommt deren Al-Spiegel keine gesundheitsgefahrdende Relevanz zu Bei der inhalativen Aufnahme von Al scheint die Menge des resorbierten und in die Blutbahn bergehenden Aluminiums gering zu sein. Beim Vergleich der Ergebnisse der Urinanalysen fanden wir bei den aluminiumexponierten Arbeitern signifikant hhere Werte als bei Normalpersonen Dies stellt einen unterschiedlichen BeDer fr das Norfund zu den Ergebnissen der Serumanalysen dar g Al/l Urin wurde um mehr malkollektiv gltige Median von 17 als das Doppelte von den Al-exponierten Personen iiberschritten. Auch zwischen den staub und dampfexponierten Kollektiven Erwartungsgema3 lag das fand sich eine signifikante Differenz Kollektiv mit der dampfformigen Al-Belastung hher als die Auch bei der Relativierung der staubfbrmig belasteten Personen Al-Ausscheidung im Urin auf 1 g Kreatinin konnten diese Unterschiede bestatigt werden. Unserer Meinung nach erlauben diese Ergebnisse hinsichtlich der Hhe der Al-Ausscheidung die Aussage, da B nur geringe AlMengen vom Organismus resorbiert werden Hinweise fr eine Akkumulation des Metalls im Organismus ergaben sich bei Versuchen mit D-Penicillamin nicht 5 Normalpersonen zeigten nach Gabe von 1,2 g D-Penicillamin keine erhohten Ausscheidungen von Al im 24-h-Urin (Tabelle 5) Eine befriedigende Erklarung fur die vermehrte Ausscheidung von Al bei exponierten Arbeitern konnte bisher nicht gefunden werden. Aufgrund der bekannten Problematik der Analyse aus Urinproben (Schaller, 1975), der geringen Resorption von inhalativ aufgenommenem Al und der nichtvorhandenen Korrelation zur Expositionsdauer halten wir auch die Urinanalyse zur Uberwachung von Korund-herstellenden und -verarbeitenden Personen fr nicht geeignet. Die Analyse im biologischen Material als Hilfsmittel bei der Uberwachung schadstoffexponierter Personen beruht auf dem Konzept der Dosis-Wirkungs-Beziehung, wie weiter oben schon angedeutet
wurde. FUr allergisierende, carcinogene und mutagene Noxen gilt dieses Konzept nicht. Offensichtlich machen aber auch Substanzen mit geringer Resorptionsquote und gro Ber Toleranzbreite fr den menschlichen Organismus eine Ausnahme.
14
Tabelle 5 Ergebnisse der Aluminiumanalysen im Urin von 5 Probanden nach Gabe von 1,2 g D-Penicillamin Proband
Basiswert
D-Penicillamin
Nr
pg Al/die
pg Al/die
pg Al/die
1 2 3 4
14,16 13,09 14,28 28,88
37,80 22,56 13,78 23,10
23,10 33,25 26,56 24,64
5
22,00
32,62
50,75
(1,2 g/d)
nach D-Penicillamin
Die Empfindlichkeit und Spezifitat der analytischen Methoden ermbglicht heute in vielen Bereichen schon die Erkennung der Belastung des Menschen am Arbeitsplatz, ohne da B schadliche, gesundheitliche Auswirkungen zu erwarten sind Diese Feststellung gilt speziell fur Werktdtige eines Korund-herstellenden und -verarbeitenden Betriebes mit normalen arbeitshygienischen Bedingungen. Fur die gewissenhafte Ausfuhrung der Analysen danken wir Frl
M
Schwdrmer.
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Die Analyse von Aluminium imSerum und Urin zur Uberwachung exponierter Personen* H VALENTIN, P PREUSSER** und K -H SCHALLER Institut fr Arbeits
und Sozialmedizin und Poliklinik fr Berufskrankheiten
der Universitdt Erlangen-Narnberg
(Direktor: Professor Dr med
H
Valentin),
Schillerstr 25/29, D-8520 Erlangen, Bundesrepublik Deutschland
The Analyses of Aluminum in Serum and Urine for Monitoring of Exposed Persons Summary The introduction of the flameless atomic absorption spectrometry into the chemical analytics enables easy analysis of the quantity of aluminum in biological materials The applied methods of analyzation and the criterian of their reliability are described In conformity to methods generally used today to control persons exposed to heavy metals, various collectives' blood and urine were analyzed for aluminum A group of 110 workers of a factory producing and converting corundium was examined Of these workers, 82 were exposed to corundium in the form of dust, 28 were additionally exposed to metallic vapors at the furnaces, all for a duration of 6 years on an average As a standard of comparison, 40 males not exposed to aluminum volunteered In addition, 33 dialysis-patients treated with aluminum hydroxide (Aludrox) were integrated into the studies. As an upper limit a urinary aluminum excretion of 30 ig/l was figured out The aluminum-exposed persons' quantities of excretion were found to be 39 g Al/l as the median value, which is significantly above those of persons not exposed As expected, the vapor-exposed persons indicated a statistical AL-level in urine significantly higher than that of the dust exposed persons. The results of serum analysis showed no significant difference between normals and those exposed Serum analysis of persons not exposed to aluminum showed an upper limit of 35 g/l The exposed persons' aluminum levels in serum were neither influenced by the nature nor by the duration of the exposure Whereas the dialysis patients' aluminum levels in serum were in the range between 6 and 254 g/l No clinical symptoms of a manifest toxicity could be found in this group of patients with increased aluminum levels in serum Therefore the aluminum concentration in the aluminum-exposed workers' biological materials are not relevant for a hazard to health. *
Fdr die freundliche Unterstutzung danken wir der Werksleitung der Dynamit Nobel AG, Werk Llsdorf, der Berufsgenossenschaft der chemischen Industrie und Herrn Chefarzt Dr Watrinet, Troisdorf
**D 29
1
Inhaling aluminum, the quantity of resorbed aluminum passing on into blood seems to be little
In experimenting with D-penicillamine, no hints
for an accumulation of the metal in organisms could be found. In order to monitor workers producing or converting corundium, it is not necessary, urine
following these results, to determine aluminum in serum or in
"Biological monitoring" seems not to be indicated for substances
like aluminum, with a high resorption rate and a wide tolerance for human organisms. Key words:
Flameless atomic absorption
Corundium-exposed persons
Zusammenfassung
Aluminum level in serum and urine -
Dialysis patients
Aluminum hydroxide
(Aludrox).
Die Einfuhrung der flammenlosen Atomabsorptionsspektro-
metrie in die chemische Analytik ermoglicht eine einfache quantitative Bestimmung des Aluminiums im biologischen Material
Die verwendeten Analysen-
methoden und deren Zuverldssigkeitskriterien werden beschrieben chend der heute
Entspre-
blichen Verfahren zur Oberwachung schwermetallexponierter
Personen wurden von uns bei verschiedenen Kollektiven Aluminiumbestimmungen Untersucht wurde ein Kollektiv von 110 Ar-
im Blut und Urin durchgefuhrt
beitern eines Korund-herstellenden und -verarbeitenden Werkes
82 dieser
Arbeiter waren durch staubformigen Korund exponiert, whrend 28 Personen an den
fen zus Atzlich noch Metallddmpfen ausgesetzt waren
dauer betrug im Mittel 6,9 Jahre
liche nicht aluminiumexponierte Probanden Patienten,
Die Expositions-
Als Vergleichskollektiv dienten 40 mnn-
die mit Aluminiumhydroxid
Zusdtzlich wurden 33 Dialyse-
(Aludrox) therapiert wurden, in die
Studie einbezogen. F Or die Aluminiumausscheidung im Urin errechnete sonen eine obere Normgrenze
von 30
g/1
sich bei den Normalper-
Die Ausscheidungswerte der alumi-
niumexponierten Personen lagen mit einem Median von 39
g Al/l signifikant
ErwartungsgemdB zeigten die dampffbrmig be-
h 6 her als das Normalkollektiv
lasteten Personen einen statistisch signifikant hheren Al-Spiegel im Urin als die staubf6 rmig belastete Gruppe. Die Serumanalysen ergaben keine Hinweise fr einen signifikanten Unterschied gegenuber Normalpersonen
Aus den Untersuchungen der Seren von nicht
aluminiumexponierten Probanden errechnete sich ein oberer Grenzwert von 35 pg/l
Der Serum-Aluminium-Spiegel der exponierten Personen war von der
Art und Dauer der Exposition nicht beeinfluBt
Dagegen lagen die Aluminium-
Spiegel im Serum der Dialyse-Patienten im Bereich von 6
254 pg/l
Bei die-
ser Patientengruppe mit erh 6hten Serum-Aluminiumwerten wurden keine klinischen Zeichen einer manifesten ToxicitAt gefunden konzentrationen
Damit kommt den Aluminium-
im biologischen Material der aluminiumexponierten Arbeiter
keine gesundheitsgefahrdende
Relevanz zu.
Bei der inhalativen Aufnahme von Aluminium scheint die Menge des resorbierten und in die Blutbahn
bergehenden Aluminiums gering zu sein
Hinweise
fur eine Akkumulation des Metalls im Organismus wurde bei Versuchen mit DPenicillamin nicht gefunden. Aluminiumbestimmungen im Serum oder Harn sind fr die
berwachung von
Korund-herstellenden und -verarbeitenden Personen nach diesen Ergebnissen nicht notwendig
2
Bei Substanzen, wie dem Aluminium, mit geringer Resorptions-
quote und gro Ber Toleranzbreite fr den menschlichen Organismus sowie ohne manifeste signifikante Gesundheitsschaden erscheint ein "Biological Monitoring" nicht indiziert. Schldsselworter:
Flammenlose Atomabsorption
Urin Korundexponierte Personen (Aludrox).
1 1.1
Aluminiumspiegel im Serum und
Dialysepatienten
Aluminiumhydroxid
EINLEITUNG Problemstellung
Erkrankungen der tieferen Luftwege und der Lungen durch Aluminium oder seine Verbindungen sind in der Bundesrepublik Deutschland nach Nr 29 der Anlage zur 7 BKVO seit vielen Jahren melde und entsch Adigungspflichtig Als Mglichkeiten der Gesundheitsgefghrdung sind das Herstellen von Aluminiumpulver, das Ausschmelzen von Aluminiumoxid aus Bauxit sowie die Herstellung von Aluminiumlegierungen bekannt geworden Bezuglich der Ttigkeitsmerkmale und der technischen Verfahren sei auf die Monographie von Koelsch (1964) verwiesen Unter den Bedingungen dieser verschiedenen Arbeitspldtze werden Aluminium oder seine Verbindungen als Staub, Rauch oder Dampf ber die Atemwege aufgenommen. Aus dem Unfallverhutungsbericht 1973 der Bundesregierung ergibt sich, da B von 1966 1971 insgesamt 94 Verdachtsfalle angezeigt worden sind Erstmals entschadigt wurden im gleichen Zeitraum 6 Flle
Eine Empfehlung fr arbeitsmedizinische Vorsorgeuntersuchungen an entsprechend belasteten Arbeitsplatzen durch den Hauptverband der Berufsgenossenschaften liegt bisher nicht vor. Das Krankheitsbild nach vieljihriger Exposition ist zunachst durch eine Hufung von allgemeinen Erscheinungen wie bei chronischer Bronchitis gekennzeichnet Spater finden sich im Rntgenbild die typischen Zeichen einer spezifischen Lungenfibrose In charakteristischen Fllen knnen sie wie folgt beschrieben werden: Der Proze B beginnt mit einer feinen Netz
und Waben-Zeichnung,
und zwar bevorzugt in den Mittelfeldern Feine, weiche und unscharfe Herdschatten kommen zur Beobachtung Dann entwickeln sich wclkige, unscharf begrenzte,
oft milchglasartige oder gra-
nulierte fldchenhafte Triibungsbezirke Die vielgestaltigen Befunde lassen eine Klassifikation der Rntgenbilder kaum zu Im Endstadium findet man zusatzlich Verwachsungen, Zwerchfellausziehungen und emphysemat6 se Veranderungen Charakteristisch ist weiterhin das Fehlen von umschriebenen Fleckschatten, Schwielen, VergroBerung der Hilusdrusen oder Kalkschatten Relativ hufig kommt ein Spontanpneumothorax einseitig oder doppelseitig zur Beobachtung Wir haben mehrfach ber entsprechende Beobachtungen bei Korundschmelzern berichtet (Bolt u Valentin, 1951 ; Bolt et al., 1954 ; Kirchner, 1968 ; Valentin et al , 1973) Andere Auto-
3
ren konnten diese Beobachtungen bestdtigen 1961 ; Stokinger, 1967).
(Mitchell et al ,
Bei der Uberwachung von beruflich mit Metallen oder seinen Verbindungen
exponierten Personen ist es heute blich, den Schadstoffgehalt in Dies gilt insbebiologischen Krperflussigkeiten zu bestimmen sondere fur Blei, Quecksilber, Cadmium, Chrom, Vanadium und Diese Analysen, die zum Nachweis direkter Zeichen der Nickel Inkorporation, also einer Erh Bhung der Metallast des Organismus, dienen, erlauben Angaben ber das Ausma B der aktuellen Belastung und der potentiellen Gefahrdung der Arbeitnehmer. Aufgrund unserer langjahrigen Erfahrungen auf diesem Sektor und in bereinstimmung mit der internationalen Literatur sind diese Uberwachungsuntersuchungen zur Pravention von Metall-IntoxiAus analytischen Grinden war kationen nicht mehr wegzudenken es bis jetzt nicht mglich, Aluminium in biologischen Flussigkeiten zu bestimmen Die u Berst geringen Konzentrationen dieses Metalls im Organismus und die leichte Oxydierbarkeit lie Ben seine Erfassung mit den herkbmmlichen chemischen Methoden nicht zu Erst die Einfuhrung der sogenannten flammenlosen Atomabsorptionsspektroskopie ermbglichte eine einfache quantitative Erfassung des Aluminiums in biologischem Material Die u Berst gute Nachweisgrenze und das Arbeiten in reduzierender Atmosphere machen dieses Verfahren zur Methode der Wahl in der Aluminium-Analytik Hinzu kommen die bekannten Vorteile der Atomabsorptionsspektrometrie in der quantitativen Bestimmung von Metallen hinsichtlich Spezifitat und Praktikabilitat. Bei dieser Sachlage haben wir es fr notwendig erachtet, die Problematik der Gesundheitsschaden durch Aluminium oder seiner Verbindungen
erneut aufzugreifen In der Folge soll ber unsere Analysen-Ergebnisse berichtet werden, die wir in den letzten Jahren ermitteln konnten bei: a) einem Kollektiv von Normalpersonen, b) je einer Gruppe mit langjahriger staubfbrmiger Belastung bzw. langjahriger dampffbrmiger Belastung am Arbeitsplatz und c) einer Patientengruppe mit verschiedenen chronischen Nierenerkrankungen, welche regelmaBig mit Hmodialyse behandelt werden mu Bten und hohe Dosen des Prdparates Aludrox (kolloidales Aluminiumhydroxid) einnahmen.
1.2
Beschreibung der Arbeitsstdtte
Die von uns untersuchte Belegschaft ist in einem chemischen Betrieb beschdftigt, in welchem seit mehr als 40 Jahren Elektrokorunde hergestellt werden. 95 99 % AluminiumKorund besteht je nach Qualitat aus ca oxid Er wird im Lichtbogenofen aus Bauxit oder reiner Tonerde hergestellt Die hierbei entstehenden Dmpfe enthalten einen hohen Anteil Aluminiumoxid Die im Schmelzproze B hergestellten
4
Korundblocke werden anschlie Bend zerkleinert Au Berdem findet eine Feinbearbeitung statt Die Staubbelastung an diesen Arbeitspldtzen ist erheblich So ergaben Staubmessungen an der Feinkornanlage 3 14 mg Korundstaub pro m 3 Luft Es handelt sich dabei um 4 Messungen zu verschiedenen Zeiten eines Arbeitstages.
2 2.1
METHODIK Kollektivauswahl und Probengewinnung
a) Kollektivauswahl Untersucht wurde von uns ein Kollektiv von 110 Arbeitern eines Korund herstellenden und verarbeitenden Werkes 82 dieser Arbeiter waren gegen staubfBrmigen Korund exponiert, whrend 28 Personen an den fen noch Dampfen ausgesetzt waren An anamnestischen Daten wurden Alter, Expositionsdauer und eventuell bestehende Erkrankungen erhoben. Das Alter der Arbeiter lag im Bereich von 18 60 Jahren, im Median bei 42 Jahren Die Expositionsdauer betrug 1/4 Jahr 28 Jahre, im Mittel 6,9 Jahre Als Vergleichskollektiv dienten 40 mnnliche nicht Aluminium-exponierte Probanden. Zusatzlich wurden 33 Dialyse-Patienten mit unterschiedlichen Nierenerkrankungen untersucht In Tabelle 1 sind Alter, Geschlecht und Dialysedauer dieser Patienten aufgefuhrt Zusatzlich finden sich Angaben ber die Menge des applizierten Aluminiumhydroxids (Aludrox) und die jeweiligen Phosphat und Calcium-Spiegel im Serum. b) Probengewinnung
Alle Blutproben konnten mit normalen Einmalspritzen und -kanUlen gewonnen werden Whrend den Arbeitern und Normalpersonen jeweils 20 ml Vollblut entnommen wurde, erhielten wir bei den Patienten mit Nierenerkrankungen vor der Dialyse 1 max 5 ml Blut Bei 6 dieser Patienten war es uns moglich, eine zweite Blutprobe 3 oder 4 Tage spater zu gewinnen. Die Blutproben wurden in schwermetallfreie Polyathylenrbhrchen Uberfuhrt, verschlossen, um eine Kontamination zu vermeiden, und zentrifugiert Das abgezogene Serum kann bis zur Analyse tiefgefroren aufbewahrt werden. Die Urinproben der Arbeiter und der Normalpersonen wurden direkt in verschlieBbare Polydthylengef SBen gesammelt Aus usseren Gr Unden war die Gewinnung eines 24-h-Urins nicht mglich. Die Urinproben wurden ebenfalls bis zur Analyse tiefgefroren. 2.2
Analysenmethode
a) Prinzip der Methode Das Aluminium in Serum und Urin wurde direkt bzw nach Verdunnung mit Hilfe der sogenannten flammenlosen Atomabsorption gemessen Ausgewertet wurde gegen w Brige
5
Tabelle 1 Angaben iber die Menge des applizierten Al-Hydroxid und Dialysedauer bei 33 Patienten Proben Nr
Alter (J) Geschlecht
Dialyse dauer
Aludrox Menge
Serum-Al g/l
in g/die
SerumCalcium
Serum-
(mval/1)
(mmol/1)
Phosphat
1 J 3,5 J 1 J
3,96 5,28 5,28
254,0 184,o 146,o
5,05 4,50 4,60
0,83 1,04 0,93
f
1
f
10
5,28 5,28
126,4 40,2
4,40 5,10
2,30 1,12
51 43
f f
1 2
J J
2,64 13,20
32,0 126,4
4,70 5,80
2,87 3,10
8 9 10 11
43 39 18 21
m m m
3 3 1
Mon J Mon
4,40 7,04 5,28
109,0 165,0 103,5
4,45 4,70 4,25
0,93 0,89 1,66
f
3
Mon
4,40
49,5
4,35
0,67
12 13 14 15 16 17
40 23 52 62 37 56
f f m m m m
2 2 8 3 1 2
J J Mon Mon Mon Mon
5,28 6,96 5,28 3,48 5,28 5,28
91,5 117,0 120,8 157,5 43,5 79,5
4,05 5,40 4,30 4,55 4,15 4,40
1,88 1,79 1,55 1,64 0,65 1,00
18
64
f
1
Mon
5,28
19,5
4,00
1,90
19 20 21 22
29 33
m m
1 1
21,0 21,0
3,15 4,40
29 37
m m
5,28 8,80 4,40 13,20
45,0 6,0
4,80 4,50
2,08 2,89 1,81 2,04
23
38
m
4
J
17,40
21,0
7,50
1,52
24 25 26 27 28
48 39
m m
102,o 31,5
5,28 5,28 4,40
159,5 58,5 39,8
5,65 3,70 3,00 4,90 4,25
1,51 1,70
m f f
J J J J J
5,28 5,28
61 20 20
2 1,5 3 0,5 0,5
0,65 0,74 1,28
29
25
f
1,5 J
5,28
48,0
4,40
1,55
30 31 32 33
28 17 31 37
m f m m
1,5 1,5 9 1
5,28 5,28 7,04 5,28
283,2 42,0 112,8
4,40 4,15 3,35 4,50
1,78 0,95 0,59 0,75
1 2 3 4
69 22 45 45
f m f
5
25
6 7
Mon Tg
J J 1,5 J 14 Tg
J J J J
AdEine Auswertung mit Hilfe sog Aluminium-Standardlsungen bzw Serumditions-Eichkurven ist nicht notwendig, da Urin Proben mit definierten Aluminiumzusatzen parallele, um den Aluminiumgehalt des Untersuchungsmaterial versetzte Eichkurven ergeben Das Me Bprinzip der flammenlosen Atomabsorption hat gegenuber den meisten anderen Aluminiumbestimmungsmethoden den Vorteil einer sehr guten Nachweisgrenze bei einer hohen Spezifitat.
6
b)
Chemikalien
(Merck,
Aqua bidest; Aluminium-Standardlosung, 1 g/l
9967).
c) Gerite Bei den von uns verwendeten Gerdten handelte es sich um ein Atomabsorptionsspektrophotometer Perkin-Elmer, Modell 305, ausgerustet mit der Graphitrohrkfivette HGA 74 und einem Als HohlkathodenSchreiber, Modell 56, der gleichen Firma lampe diente eine Monoelement-Aluminium-Lampe (Intensitron). Alle Glasgerate mssen vor ihrer Verwendung mit ChromschwefelSoweit mglich wurden Wegwerfartikel sdure gereinigt werden Diese ergeben aufgrund unserer Erfahrungen keine eingesetzt Kontamination. Sowohl die biologischen Proben als auch die Standards wurden mit einer 20-Mikroliter Eppendorf-Pipette in das Graphitrohr Um die Gefahr einer Aluminium-Kontamination zu verinjiziert meiden, mu B streng beachtet werden, daB die Pipettenspitzen unmittelbar aus ihrer Verpackungshulle entnommen werden und nicht Zur Spulung des Graoffen gelagert haben (Fuchs et al , 1974) phitrohres wurde nachgereinigter Stickstoff (Reinheitsgrad 99,99%)
verwendet.
d) Analysenvorschrift und Geriteeichung Wahrend die Urinproben direkt gemessen werden konnten, mu Bten die Seren mit Aqua bidest im Bei dieser Verdfinnung wurde von Verhaltnis 1:3 verdunnt werden Bei den Seren der Diauns keine Matrixinterferenz beobachtet lysepatienten warenz T
einenoch groBere Verduinnung notwendig. Die Verdunnungen wurden mit Eppendorf-Pipetten in EinmalplastikZur atomabsorptionsspektrometrischen Mesgef Ben 3 durchgefuhrt Serumverdunnungen l der Urinproben bzw sung wurden jeweils 20 Gemessen wurde bei einer in die Graphitrohrkuvette injiziert Die Einstellung der Wellenlnge von 309 nm und einem Spalt 4 Steuereinheit der Graphitrohrkuvette zur Regelung des Temperaturprogrammes ist Tabelle 2 zu entnehmen. Tabelle 2 Temperaturprogramm der Graphitrohrkuvette HGA 74 bei der Aluminium-Bestimmung Analysenphase
Phasendauer
Temperatur
(S)
(O c)
Trocknung
60
100
Thermische Zersetzung
60
325
120
600
15
1550
12
2650 mit Miniflow
Gleitende thermische Zersetzung Zusatzliche thermische Zersetzung Atomisierung
7
Abb 1
Skt.
Eichkurve fr die Aluminiumbestimmung in biologischen Krperflussigkeiten
50 40
30
20 /
In 101
200 100 150 Aluminium Konzentration
50
Das fr
l g Al/L
unsere Me Banordnung spezifisch ausgewdhlte Programm Zerstorung der biologischen Matrix.
erlaubte eine vollstandige
Der Einsatz der Deuterium-Untergrundkompensation war deshalb Diese Unternicht ntig, wie entsprechende Versuche zeigten
suchungen wurden mit dem Atomabsorptionsspektrometer, Modell Dieses Gerdt ist mit 400, der Firma Perkin-Elmer durchgefuhrt einer Deuteriumuntergrundkompensation ausger Ustet, die auch im Die Spektralbereich oberhalb 300 nm eine Korrektur erlaubt mit Hilfe von der Analysen erfolgte quantitative Auswertung Durch Verdiinnung der Titrisolwa Brigen Standardeichlosungen Aluminium-Standardlosung wurden Eichlosungen mit einem Alumig/l hergestellt. niumgehalt von 10, 25, 50, 75, 100 In Abbildung 1 ist eine in diesem Konzentrationsbereich lineare Eichkurve dargestellt. e) Zuverlassigkeitskriterien der Methode Unter den angegebenen Me Bbedingungen betrdgt fr die Aluminium-Bestimmung in Serum und Urin die Prdzision in der Serie 9% Dieser VariationskoeffiDie Richtigkeit zient errechnete sich aus 10 fach-Bestimmungen der Analysenmethode wurde durch Wiederauffindungsversuche gepruft Whrend fr die Aluminium-Bestimmung im Urin eine Richtigkeit von 95 % gefunden wurde, konnte fr die Serumanalyse eine Wiederauffindung von 89% ermittelt werden. Die Nachweisgrenzen fr die Aluminium-Bestimmung betrugen im Urin 0,5 g/l, fr das Serum 1,5 g/l.
3
ERGEBNISSE
Einleitend mu B hier festgestellt werden, da B die Aluminium-exponierten Arbeitnehmer bei der physikalischen, rntgenologischen und elektrocardiographischen Untersuchung keine Hinweise fur eine Schadigung durch Aluminium-Exposition zeigten, wie wir sie
8
Tabelle 3 Mediane und Bereiche fr die Aluminium-Untersuchungen in Serum und Urin bei Normal
und Al-exponierten Personen Urinanalysen N
Normal-
Serumanalysen
Bereich
Median
(g/1)
(ug/)
32
3,5
110
10,5
28
82
31,0
N
Bereich
Median
(g/1)
(Pg/l)
17
40
4,0
220
39
110
6,0
10,5
220
44
28
6,6
10,5
102
37
82
6,0
34,5
14
personen Al-Exponierte Gesamt kollektiv
164
13
Dampff 6rmig Al-exponiertes Kollektiv
45,2
14
Staubformig Al-exponiertes Kollektiv
164
13,5
in der Einleitung beschrieben haben Es fand sich weder eine Lungenfibrose noch sonstige Hinweise fr eine Gesundheitsschadigung Wir haben es in unserer Studie offensichtlich mit einer Aluminium-Belastung zu tun, die vom menschlichen Organismus ohne erkennbaren Schaden toleriert wird. Die aus den Analysenergebnissen im Serum und Urin errechneten Mediane fr das Normalkollektiv als auch die aluminiumexponierte Gruppe sind in Tabelle 3 zusammengestellt Die Hufigkeitsverteilung fr die Aluminiumausscheidungen im Urin bei den beiden Kollektiven zeigen in keinem Fall ein normales Verhalten (Abb 2) Bei den Normalpersonen ermittelten wir einen Median von 17 g/l Mit Hilfe der Percentiltechnik errechnete sich fr das 0,975 Quantil ein Wert von 30 g/l. Diese Al-Konzentration wird von uns als obere Normgrenze verwendet Vergleicht man die beiden Kollektive statistisch miteinander, so ergibt sich mit einem t = 5,01**' ein hochsignifikanter Unterschied (t**' : P < 0,001). SchlUsselt man die aluminiumbelastete Gruppe der Arbeiter entsprechend der inhalativen Exposition auf, so zeigt sich auch hier eine statistisch signifikante Differenz (t = 3,28 '*) Erwartungsgema B liegt das dampfformig exponierte Kollektiv mit einem Median von 44 g Al/l Urin ber dem der staubf 6rmig belasteten Gruppe mit 37 g/l. Aus u Beren Grinden war es uns nicht mglich, 24-h-Urine zu erhalten Wir relativierten deshalb die Aluminiumausscheidung im Urin auf den Kreatiningehalt des Urins Die errechneten Ergebnisse bestatigten die bereits beschriebenen signifikanten Unterschiede der einzelnen Kollektive. 9
f 24
F
20
Normalpersonen:
18
14
10
6
2
X7
Al Exponierte
I -I
30
Median:
17
/ L
N
Median:
39
9/ L
110
I
J L~
I
10
:
N = 32
50
70
90
110
I
130
150
170
Aluminium-Konzentration im Urin
190
210
Uq
Al/I
Abb 2 Haufigkeitsverteilung der Me Bergebnisse der Aluminium-Ausscheidung im Urin bei Normal
und Al-exponierten Personen
Im Gegensatz zu diesen Befunden ergaben die Serumanalysen keine Hinweise fr einen signifikanten Unterschied gegenuber Normalpersonen Trotz der vorhandenen Aluminium-Belastung waren die Serumspiegel nur leicht gegenUber den von Normalpersonen erhoht Aus den Untersuchungen der Seren von nicht aluminiumexponierten Probanden errechneten wir einen Median von 14 g Al/1, das 0,975 Quantil lag bei 35 g/l Nur 6 der von uns untersuchten Arbeiter zeigten Werte oberhalb dieser sog oberen Normgrenze Der Serum-Aluminiumspiegel zeigte sich auch unabhangig
· 164
pg/L 50
E
V 40 obere
Normgrenze o 30 20
~· :
.::
10 -Ji
::·
:
A
:.
'
;.
Abb 3 Normalpers
N, = 40
dampf bel
Personen N
10
28
staubf
bel
Personen N
82
Darstellung der Einzelergebnisse der Serum-Al-Bestimmung bei den 3 Personenkollektiven
von der Art der Exposition Die von uns ermittelten Einzelwerte fUr die verschiedenen Kollektive sind in Abbildung 3 zusammengestellt. Es wurde ein Vergleich der bei aluminiumexponierten Personen gefundenen Aluminiumkonzentrationen im Serum mit denen bei Aludrox behandelten Patienten durchgef Uhrt Hierdurch sollte geklart werden, ob die bei den Arbeitern ermittelten Aluminium-Konzentrationen toxische Wirkungen haben knnten Die meisten Autoren haben bei mit kolloidalem Aluminium-Hydroxid behandelten Patienten keine toxischen Erscheinungen beobachtet Die von uns gemessenen Aluminiumspiegel im Serum der Patientengruppe mit verschiedenen chronischen Nierenerkrankungen lagen deutlich oberhalb derer von Aluminiumarbeitern Die Einzelme Berqebnisse, die Dialysedauer, die tgliche Aludrox-Gabe und die vorhandenen Calciumund Phosphat-Spiegel sind aus Tabelle 1 ersichtlich Die ermittelten Aluminium-Spiegel im Serum bei 33 Patienten schwanken zwischen 6 und 254 g/l betrachtlich. Korrelationsanalytisch zeigte sich kein Zusammenhang mit der Dialysedauer und dem Serum-Calcium bzw Phosphatspiegel.
4
DISKUSSION
Die Arbeitsmedizin bedient sich heute zur Vermeidung von Berufskrankheiten verschiedener bewahrter Methoden Die Kontrolle des MAK-Wertes an gefahrdeten Arbeitspldtzen ist eine hufig praktizierte preventive Ma Bnahme Zum anderen werden Personen, die schadigenden Noxen ausgesetzt sind, regelma Big werkarztlich uberwacht Neben anamnestischen und klinischen Untersuchungen werden heute zur Abschdtzung der Belastung spezifische chemische Analysen in biologischen Krperfl Ussigkeiten durchgefUhrt Dieses sog "Biological Monitoring" bietet gegenuber der berprufung des MAK-Wertes an Arbeitsplatzen einige Vorteile (Lauwerys, 1975 ; Vesterberg, 1975). Sie lassen sich wie folgt skizzieren: 1 Das Dosis-Wirkungs-Verhaltnis toxischer Substanzen wird direkt und spezifisch am biologischen Wirkungsort objektiv und quantitativ erfa Bt. 2 Die Form der spezifischen analytischen Messung ber Ucksichtigt das Individuum und seine fr ihn charakteristischen Reaktionen. 3 Der exponierte Proband ist selbst ein Integral seiner gesamten Expositionsbedingungen, d h es werden seine besonderen Expositionsverhaltnisse und die Hhe des "Uptake" fr alle Aufnahmewege ber Ucksichtigt. 4 Die Methode erfa Bt biologische und biochemische Unterschiede zwischen den Individuen (Zielhuis u Verberk, 1974). Dieses moderne arbeitsmedizinische Konzept ist aber nur bei der Einwirkung von toxischen Substanzen gltig Fr allergisierende, carcinogene und mutagene Substanzen gelten andere Gesetzm
Bigkeiten.
11
Tabelle 4 Zusammenstellung in der Literatur gefundener "Normalwerte" fr Aluminium im Serum N
21
10
x ± S
Bereich
(ug/l)
1g/l
340
72 ±
6
1460
5
240
29
536
AAS
7
10
80 < 3000
94
240 ± 20 Dimension
Literatur
Jahreszahl
190
37 Median: 25 172 +
Methode
90
Waldron-Edward et al
1971
NAA
Clarkson et al
1972
NAA
Berlyne et al
1970
Flammen AAS
Berlyne et al
1970
flammenlose AAS
Fuchs et al
1974
Photometrie
Seibold
1960
Spektrographie
Poole et al
1965
Photometrie
Kehde et al
1940
eigene Unter
1975
(ig/kg) 40
14,2 ± 7,1 Median:
14
4,0
34,5 flammenlose AAS
NAA = Neutronenaktivierungsanalyse;
suchungen AAS = Atomabsorptionsspektrometrie
In der Praxis hat sich diese Art der berwachung bei beruflich Schwermetallexponierten bewdhrt Es sei hier auf die Kontrolle von bleibelasteten Personen hingewiesen (Zielhuis, 1974). Wir haben versucht, dieses Konzept auch fr die Uberwachung von aluminiumexponierten Personen einzusetzen. Durch die Einfuhrung der flammenlosen Atomabsorption fr die Bestimmung von Al in biologischen Krperfl Ussigkeiten waren die analytischen Voraussetzungen fr eine derartige Untersuchung gegeben (Fuchs et al , 1974) Mit den bisher praktizierten Methoden war es schwierig, zuverldssige Analysenergebnisse fr Al in biologischem Material zu erhalten Dies zeigen zum einen die nur sparlichen Angaben ber Al-Konzentrationen in biologischen Korperfl Ussigkeiten von Normalpersonen und zum anderen die ausserst gro Be Schwankungsbreite der beschriebenen Ergebnisse In Tabelle 4 sind die uns aus der Literatur bekannten Angaben ber Serum-AlKonzentrationen von Normalpersonen zusammengestellt Die aufgefuhrten Befunde liegen zum gr6 Bten Teil erheblich ber dem von uns angegebenen Bereich Dies ist wahrscheinlich methodisch bedingt Unsere Werte stimmen weitgehend mit den Ergebnissen von Fuchs et al (1974) berein Von beiden Arbeitsgruppen wurde die flammenlose Atomabsorption fr die Analytik verwendet Neben diesen
12
methodischen Voraussetzungen bilden aus unserer Sicht die vergleichbaren regionalen Gegebenheiten eine wesentliche Rolle fur die gute bereinstimmung der Ergebnisse Auch die von Clarkson et al (1972) mit der Neutronenaktivierung erzielten Ergebnisse liegen in dem von uns gemessenen Bereich. Angaben ber Al-Konzentrationen im Urin konnten wir nur bei einer Arbeitsgruppe finden Kehde et al (1940) fanden mit einem photometrischen Verfahren im Urin von 94 Normalpersonen 78 ±2 g Al/l Diese Ergebnisse stimmen gut mit unseren Werten iberein. Die von uns gemessenen Al-Ausscheidungen im Urin schwankten zwischen 3,5 und 31 g/l recht betrdchtlich Dies ist zum Teil durch die Analyse von Urinproben, welche immer aus zeitlich und volumenma Big unterschiedlichen Ausscheidungsraten resultieren, bedingt Allerdings zeigte sich auch bei einer Relativierung der Werte mit Hilfe der Kreatininausscheidung kein homogeneres Ergebnis. Aluminiumuntersuchungen im Serum bei aluminiumexponierten Personen wurden unseres Wissens bis jetzt nur von Waldron et al (1971) durchgefuhrt Sie fanden bei 17 Arbeitern, die mit einem speziell aufbereiteten Aluminiumoxid durchschnittlich 12 Jahre exponiert waren, einen mittleren Serum-Aluminiumspiegel von 1030 40 g/l Dieser Wert lag signifikant ber der fr 21 Normalpersonen errechneten Konzentration von 340 190 g/1 Abgesehen davon, da B dieser Wert ca das 20-fache unseres Normalwertes darstellt, konnten wir beim Vergleich unserer Kollektive keinen signifikanten Unterschied feststellen Auch zwischen dampf und staubf Brmig exponierten Personen war keine statistisch gesicherte Differenz zu ermitteln Es mu B hier aber erwahnt werden, da B die Serumspiegel von 5 untersuchten Arbeitern z T recht betrachtlich oberhalb des von uns ermittelten Grenzwertes von 35 g Al/l Serum liegen Ob die Art und/oder das Ausma B der Exposition verantwortlich fr den von Waldron et al. (1971) beschriebenen signifikanten Unterschied ist, kann aus den vorhandenen Daten nicht ermittelt werden Auf Grund unserer Ergebnisse halten wir eine Uberwachung von Arbeitern eines Korundherstellenden und -verarbeitenden Werkes mit Hilfe von spezifischen Serumanalysen fr nicht geeignet und notwendig. Wesentlich hher liegen die Serum-Aluminiumspiegel bei mit Aludrox-behandelten Patienten Die Serumkonzentrationen schwankten zwischen 6 und 254 g/l Die untersuchten Patienten wurden z.T schon lange und mit erheblichen Al-Hydroxidmengen therapiert (Tabelle 1). Einige der von uns gemessenen Werte liegen oberhalb der von Fuchs et al (1974) ermittelten Konzentration von 140 g Al/1. Trotz der erheblichen oralen Aufnahme an Al-Hydroxid wird offensichtlich nur ein geringer Tell resorbiert Die von Berlyne et al (1970) festgestellten extremen Erh 6hungen der Serum-Al-Werte unter Al-Hydroxid-Therapie bei nicht dialysierten Personen von bis zu 110 mg/l wurden von uns nicht beobachtet In Ubereinstim-
13
(1974) konnten wir bei unserer Patientenmung mit Fuchs et al gruppe mit erhohten Serum-Al-Werten Zeichen einer manifesten Toxicitat nicht zuordnen Seit mehreren Jahren werden an zahl"Dialyse-Encephalopathien" bereichen Dialyse-Zentren sog schrieben, deren Ursache bis heute noch nicht vllig klar ist. Nach neueren Untersuchungen diskutiert man dieses Krankheitsbild als eine Aluminium-Intoxikation Vergleicht man die Serumkonzentrationen der Patienten mit denen der Al-exponierten Arbeiter, so kommt deren Al-Spiegel keine gesundheitsgefahrdende Relevanz zu Bei der inhalativen Aufnahme von Al scheint die Menge des resorbierten und in die Blutbahn bergehenden Aluminiums gering zu sein. Beim Vergleich der Ergebnisse der Urinanalysen fanden wir bei den aluminiumexponierten Arbeitern signifikant hhere Werte als bei Normalpersonen Dies stellt einen unterschiedlichen BeDer fr das Norfund zu den Ergebnissen der Serumanalysen dar g Al/l Urin wurde um mehr malkollektiv gltige Median von 17 als das Doppelte von den Al-exponierten Personen iiberschritten. Auch zwischen den staub und dampfexponierten Kollektiven Erwartungsgema3 lag das fand sich eine signifikante Differenz Kollektiv mit der dampfformigen Al-Belastung hher als die Auch bei der Relativierung der staubfbrmig belasteten Personen Al-Ausscheidung im Urin auf 1 g Kreatinin konnten diese Unterschiede bestatigt werden. Unserer Meinung nach erlauben diese Ergebnisse hinsichtlich der Hhe der Al-Ausscheidung die Aussage, da B nur geringe AlMengen vom Organismus resorbiert werden Hinweise fr eine Akkumulation des Metalls im Organismus ergaben sich bei Versuchen mit D-Penicillamin nicht 5 Normalpersonen zeigten nach Gabe von 1,2 g D-Penicillamin keine erhohten Ausscheidungen von Al im 24-h-Urin (Tabelle 5) Eine befriedigende Erklarung fur die vermehrte Ausscheidung von Al bei exponierten Arbeitern konnte bisher nicht gefunden werden. Aufgrund der bekannten Problematik der Analyse aus Urinproben (Schaller, 1975), der geringen Resorption von inhalativ aufgenommenem Al und der nichtvorhandenen Korrelation zur Expositionsdauer halten wir auch die Urinanalyse zur Uberwachung von Korund-herstellenden und -verarbeitenden Personen fr nicht geeignet. Die Analyse im biologischen Material als Hilfsmittel bei der Uberwachung schadstoffexponierter Personen beruht auf dem Konzept der Dosis-Wirkungs-Beziehung, wie weiter oben schon angedeutet
wurde. FUr allergisierende, carcinogene und mutagene Noxen gilt dieses Konzept nicht. Offensichtlich machen aber auch Substanzen mit geringer Resorptionsquote und gro Ber Toleranzbreite fr den menschlichen Organismus eine Ausnahme.
14
Tabelle 5 Ergebnisse der Aluminiumanalysen im Urin von 5 Probanden nach Gabe von 1,2 g D-Penicillamin Proband
Basiswert
D-Penicillamin
Nr
pg Al/die
pg Al/die
pg Al/die
1 2 3 4
14,16 13,09 14,28 28,88
37,80 22,56 13,78 23,10
23,10 33,25 26,56 24,64
5
22,00
32,62
50,75
(1,2 g/d)
nach D-Penicillamin
Die Empfindlichkeit und Spezifitat der analytischen Methoden ermbglicht heute in vielen Bereichen schon die Erkennung der Belastung des Menschen am Arbeitsplatz, ohne da B schadliche, gesundheitliche Auswirkungen zu erwarten sind Diese Feststellung gilt speziell fur Werktdtige eines Korund-herstellenden und -verarbeitenden Betriebes mit normalen arbeitshygienischen Bedingungen. Fur die gewissenhafte Ausfuhrung der Analysen danken wir Frl
M
Schwdrmer.
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32,
167-190 (1974)
1976
17
