Abstract

Het International Agency for Research on Cancer (Lyon, Frankrijk) heeft onlangs geconcludeerd dat 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD) een carcinogeen voor de mens is. Er zijn weinig studies bij de mens en risicobeoordelingen met kwantitatieve blootstellingsgegevens uitgevoerd. De auteurs voerden eerder blootstellings-respons analyses uit op basis van geschatte externe blootstelling aan TCDD voor 3.538 Amerikaanse mannelijke chemische werknemers en vonden een positieve trend voor alle kanker met toenemende cumulatieve blootstelling. In deze studie werden gegevens uit 1988 van 170 werknemers met zowel geschatte uitwendige blootstelling als bekende serum-TCDD-waarden gebruikt om het verband tussen deze twee af te leiden. Dit afgeleide verband werd gebruikt om de TCDD-spiegels in serum in de loop van de tijd te schatten voor alle 3.538 werknemers, en nieuwe dosis-responsanalyses werden uitgevoerd met gebruikmaking van cumulatieve serumwaarden. Een positieve trend (p = 0.003) werd gevonden tussen de geschatte log cumulatieve TCDD serumspiegel en kanker mortaliteit. Voor mannen was het levenslange (75 jaar) risico op overlijden aan kanker bij een TCDD inname van 1,0 pg/kg lichaamsgewicht per dag, tweemaal de achtergrond inname, een geschatte 0,05–0,9% boven een achtergrond levenslange risico op kankerdood van 12,4%. Gegevens uit deze cohort komen overeen met een andere epidemiologische risicobeoordeling uit Duitsland en ondersteunen recente conclusies van het Amerikaanse Environmental Protection Agency.

in 1997 stelde het International Agency for Research on Cancer vast dat 2,3,7,8-tetrachloordibenzo-p-dioxine (TCDD) een carcinogeen voor de mens is (1), en in 2001 volgde het nationale Toxicologieprogramma van de Amerikaanse regering (internetadres: www.niehs.nih.gov TCDD is een multisite carcinogeen bij dieren; het is niet direct genotoxisch en werkt bij dieren en mensen via een aryl koolwaterstofreceptor die in veel weefsels aanwezig is (1). Epidemiologisch bewijs wijst op een algemene overmaat van alle kankers, zonder een uitgesproken overmaat op specifieke plaatsen.

in 1999 publiceerden we een blootstellingsresponsanalyse van 3.538 mannelijke werknemers die werden blootgesteld aan met TCDD verontreinigde producten (Trichloorfenol of derivaten daarvan) in acht Amerikaanse chemische fabrieken (2). De blootstellingsscores werden aan elke werknemer voor elke functie toegewezen op basis van een werkblootstellings-matrix, die op zijn beurt gebaseerd was op 1) een geschat contactniveau met TCDD, 2) de mate van TCDD-besmetting van het product in elke fabriek in de loop van de tijd, en 3) het deel van een werkdag gedurende welke een werknemer waarschijnlijk in contact zou komen met met TCDD besmette producten (3). De in een installatie geproduceerde hoeveelheid Trichloorfenol (of een derivaat) is niet gebruikt omdat deze niet direct relevant is voor de blootstellingswaarde wanneer met deze drie factoren rekening wordt gehouden. De blootstellingsscores waren in wezen een relatieve rangorde van de blootstelling van alle werknemers, waardoor een cumulatieve blootstellingsscore kon worden berekend en de blootstellings-responstrends konden worden geanalyseerd. In die analyses vonden we een significante positieve trend voor alle kankers met toenemende blootstelling.

in deze studie hebben we gegevens gebruikt voor 170 werknemers wier serum-TCDD-spiegels en blootstellingsscores beschikbaar waren om de relatie tussen blootstellingsscores en serum-TCDD-niveau te schatten voor alle 3.538 werknemers in onze cohort. Vervolgens voerden we een dosis-respons analyse uit van alle kankersterfte per niveau van cumulatieve TCDD in het serum. Tot slot hebben we de geschatte relatie tussen serumspiegel en TCDD inname gebruikt om het risico op kankersterfte te schatten per niveau van TCDD inname, in termen van picogrammen per kilogram lichaamsgewicht per dag. Dit is de blootstellingsmaatstaf die conventioneel wordt gebruikt in volksgezondheidsaanbevelingen voor blootstelling aan TCDD.

materialen en methoden

voor een van de acht installaties waar onze cohort werkte, waren vanaf 1988 serumwaarden van TCDD (aangepast aan lipiden) beschikbaar voor 199 werknemers.; met het oog op de back-extrapolatie naar niveaus op het moment van de laatste blootstelling hebben we deze werknemers beperkt tot de 170 waarvan de niveaus in 1988 hoger waren dan 10 ppt, wat werd beschouwd als het bovenste bereik van een achtergrondniveau (geldige back-extrapolatie, gebaseerd op een constante eliminatie na beroepsmatige blootstelling, is niet mogelijk zodra de niveaus weer op de achtergrond zijn). Gebruikmakend van 1) de geschatte halfwaardetijd van TCDD (8.7 jaar (4)), 2) de bekende arbeidsverleden van elke werknemer, 3) een eenvoudig farmacokinetisch model voor de opslag en uitscheiding van TCDD, en 4) de blootstellingsscores voor elke baan die elke werknemer in de loop van de tijd had, voerden we een regressieanalyse uit waarin het geschatte TCDD-niveau op het moment van de laatste blootstelling werd gemodelleerd als functie van de blootstellingsscores voor deze 170 werknemers.

Hier is y het serumgehalte, λ de eerste-orde eliminatiesnelheidsconstante (gebaseerd op een halfwaardetijd van 8,7 jaar (4)), en Δt is de tijd (in jaren) tussen het einde van de blootstelling en 1988. Voor back-extrapolatie werd een verondersteld achtergrondniveau van 6,1 (het mediane niveau van 79 niet–blootgestelde werknemers van wie ook bloed werd afgenomen in 1988 (5); bereik 2,0-19,7) afgetrokken en vervolgens opnieuw toegevoegd nadat de back-extrapolatie was voltooid.

We gebruikten een eenvoudig eerste-orde farmacokinetisch model met één compartiment vanwege zijn eenvoud en omdat het op grote schaal wordt gebruikt in de literatuur, hoewel meer gecompliceerde farmacokinetische modellen zouden kunnen zijn gebruikt (7). Als gevoeligheidsanalyse hebben we ook de gegevens geanalyseerd door een 7,1-jaar halfwaardetijd aan te nemen, een eerdere schatting in de literatuur (8).

nadat we de coëfficiënt hadden geschat die betrekking had op de serumspiegels en blootstellingsscores, gebruikten we deze relatie om de serum-TCDD-spiegels in de loop van de tijd te schatten als gevolg van beroepsmatige blootstelling (minus het achtergrondniveau) voor alle 3.538 werknemers in onze cohort. We gebruikten dezelfde Flesch-Janys et al. farmacokinetisch model (6). Vervolgens integreerden we deze tijdspecifieke serumniveaus in de loop van de tijd om voor elke werknemer een cumulatief serumniveau af te leiden, of “oppervlakte onder de curve”, als gevolg van beroepsmatige blootstelling. Vervolgens voegden we een verondersteld achtergrondniveau van 5 ppt per jaar toe (het achtergrondniveau dat doorgaans in veel geïndustrialiseerde landen wordt aangenomen, en we gebruikten ook 6,1 ppt in sommige analyses; de resultaten varieerden weinig met kleine veranderingen in het veronderstelde achtergrondniveau).

TCDD wordt opgebouwd en gelijktijdig uitgescheiden tijdens de blootstelling, waarna de serumspiegels dalen naarmate TCDD geleidelijk wordt uitgescheiden na blootstelling. Figuur 1 illustreert het verband tussen de TCDD-spiegels in serum in de tijd en de cumulatieve serumspiegel (de oppervlakte onder de curve). Er worden serumspiegels (PPT TCDD) weergegeven voor een hypothetische werknemer die tot de leeftijd van 20 jaar is blootgesteld aan een inname op achtergrondniveau van 1 pg/kg lichaamsgewicht per dag en vervolgens beroepshalve wordt blootgesteld aan 20 pg/kg lichaamsgewicht per dag tot de leeftijd van 30 jaar.

Blootstellingsresponsanalyses werden uitgevoerd voor alle kankersterfte (er waren 256 sterfgevallen door kanker), en er werd uitgegaan van een achtergrondniveau van 5 ppt TCDD. De Analyses werden uitgevoerd met behulp van Cox regressie (de PHREG procedure in Sas statistische software) waarbij de tijdsvariabele leeftijd was (9). Het model bestond uit een blootstellingsvariabele (tijdsafhankelijk) en categorische variabelen voor geboortedatum (vier categorieën, vast). Details zijn te vinden in de oorspronkelijke publicatie (2).

We passen modellen aan met verschillende blootstellingswaarden, waaronder cumulatieve serumwaarden en de log van cumulatieve serumwaarden, met verschillende vertragingen, en gemiddelde blootstelling. We hebben ook analyses uitgevoerd met behulp van cumulatief serumniveau en een kubieke spline model (10) (vijf knopen; 5, 25, 50, 75 en 95 procent), wat een relatief onbelemmerde blootstellings-respons curve oplevert. We hebben ook verschillende modellen uitgerust met cumulatieve blootstelling die ofwel geen drempel of een stuksgewijs lineair model, of een combinatie van beide aannamen. Het drempelmodel ging uit van een vlakke lijn (geen verhoogd risico bij toenemende dosis) voor lage doses; vervolgens begon bij een geschat cutpoint (de drempel) een onbeperkte lineaire dosisrespons. Het stuksgewijze lineaire model liet een dosisrespons toe met twee stukken, elk lineair. De beste cutpoints of drempels voor deze modellen werden gekozen door een proces van eliminatie.

hoewel onze Analyse gericht was op TCDD, hebben we ook enkele dosis-responsanalyses uitgevoerd op basis van geschatte toxische equivalenten (teq ‘s); teq’ s maken het mogelijk alle dioxinen en furanen te groeperen op basis van hun toxische-equivalentiefactor (1). TCDD werd verondersteld de meest toxische van alle dioxinen en furanen te zijn, met een toxische-equivalentiefactor van 1,0. TCDD vertegenwoordigt ongeveer 10 procent van alle teq ‘ s op milieugebied (11), wat betekent dat TCDD verantwoordelijk wordt geacht voor ongeveer 10 procent van de toxiciteit van alle dioxinen en furanen. In onze gegevens gingen we ervan uit dat beroepsmatige blootstelling volledig aan TCDD was, met geen andere beroepsmatige blootstelling aan dioxinen en furanen, op basis van laboratoriumgegevens die erop wijzen dat andere dioxinen en furanen niet verschilden tussen onze eigen werknemers en niet-blootgestelde controles (5). We gingen ervan uit dat achtergrondserumniveaus ongeveer 50 ppt teq ‘ s waren in onze blootstellings-responsanalyses, 10 keer het achtergrondniveau van 5 ppt TCDD. Vervolgens voerden we een exposure-response analyse uit met behulp van TEQs; dit was gelijk aan het toevoegen van een achtergrondniveau van 50 ppt in plaats van 5 ppt in onze oorspronkelijke analyse.

Blootstellingsresponsanalyses waarbij cumulatieve serumwaarden werden gebruikt, leverden een regressiecoëfficiënt op, waardoor het risico per eenheid cumulatieve serumwaarden (TCDD of teq ‘ s) kon worden geschat. Om risicoschattingen voor de inname van TCDD (of TEQs) per dag te maken, hebben we standaard veronderstellingen gebruikt van de Wereldgezondheidsorganisatie (11), dat wil zeggen dat serumconcentraties (aangepast aan lipiden) de concentratie in al het lichaamsvet weerspiegelen; dat lichaamsvet ongeveer 30 procent van het lichaamsgewicht vertegenwoordigt; en dat elke eenheid TCDD (of TEQs) inname in termen van picogrammen per kilogram lichaamsgewicht per dag in steady-state-omstandigheden resulteert in 10 eenheden picogrammen per gram lipide (equivalent, ppt lipide), of 2 eenheden nanogrammen per kilogram lichaamsgewicht.

Excess lifetime risk tot en met de leeftijd van 75 jaar werd berekend voor mannen en vrouwen. Onze cohort bestond alleen uit mannen, en de meeste kankersterfte gegevens voor TCDD zijn alleen gebaseerd op mannen. We hebben de risico ’s voor vrouwen tijdens hun hele leven berekend door aan te nemen dat mannen en vrouwen dezelfde relatieve risico’ s hebben. Er zijn echter aanwijzingen bij dieren voor geslachtsspecifieke effecten voor TCDD (1), zodat extrapolatie van het risico van mannetjes naar vrouwtjes voor alle vormen van kanker twijfelachtig kan zijn; epidemiologisch bewijs voor vrouwtjes is te schaars om een leidraad te bieden. De resultaten van twee van de best passende modellen werden gebruikt. Er werd aangenomen dat blootstelling aan de achtergrond zou plaatsvinden vanaf de geboorte. We gecorrigeerd voor concurrerende oorzaken (12). Overmatig risico werd geschat voor een dosis van tweemaal achtergrondniveaus, die we veronderstelden een inname van 0,5 pg/kg lichaamsgewicht per dag te zijn, die, bij steady state, leidt tot een niveau van ongeveer 5 ppt TCDD in de bloedlipiden. Voor de inschatting van het risico van teq ’s gingen we uit van een achtergrondopname van 10 pg/kg per dag, wat leidde tot ongeveer 50 ppt teq’ s in de bloedlipiden. Achtergrond sterftecijfers voor alle kankergevallen en alle oorzaken zijn ontleend aan vitale statistische gegevens van de VS voor de jaren 1995-1997 (13).

resultaten

Tabel 1 geeft enkele beschrijvende statistieken voor het cohort. Hoewel de meeste werknemers slechts enkele jaren aan TCDD werden blootgesteld (gemiddeld 2,7), werd 10% gedurende meer dan 8 jaar blootgesteld. Dit cohort werd zwaar blootgesteld, zoals blijkt uit hun hoge serumspiegels aan het einde van de blootstelling. De geschatte serumwaarden voor het hele cohort waren in lijn met de serumwaarden voor de 170 proefpersonen voor wie we werkelijke serumgegevens hadden. De plant waarin deze 170 proefpersonen werkten (plant 1) bevond zich midden in de verdeling van de blootstelling per plant (2).

Figuur 2 toont de waargenomen en voorspelde serumspiegels van TCDD op basis van de lineaire regressie van gemeten serumspiegels op Geschatte blootstellingsscores. De Spearman correlatiecoëfficiënt tussen de waargenomen back-geëxtrapoleerde serumspiegel op het moment van de laatste blootstelling en de voorspelde serumspiegel was 0,65 voor deze 170 werknemers (p = 0,0001). Toepassing van de regressiecoëfficiënt die betrekking heeft op het serumniveau en de blootstellingsscore op het gehele cohort leidde tot geschatte serumconcentraties voor elke werknemer in de loop van de tijd. Voor het gehele cohort was de Spearman correlatiecoëfficiënt tussen de cumulatieve blootstellingsscore aan het einde van de blootstelling en de geschatte serumspiegel aan het einde van de blootstelling 0,90.

bij blootstellings-responsanalyses waarbij de cumulatieve serumspiegel werd gebruikt als voorspeller van alle kankersterfte in Cox-regressieanalyses, lag het best passende model met de log van de cumulatieve serumspiegel (de oppervlakte onder de curve) 15 jaar. De coëfficiënt voor dit model was 0,097 (standaardfout, 0,032; p = 0,003; model chi-kwadraat statistiek = 11,3, 4 df). Het model met een vertraging van 15 jaar voor de log van cumulatieve blootstelling past beter dan het analoge model zonder vertraging (model chi-kwadraat statistiek = 7,5, 4 df). We analyseerden de gegevens ook door een halfwaardetijd van 7,1 jaar aan te nemen (een eerdere schatting in de literatuur (8)). De resulterende blootstellingsresponscoëfficiënt voor log cumulatieve serum-TCDD-spiegel (met een vertraging van 15 jaar) veranderde niet veel (deze was 4 procent lager).

het kubieke splinemodel, dat geen specifieke vorm oplegt aan de dosisrespons, paste niet beter dan het model waarin de log van cumulatief serum 15 jaar lag (verschil in -2 log likelihoods, Chi-square statistic = 0,9, 3 df; p = 0.83) werd gebruikt, hetgeen erop wijst dat het model met de log van cumulatief serum een redelijk goed model was. We hebben ook categorische analyses uitgevoerd per septiel van cumulatieve serumspiegel. De ratio ‘ s uit deze analyse zijn weergegeven in Tabel 2. Figuur 3 toont de dosisrespons voor het model dat de log van de cumulatieve serumspiegel gebruikte (15 jaar vertraging), samen met de categorische gegevensanalyse.