Workers exposed to wood dust have an increased micronucleus frequency in nasal and buccal cells: results from a pilot study

Wood dust is recognised as a human carcinogen, based on the strong association of wood dust exposure and the elevated risk of malignant tumours of the nasal cavity and paranasal sinuses [sino-nasal cancer (SNC)]. The study aimed to assess genetic damage in workers exposed to wood dust using biomarkers in both buccal and nasal cells that reflect genome instability events, cellular proliferation and cell death frequencies. Nasal and buccal epithelial cells were collected from 31 parquet layers, installers, carpenters and furniture workers (exposed group) and 19 non-exposed workers located in Switzerland. Micronucleus (MN) frequencies were scored in nasal and buccal cells collected among woodworkers. Other nuclear anomalies in buccal cells were measured through the use of the buccal micronucleus cytome assay. MN frequencies in nasal and buccal cells were significantly higher in the exposed group compared to the non-exposed group; odds ratio for nasal cells 3.1 [95% confidence interval (CI) 1.8-5.1] and buccal cells 1.8 (95% CI 1.3-2.4). The exposed group had higher frequencies of cells with nuclear buds, karyorrhectic, pyknotic, karyolytic cells and a decrease in the frequency of basal, binucleated and condensed cells compared to the non-exposed group. Our study confirms that woodworkers have an elevated risk for chromosomal instability in cells of the aerodigestive tract. The MN assay in nasal cells may become a relevant biomonitoring tool in the future for early detection of SNC risk. Future studies should seek to standardise the protocol for MN frequency in nasal cells similar to that for MN in buccal cells.

Generation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) during woodworking operations.

Occupational exposures to wood dust have been associated with an elevated risk of sinonasal cancer (SNC). Wood dust is recognized as a human carcinogen but the specific cancer causative agent remains unknown. One possible explanation is a co-exposure to; wood dust and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). PAHs could be generated during incomplete combustion of wood due to heat created by use of power tools. To determine if PAHs are generated from wood during common wood working operations, PAH concentrations in wood dust samples collected in an experimental chamber operated under controlled conditions were analyzed. In addition, personal air samples from workers exposed to wood dust (n = 30) were collected. Wood dust was generated using three different power tools: vibrating sander, belt sander, and saw; and six wood materials: fir, Medium Density Fiberboard (MDF), beech, mahogany, oak and wood melamine. Monitoring of wood workers was carried out by means of personal sampler device during wood working operations. We measured 21 PAH concentrations in wood dust samples by capillary gas chromatography-ion trap mass spectrometry (GC-MS). Total PAH concentrations in wood dust varied greatly (0.24-7.95 ppm) with the lowest being in MDF dust and the highest in wood melamine dust. Personal PAH exposures were between 37.5-119.8 ng m(-3) during wood working operations. Our results suggest that PAH exposures are present during woodworking operations and hence could play a role in the mechanism of cancer induction related to wood dust exposure.

Exposition professionnelle aux hydrocarbures aromatiques polycycliques dans la poussière de bois

Les tumeurs malignes des cavités naso-sinusiennes (CNS) représentent environ 3% des cancers ORL. La poussière de bois est reconnue comme cancérigène pour l'homme (IARC, classe 1A) et la maladie professionnelle formellement identifiée est le CNS ou le cancer de l'ethmoïde. L'adénocarcinome des CNS est une maladie professionnelle admise chez certains travailleurs spécialisés tels les menuisiers et les ébénistes. Selon les enquêtes WOODEX dans les 25 états membres de UE en 2006, environ 3.6 millions de travailleurs sont exposés par voie respiratoire à la poussière de bois, soit 2% de la population active. En France, 307 000 travailleurs sont exposés, et il y a environ 200 cas de cancers sino-nasaux reconnus comme maladie professionnelle par année. La forte proportion de travailleurs du bois développant un adénocarcinome des CNS a suggéré diverses pistes, tel que le tanin pour les bois durs, le formaldéhyde pour les contre-plaqués et le benzo(a)pyrène produit par le bois surchauffé. Il est reconnu que le tanin ne provoque pas de cancer dans l'exposition à la poussière de thé. Le formaldéhyde est un irritant mais il est aussi classé cancérogène. La piste des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) cancérogènes provoqués par le bois surchauffé est séduisante. Nous avons étudié leur teneur en fonction des opérations pratiquées sur le bois en cabine d'expérimentation. Les matériaux testés sont du sapin brut, du chêne et chêne imprégné de polyuréthane. La poussière de bois contient des HAP au niveau du µg/g ou ppm. Le bois imprégné de vernis PU produit 100 fois plus de HAP que le bois brut lors des opérations de ponçage.

Effects of bioaerosol exposure on work-related symptoms among Swiss sawmill workers

Objective Exposure to bioaerosols in the occupational environment of sawmills could be associated with a wide range of health effects, in particular respiratory impairment, allergy and organic dust toxic syndrome. The objective of the study was to assess the frequency of medical respiratory and general symptoms and their relation to bioaerosol exposure. Method Twelve sawmills in the French part of Switzerland were investigated and the relationship between levels of bioaerosols (wood dust, airborne bacteria, airborne fungi and endotoxins), medical symptoms and impaired lung function was explored. A health questionnaire was distributed to 111 sawmill workers. Results The concentration of airborne fungi exceeded the limit recommended by the Swiss National Insurance (SUVA) in the twelve sawmills. This elevated fungi level significantly influenced the occurrence of bronchial syndrome (defined by cough and expectorations). No other health effects (irritations or respiratory effects) could be associated to the measured exposures. We observed that junior workers showed significantly more irritation syndrome (defined by itching/running nose, snoring and itching/red eyes) than senior workers. Lung function tests were not influenced by bioaerosol levels nor dust exposure levels. Conclusion Results suggest that occupational exposure to wood dust in a Swiss sawmill does not promote a clinically relevant decline in lung function. However, the occurrence of bronchial syndrome is strongly influenced by airborne fungi levels. [Authors]

Etude des niveaux de concentration d'hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) dans la poussière de bois et des marqueurs biologiques d'effets génotoxiques chez les travailleurs du bois

L'exposition aux poussières de bois est associé à un risque accru d'adénocarcinomes des fosses nasales et des sinus paranasaux (SNC, 'Sinonasal cancer') chez les travailleurs du bois. Les poussières de bois sont ainsi reconnues comme cancérogènes avérés pour l'homme par le Centre international de Recherche sur le Cancer (CIRC). Toutefois, l'agent causal spécifique et le mécanisme sous-jacent relatifs au cancer lié aux poussières de bois demeurent inconnus. Une possible explication est une co-exposition aux poussières de bois et aux Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP), ces derniers étant potentiellement cancérogènes. Dans les faits, les travailleurs du bois sont non seulement exposés aux poussières de bois naturel, mais également à celles générées lors d'opérations effectuées à l'aide de machines (ponceuses, scies électriques, etc.) sur des finitions de bois (bois traités) ou sur des bois composites, tels que le mélaminé et les panneaux de fibres à densité moyenne (MDF, 'Medium Density Fiberboard'). Des HAP peuvent en effet être générés par la chaleur produite par l'utilisation de ces machines sur la surface du bois. Les principaux objectifs de cette thèse sont les suivants: (1) quantifier HAP qui sont présents dans les poussières générées lors de diverses opérations courantes effectuées sur différents bois (2) quantifier l'exposition individuelle aux poussières de bois et aux HAP chez les travailleurs, et (3) évaluer les effets génotoxiques (dommages au niveau de l'ADN et des chromosomes) due à l'exposition aux poussières de bois et aux HAP. Cette thèse est composée par une étude en laboratoire (objectif 1) et par une étude de terrain (objectifs 2 et 3). Pour l'étude en laboratoire, nous avons collecté des poussières de différents type de bois (sapin, MDF, hêtre, sipo, chêne, bois mélaminé) générées au cours de différentes opérations (comme le ponçage et le sciage), et ceci dans une chambre expérimentale et dans des conditions contrôlées. Ensuite, pour l'étude de terrain, nous avons suivi, dans le cadre de leur activité professionnelle, 31 travailleurs de sexe masculin (travailleurs du bois et ébenistes) exposés aux poussières de bois pendant deux jours de travail consécutifs. Nous avons également recruté, comme groupe de contrôle, 19 travailleurs non exposés. Pour effectuer une biosurveillance, nous avons collecté des échantillons de sang et des échantillons de cellules nasales et buccales pour chacun des participants. Ces derniers ont également rempli un questionnaire comprenant des données démographiques, ainsi que sur leur style de vie et sur leur exposition professionnelle. Pour les travailleurs du bois, un échantillonnage individuel de poussière a été effectué sur chaque sujet à l'aide d'une cassette fermée, puis nous avons évalué leur exposition à la poussière de bois et aux HAP, respectivement par mesure gravimétrique et par Chromatographie en phase gazeuse combinée à la spectrométrie de masse. L'évaluation des dommages induits à l'ADN et aux chromosomes (génotoxicité) a été, elle, effectuée à l'aide du test des micronoyaux (MN) sur les cellules nasales et buccales et à l'aide du test des comètes sur les échantillons de sang. Nos résultats montrent dans la poussière de la totalité des 6 types de bois étudiés la présence de HAP (dont certains sont cancérogènes). Des différences notoires dans les concentrations ont été néanmoins constatées en fonction du matériau étudié : les concentrations allant de 0,24 ppm pour la poussière de MDF à 7.95 ppm pour le mélaminé. Nos résultats montrent également que les travailleurs ont été exposés individuellement à de faibles concentrations de HAP (de 37,5 à 119,8 ng m-3) durant les opérations de travail du bois, alors que les concentrations de poussières inhalables étaient relativement élevés (moyenne géométrique de 2,8 mg m-3). En ce qui concerne la génotoxicité, les travailleurs exposés à la poussière de bois présentent une fréquence significativement plus élevée en MN dans les cellules nasales et buccales que les travailleurs du groupe témoin : un odds ratio de 3.1 a été obtenu pour les cellules nasales (IC 95% : de 1.8 à 5.1) et un odds ratio de 1,8 pour les cellules buccales (IC 95% : de 1.3 à 2.4). En outre, le test des comètes a montré que les travailleurs qui ont déclaré être exposés aux poussières de MDF et/ou de mélaminé avaient des dommages à l'ADN significativement plus élevés que les deux travailleurs exposés à la poussière de bois naturel (sapin, épicéa, hêtre, chêne) et que les travailleurs du groupe témoin (p <.01). Enfin, la fréquence des MN dans les cellules nasales et buccales augmentent avec les années d'exposition aux poussières de bois. Par contre, il n'y a pas de relation dose-réponse concernant la génotoxicité due à l'exposition journalière à la poussière et aux HAP. Cette étude montre qu'une exposition aux HAP eu bien lieu lors des opérations de travail du bois. Les travailleurs exposés aux poussières de bois, et donc aux HAP, courent un risque plus élevé (génotoxicité) par rapport au groupe témoin. Étant donné que certains des HAP détectés sont reconnus potentiellement cancérogènes, il est envisageable que les HAP générés au cours du travail sur les matériaux de bois sont un des agents responsables de la génotoxicité de la poussière de bois et du risque élevé de SNC observé chez les travailleurs du secteur. Etant donné la corrélation entre augmentation de la fréquence des MN, le test des micronoyaux dans les cellules nasales et buccales constitue sans conteste un futur outil pour la biosurveillance et pour la détection précoce du risque de SNC chez les travailleurs. - Exposures to wood dust have been associated with an elevated risk of adenocarcinomas of the Dasal cavity and the paranasal sinuses (sinonasal cancer or SNC) among wood workers. Wood dust is recognized as a human carcinogen by the International Agency for Research on Cancer. However, the specific cancer causative agent(s) and the mechanism(s) behind wood dust related carcinogenesis remains unknown. One possible explanation is a co-exposure to wood dust and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH), the latter being carcinogenic. In addition, wood workers are not only exposed to natural wood but also to wood finishes and composite woods such as wood melamine and medium density fiber (MDF) boards during the manipulation with power tools. The heat produced by the use of power tools can cause the generation of PAH from wood materials. The main objectives of the present thesis are to: (1) quantify possible PAH concentrations in wood dust generated during various common woodworking operations using different wood materials; (2) quantify personal wood dust concentrations and PAH exposures among wood workers; and (3) assess genotoxic effects (i.e., DNA and chromosomal damage) of wood dust and PAH exposure in wood workers. This thesis is composed by a laboratory study (objective 1) and a field study (objectives 2 and 3). In the laboratory study we collected wood dust from different wood materials (fir, MDF, beech, mahagany, oak, and wood melamine) generated during different wood operations (e.g., sanding and sawing) in an experimental chamber under controlled conditions. In the following field study, we monitored 31 male wood workers (furniture and construction workers) exposed to wood dust during their professional activity for two consecutive work shifts. Additionally, we recruited 19 non exposed workers as a control group. We collected from each participant blood samples, and nasal and buccal cell samples. They answered a questionnaire including demographic and life-style data and occupational exposure (current and past). Personal wood dust samples were collected using a closed-face cassette. We used gravimetrie analysis to determine the personal wood dust concentrations and capillary gas chromatography - mass spectrometry analysis to determine PAH concentrations. Genotoxicity was assessed with the micronucleus (MN) assay for nasal and buccal cells and with the comet assay for blood samples. Our results show that PAH (some of them carcinogenic) were present in dust from all six wood materials tested, yet at different concentrations depending on the material. The highest concentration was found in dust from wood melamine (7.95 ppm) and the lowest in MDF (0.24 ppm). Our results also show that workers were individually exposed to low concentrations of PAHs (37.5-119.8 ng m"3) during wood working operations, whereas the concentrations of inhalable dust were relatively high (geometric mean 2.8 mg m"3). Concerning the genotoxicity, wood workers had a significantly higher MN frequency in nasal and buccal cells than the workers in the control group (odds ratio for nasal cells 3.1 (95%CI 1.8-5.1) and buccal cells 1.8 (95%CI 1.3-2.4)). Furthermore, the comet assay showed that workers who reported to be exposed to dust from wooden boards (MDF and wood melamine) had significantly higher DNA damage than both the workers exposed to natural woods (fir, spruce, beech, oak) and the workers in the control group (p < 0.01). Finally, MN frequency in nasal and buccal cells increased with increasing years of exposure to wood dust. However, there was no genotoxic dose-response relationship with the per present day wood dust and PAH exposure. This study shows that PAH exposure occurred during wood working operations. Workers exposed to wood dust, and thus to PAH, had a higher risk for genotoxicity compared to the control group. Since some of the detected PAH are potentially carcinogenic, PAH generated from operations on wood materials may be one of the causative agents for the observed increased genotoxicity in wood workers. Since increased genotoxicity is manifested in an increased MN frequency, the MN assay in nasal and buccal cells may become a relevant biomonitoring tool in the future for early detection of SNC risk.

Assessment of bioaerosols and inhalable dust exposure in Swiss sawmills

An assessment of wood workers' exposure to airborne cultivable bacteria, fungi, inhalable endotoxins and inhalable organic dust was performed at 12 sawmills that process mainly coniferous wood species. In each plant, samples were collected at four or five different work sites (debarking, sawing, sorting, planing and sawing cockpit) and the efficiency of sampling devices (impinger or filter) for determining endotoxins levels was evaluated. Results show that fungi are present in very high concentrations (up to 35 000 CFU m(-3)) in all sawmills. We also find that there are more bioaerosols at the sorting work site (mean +/- SD: 7723 +/- 9919 CFU m(-3) for total bacteria, 614 +/- 902 CFU m(-3) for Gram-negative, 19 438 +/- 14 246 CFU m(-3) for fungi, 7.0 +/- 9.0 EU m(-3) for endotoxin and 2.9 +/- 4.8 g m(-3) for dust) than at the sawing station (mean +/- SD: 1938 +/- 2478 CFU m(-3) for total bacteria, 141 +/- 206 CFU m(-3) for Gram-negative, 12 207 +/- 10 008 CFU m(-3) for fungi, 2.1 +/- 1.9 EU m(-3) for endotoxin and 0.75 +/- 0.49 mg m(-3) for dust). At the same time, the species composition and concentration of airborne Gram-negative bacteria were studied. Penicillinium sp. were the predominant fungi, while Bacillus sp. and the Pseudomonadacea family were the predominant Gram-positive and Gram-negative bacteria encountered, respectively. [Authors]