Immunomodulation and Oxidative Stress in Denim Sandblasting Workers: Changes Caused by Silica Exposure

Abstract Workers in denim sandblasting are at a high risk of developing silicosis, an occupational lung disease caused by inhaling crystalline silica dust. The development and progress of silicosis is associated with the activation of the immune system and oxidative stress. In the former, interferon-gamma induces both neopterin release and the enzyme indoleamine [2, 3]-dioxygenase (IDO) in various cells. The determination of the kynurenine-to-tryptophan ratio and neopterin concentration has proven to be an efficient method to monitor the activation status of IDO and cellular immunity. The present study aimed to investigate whether occupational silica exposure leads to any alterations in neopterin levels, tryptophan degradation, and activities of superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT), agents in the antioxidant defense system. Fifty-five male denim sandblasting workers and twenty-two healthy men as controls were included. Mean neopterin and kynurenine levels, kynurenine-to-tryptophan ratio, and SOD activity were higher in subjects with silicosis compared to non-exposed controls (all, p<0.05). Neopterin levels and kynurenine-totryptophan ratios were positively correlated (p<0.05); however, no correlation was observed between length of employment and the measured parameters. Some of the measured parameters were significantly affected by the severity of the pathology. Our results suggest that silica exposure activates the cellular immune response. The increased neopterin levels and tryptophan degradation confirm the possibility of their use as an indicator of cellular immune response. Sažetak IMUNOMODULACIJA I OKSIDATIVNI STRES U RADNIKA U PJESKARENJU TRAPER PLATNA: PROMJENE UZROKOVANE IZLOŽENOSTI SILICI Radnici u pjeskarenju traper platna izloženi su visokom riziku od silikoze, profesionalne plućne bolesti uzrokovane udisanjem čestica silikatne prašine. Razvoj i progresija silikoze povezani su s aktivacijom imunosnog sustava i oksidativnim stresom. Pri aktivaciji imunosnoga sustava, interferon-gama potiče otpuštanje neopterina i enzima indoleamina [2, 3]-dioksigenaze (IDO) u različitim vrstama stanica. Određivanje omjera kinurenina i triptofana te koncentracije neopterina pokazale su se učinkovitim metodama praćenja aktivacijskoga statusa IDO-a i staničnog imuniteta. Ovaj rad istražuje uzrokuje li profesionalna izloženost silici promjene u razinama neopterina, degradaciji triptofana i aktivnosti superoksid dismutaze (SOD) i katalaze (CAT), agenata u antioksidativnom obrambenom sustavu. U istraživanju je sudjelovalo 55 muških radnika u pjeskarenju traper platna i 22 zdrava muškarca u kontrolnoj skupini. Srednje vrijednosti razina neopterina i kinurenina, omjera kinurenina i triptofana, te aktivnosti SOD-a bile su više u radnika oboljelih od silikoze nego u kontrolnoj skupini (p<0,05). Razina neopterina i omjer kinurenina i triptofana bile su u pozitivnoj korelaciji (p<0,05). Međutim, korelacija nije uočena između mjerenih vrijednosti i radnog staža. Neke od mjerenih vrijednosti bitno su ovisile o težini patologije. Dobiveni rezultati daju naslutiti da izloženost silici uzrokuje aktivaciju staničnog imunosnog odgovora. Povećane razine neopterina i degradacije triptofana potvrđuju mogućnost njihova korištenja kao pokazatelja staničnog imunosnog odgovora.