Laryngorhinootologie 2002; 81(3): 217-225
DOI: 10.1055/s-2002-25038
Rhinologie
© Georg Thieme Verlag Stuttgart · New York

Erkrankungen der oberen Atemwege und Gentoxizität bei tabakrauchexponierten Kindern

Respiratory Diseases and Genotoxicity in Tobacco Smoke Exposed ChildrenG.  Baier 1 , Helga  Stopper 2 , Corinna  Kopp 1 , Ulrike  Winkler 1 , Iris  Zwirner-Baier 2
  • 1 Bayerische Julius-Maximilians-Universität, Klinik und Poliklinik für Hals-, Nasen- und Ohrenkranke, Kopf- und Halschirurgie Würzburg (Direktor: Univ.-Prof. Dr. med. J. Helms)
  • 2 Bayerische Julius-Maximilians-Universität, Institut für Toxikologie (Lehrstuhl: Univ.-Prof. Dr. Lutz)
Diese Arbeit wurde durch eine Sachbeihilfe des Unibundes Würzburg gefördert. Widmung Herrn Professor Dr. Jan Helms zum 65. Geburtstag gewidmet.
Further Information

Publication History

6. November 2001

22. Januar 2002

Publication Date:
12 April 2002 (online)

Zusammenfassung

Hintergrund: Passivrauchen (Environmental tobacco smoke = ETS) ist als krebserzeugend im Menschen eingestuft. Tabakrauch ist einer der wichtigsten Innenraumluftschadstoffe. Der Anstieg der Tabakrauchexposition im häuslichen Bereich, bedingt durch die Zunahme weiblicher Raucher, führt zu einer vermehrten Belastung von Kindern. Ziel der vorliegenden Pilot-Studie ist es, die Bedeutung des Passivrauchens für Erkrankungen der oberen Atemwege und die Gentoxizität bei Kindern zu analysieren.

Patienten und Methoden: Die Daten von 216 Kindern im Alter von 2-15 Jahren wurden mit Hilfe eines umweltmedizinischen Fragebogens erfasst und zusammen mit HNO-Befunden einschließlich Allergiediagnostik ausgewertet. Als Marker für die tatsächliche, innere Belastung mit Tabakrauch wurden Hämoglobinaddukte von 4-Aminobiphenyl (4-ABP), einem humankanzerogenen tabakrauchtypischen Inhaltsstoff, gemessen; zur Bestimmung des gentoxischen Schadens wurde der Mikrokerntest in Lymphozyten durchgeführt.

Befunde und Ergebnisse: 9,3 % der ETS-exponierten Kinder litten an einer rezidivierenden Rhinosinusitis gegenüber 3,4 % in der nicht exponierten Gruppe. Eine allergische Rhinitis wurde bei 21,7 % der Kinder aus Raucherhaushalten diagnostiziert, im Vergleich zu 13,8 % in der Gruppe der Kinder aus Nichtraucherhaushalten. Diese Unterschiede waren nicht signifikant. Atopische Erkrankungen (Allergische Rhinitis, extrinsic Asthma oder Neurodermitis) fanden sich in der passivrauchenden Gruppe signifikant häufiger (39,5 %, p = 0,01) als in der nicht exponierten Gruppe (23 %). Zusätzlich war die genetische Prädisposition in der ETS-Gruppe signifikant niedriger (20,8 %, p = 0,048) im Vergleich zu den nicht exponierten Kindern (45 %).

Bisher wurden in Blutproben von 63 Kindern Hämoglobinaddukte und von 92 Kindern Mikrokernraten bestimmt. Hämoglobinaddukte von 4-ABP waren signifikant erhöht bei Kindern aus Raucherhaushalten (Mittelwert: 82,2pg/g Hb) verglichen mit Kindern aus Nichtraucherhaushalten (Mittelwert: 60,6 pg/g Hb, p = 0,003). Die passivrauchenden Kinder zeigten signifikant erhöhte Mikrokernraten (Mittelwert: 8,0/1000 doppelkernige Zellen) gegenüber nicht passivrauchenden Kindern (Mittelwert: 6,2/1000 doppelkernige Zellen, p = 0,001).

Schlussfolgerung: Die vorliegenden Daten untermauern die These, dass Passivrauchen eine wichtige Rolle für die Inzidenz atopischer Erkrankungen spielt. Sowohl 4-ABP Hämoglobinaddukte und Mikrokernraten waren signifikant erhöht in Kindern aus Raucherhaushalten und belegen somit molekulare Schäden durch Passivrauchen sowie einen erhöhten Genomschaden.

Abstract

Background: Tobacco smoke, containing more than 4800 chemical substances with a large number of mutagenic and carcinogenic compounds, is the most important indoor pollution. Aim of the study was to analyse the relationship between exposure of children (2-15 years) to environmental tobacco smoke (ETS) with the amount of respiratory diseases, the occurrence of atopic diseases and the risk for genotoxic damage.

Patients and Methods: Within the last 1.5 years 216 children were included in the study. Smoking habits of the family, environmental settings, housing, nutrition, social and economic factors were assessed by a detailed questionnaire. Two different effect markers were used to assess molecular and genetic damage. Biochemical effect of ETS was quantified by 4-aminobiphenyl-hemoglobin (4-ABP-Hb) adducts and the genotoxic damage was determined by chromosomal damage as seen in the micro nucleus test in lymphocytes.

Results: Chronic rhinosinusitis and allergic rhinitis are accumulated in the ETS-exposed children. In the ETS-group atopic diseases (allergic rhinitis, extrinsic asthma or neurodermatitis) were significantly more frequent (39.5 %, p = 0.01) than in the non-exposed group (23 %). In addition the genetic predisposition was significantly decreased in the ETS-group (20.8 %, p = 0.048) compared to the non-exposed group (45 %).

Until now, blood samples of 63 individuals were analysed for Hb adducts and 92 for micro nuclei. Hemoglobin adducts of 4-ABP, a human carcinogenic aromatic amine, were significantly elevated in children with smoking parents (mean: 82.2pg/g Hb, p = 0.003) compared to children with non-smoking parents (mean: 60.6 pg/g Hb). ETS-exposed children showed significantly higher micro nucleus frequencies (mean ETS: 8.0/1000 binucleate (BN) cells, p = 0.001) than non-ETS exposed children (mean: 6.2/1000 BN cells).

Conclusion: Our data underline the thesis, that ETS plays an important role for the development of atopic diseases. The significantly increased effect markers of tobacco smoke in exposed children give evidence, that ETS causes elevated molecular and genotoxic damage in children.

Literatur

  • 1 Graham H. Smoking prevalence among women in the European community 1950-1990.  Social Science and Medicine. 1996;  43 243-254
  • 2 Jöckel K H, Knauth C. Passivrauchen. In: Wichmann HE, Schlipköter HW, Fülgraff G (Hrsg.) Handbuch der Umweltmedizin 1994. Landsberg: Ecomed Verlag. 
  • 3 US EPA .Respiratory health effects of passive smoking: lung cancer and other disorders. Monograph 4, NIH Publication No 93 - 3605. Bethesda, MD, USA; NIH 1993
  • 4 Dold S, Reitmeir P, Wjst M, Mutius E V. Auswirkungen des Passivrauchens auf den kindlichen Respirationstrakt.  Monatszeitschr Kinderheilk. 1992;  140 763-768
  • 5 Forastière F, Corbo G M, Michelozzi P, Pistelli R, Agabiti N, Brancato G, Ciappi G, Perucci C A. Effects of environment and passive smoking on the respiratory health of children.  Int J Epidemiol. 1992;  21 66-73
  • 6 Arshad S H, Hilde D W. Effect of environmental factors on the development of allergic disorders in infancy.  J Allergy Clin Immunol. 1992;  90 235-241
  • 7 Martinez F D, Cline M, Burrows B. Increased incidence of asthma in children of smoking mothers.  Pediatrics. 1992;  89 21-26
  • 8 Wolf-Ostermann K, Luttmann H, Treiber-Klötzer C, Kreienbrock L, Wichmann H E. Cohort study on respiratory diseases and lung function in schoolchildren in southwest Germany. Part 3: Influence of smoking and passive smoking.  Zentralbl Hyg. 1995;  197 459-488
  • 9 Dallinga J W, Pachen D M, Wijnhoven S W, Breedjjk A, van-'t Veer L, Wigbout G, van Zandwijk N, Maas L M, van Agen E, Kleinjans J C, van Schooten F J. The use of 4-aminophenyl hemoglobin adducts and DNA adducts in lymphocytes of smokers as biomarker of exposure. Cancer Epidemiol.  Biomarkers Prev. 1998;  7 571-577
  • 10 Bryant M S, Vineis P, Skipper P L, Tannenbaum S R. Hemoglobin adducts of aromatic amines: associations with smoking status and type of tobacco.  Proc Natl Acad Sci USA. 1988;  85 9788-9791
  • 11 Neumann H-G, van Dorp C, Zwirner-Baier I. The implications for risk assessment of measuring the relative contribution to exposure from occupation, environment and lifestyle: hemoglobin adducts from amino- and nitro-arenes.  Toxicology Letters. 1995;  82/83 771-778
  • 12 Zwirner-Baier I, Neumann H-G. Polycylic nitroarenes (nitro-PAH) as biomarker of exposure to diesel exhaust.  Mutation Research. 1999;  441 135-141
  • 13 Stopper H, Müller S O. Micro nuclei: Biological endpoint for genotoxicity.  Toxicology in Vitro. 1997;  11 661-667
  • 14 Ware J H, Dockery D W, Spiro A, Speizer F E, Ferris B G. Passive smoking, gas cooking and respiratory health of children living in six cities.  Am Rev Respir Dis. 1984;  129 366-374
  • 15 Hajnal B L, Braun-Fahrlander C, Grize L, Gassner M, Varonier H S, Vuille J C, Wuthrich B, Sennhauser F H. Effect of environmental tobacco smoke exposure on respiratory symptoms in children.  Schweiz Med Wochenschr. 1999;  129 723-730
  • 16 Strachan D P, Cook D G. Parental smoking and allergic sensitisation in children.  Thorax. 1998;  53 117-123
  • 17 Lindfors A, van Hage-Hamsten M, Rietz H, Wickman M, Nordvall S L. Influence of interaction of environmental risk factors and sensitisation in young asthmatic children.  J Allergy Clin Immunol. 1999;  104 755-762
  • 18 Seymour B W, Pinkerton K E, Friebertshauser K E, Coffman R L, Gershwin L J. Second-hand smoke is an adjuvant for T-helper-2 responses in a murine model of allergy.  J Immunol. 1997;  159 6169-6175
  • 19 IARC . Monographs on the carcinogenic risk of chemicals to human: Tobacco smoking.  International Agency of the Research on Cancer. 1986;  38 83-126
  • 20 Tang D, Warburton D, Tannenbaum S R, Skipper P, Santella R M, Cereijido G S, Crawford F G, Perera F P. Molecular and genetic damage from environmental tobacco smoke in young children.  Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 1999;  8 427-431
  • 21 Zwirner-Baier I. Hemoglobin adducts of nitro- and amino-PAHs are suitable biomarkers in human biomonitoring.  Arch Pharm. 2000;  Suppl. to 361 R170
  • 22 Myers S R, Spinnato J A, Pinorini-Godly M T, Cook C, Boles B, Rodgers G C. Characterisation of 4-aminobiphenyl-hemoglobin adducts in maternal and fetal blood-samples.  J Toxicol Environ Health. 1996;  47 553-566
  • 23 Köhler E, Sollich V, Schuster R, Thal W. Passive smoke exposure in infants and children with respiratory tract disease.  Human Experimental Toxicology. 1999;  18 212-217
  • 24 Neumann H-G, Zwirner-Baier I, van Dorp C. Marker of exposure to aromatic amines and nitro-PAH.  Arch Toxicol Suppl. 1997;  20 179-187
  • 25 Maclure M, Bryant M S, Skipper P L, Tannenbaum S R. Haemoglobin adducts formed by aromatic amines in smokers: sources of interindividual variability.  Br J Cancer. 1990;  61 534-537
  • 26 Talaska G, al-Juburi A Z, Kadlubar F F. Smoking related carcinogen-DNA adducts in biopsy samples of human urinary bladder: identification of N-(deoxyguanosin-8-yl)-4-aminobiphenyl as a major adduct.  Proc Natl Acad Sci USA. 1991;  88 5350-5354
  • 27 Zotti-Martelli L, Migliore L, Panasiuk G, Barale R. Micro nucleus frequency in Gomel (Balarus) children affected and not affected by thyreoid cancer.  Mutat Res. 1999;  440 35-43
  • 28 Fenech M. Important variables that influence base-line micro nucleus frequency in cytokinesis-blocked lymphocytes - a biomarker for DNA damage in human populations.  Mutat Res. 1998;  404 155-165
  • 29 Ortiz R, Cortes L, Gonzalez C, Lopez L, Perez P, Cortes E, Betancourt M. Analysis of mitomycin C-induced micro nuclei in lymphocytes from malnourished infected children.  Environm Mol Mutagen. 1997;  30 363-370
  • 30 Deutsche Forschungsgemeinschaft, MAK und BAT-Werte-Liste 1998. Senatskommission zur Prüfung gesundheitsschädlicher Arbeitsstoffe, Mitteilung 1998; 34, Wiley-VCH. 

Dr. med. Gerald Baier

Univ.-HNO-Klinik Würzburg

Josef-Schneider-Straße 11 · 97080 Würzburg ·

Email: gerald.baier@mail.uni-wuerzburg.de