عوامل بیولوژیک

اصطلاح «عامل بیولوژیک» به ماده‌ای با منشأ بیولوژیک (مانند باکتری‌ها، قارچ‌ها، گیاهان و جلبک‌ها، ویروس‌ها و جانوران از جمله بندپایان و تک‌یاخته‌ها) اشاره دارد که قادر به ایجاد اثرات نامطلوب بر سلامت (مانند عفونت یا واکنش‌های حساسیتی، تحریکی، التهابی، یا سایر پاسخ‌های نامطلوب) است. بیوآئروسل‌ها ذرات جامد یا مایع معلق در هوا هستند که از عوامل بیولوژیک نشأت گرفته و بالقوه حاوی سلول‌های کامل (زنده یا غیرزنده)، اجزای خردشده سلولی، متابولیت‌ها و محصولات جانبی متابولیکی می‌باشند. عوامل بیولوژیک به طور طبیعی در همه جا وجود دارند اما ممکن است توسط فعالیت‌های انسانی تقویت شوند. علاوه بر این، عوامل بیولوژیک ممکن است در حین و پس از رشد، ترکیبات آلی فرار میکروبی (mVOCs) را به عنوان محصولات مستقیم و غیرمستقیم متابولیسم خود منتشر کنند. انسان‌ها به طور مداوم در معرض طیف گسترده‌ای از عوامل بیولوژیک با ترکیبات و غلظت‌های مختلف قرار دارند. قرارگیری در معرض عوامل بیولوژیک در سطوح طبیعی و پایین لزوماً منجر به پاسخ، ایجاد خطر برای سلامت یا آسیب نمی‌شود.

آلودگی بیولوژیک داخلی را می‌توان به عنوان حضور موارد زیر تعریف کرد:

۱. بیوآئروسل‌هایی که احتمال ایجاد یا مستعد کردن انسان‌ها به اثرات نامطلوب بر سلامت را دارند.
۲. غلظت‌های نامناسب بیوآئروسل‌ها در هوای داخلی، که با در نظر گرفتن نوع فضا یا اهداف کاربری تعیین می‌شوند.
۳. رشد، تکثیر یا بقایای رشد میکروبی در فضای داخلی، یا منابع عوامل عفونی یا بیماری‌زا که رسوب کرده، انباشته شده یا تکثیر یافته‌اند و ممکن است در هوا منتشر شده و در معرض تماس انسان قرار گیرند.

حدود آستانه (TLVs) برای برخی مواد تعریف‌شده با منشأ بیولوژیک وجود دارد که شامل سلولز، سابتیلیسین‌ها (آنزیم‌های پروتئولیتیک) و برخی گازها و ترکیبات آلی فرار میکروبی (مانند دی‌اکسید کربن، استون، اتانول، متانول و استالدهید) تولیدشده توسط ارگانیسم‌های زنده می‌شود. با این حال، بسیاری از عوامل بیولوژیک به‌خوبی تعریف نشده و اغلب از ترکیبات متنوعی تشکیل شده‌اند. به دلایل ذکرشده در زیر، به استثنای چند مورد حد آستانه (TLV) یا حد مجاز مواجهه مربوط به مواد تعریف‌شده با منشأ بیولوژیک، هیچ حد آستانه‌ای برای مقایسه با غلظت‌های هوای محیطی اکثریت قریب به اتفاق عوامل بیولوژیک - به ویژه آنهایی که در آلودگی بیولوژیک داخلی نقش دارند - وجود ندارد.

انجمن آمریکایی متخصصین بهداشت صنعتی دولتی (ACGIH) راهنمایی‌ در مورد ارزیابی، کنترل، پاکسازی و پیشگیری از بیوآئروسل‌ها تدوین و منتشر کرده است. کمیته بیوآئروسل‌های ACGIH تأکید می‌کند که در حال حاضر، سنجش و آنالیز غلظت‌های هوابرد بیوآئروسل‌ها - به استثنای مواردی که برای آنها حد آستانه (TLV) یا حد مجاز مواجهه تعیین شده - نمی‌تواند مبنای قابل اتکایی برای تعیین خطرات سلامت ناشی از شرایط و مواجهه باشد.

رویکرد توصیه‌شده توسط ACGIH برای ارزیابی مواجهه با بیوآئروسل‌ها بر موارد زیر متکی است:

• بازرسی بصری ساختمان‌ها
• ارزیابی علائم نامطلوب بر سلامت
• ارزیابی عملکرد ساختمان از جمله سیستم‌های مکانیکی
• شناسایی منابع محیطی بالقوه برای تکثیر، انباشت و انتشار عوامل بیولوژیک
• شناسایی مستقیم عوامل بیولوژیک یا اجزای آنها با استفاده از ابزار تخصصی برای اهداف سلامت عمومی از جمله حوادث بیوتروریسم
• به کارگیری قضاوت حرفه‌ای برای اظهار نظر آگاهانه در مورد پتانسیل مواجهه با بیوآئروسل‌ها

راهنماهای منتشرشده توسط ACGIH شامل اطلاعات پایه در مورد گروه‌های اصلی عوامل بیولوژیک مسئول ایجاد بیوآئروسل‌ها - از جمله منابع و اثرات سلامت آنها - بوده و روش‌های جمع‌آوری، تحلیل و تفسیر نمونه‌های محیطی را تشریح می‌کند.

گاهی نمونه‌برداری محیطی (مانند آزمایش بیوآئروسل) یک عامل بیولوژیک منفرد یا غالب را شناسایی می‌کند. اما معمولاً نتایج نمونه‌برداری از هوا، فله‌ای و سطوح، پیچیده و غیرقابل تفسیر هستند و ترکیبی از عوامل بیولوژیک مختلف را نشان می‌دهند که از منابع محلی و غیرمحلی ناشی شده‌اند. بنابراین، نمونه‌برداری محیطی تنها پس از تدوین دقیق فرضیه‌های قابل آزمایش درباره منابع بالقوه عوامل بیولوژیک و مکانیسم‌های مواجهه انسان با بیوآئروسل‌های ناشی از این منابع باید انجام شود.

حتی زمانی که محققان با فرضیه‌های قابل آزمایش و برنامه‌های نمونه‌برداری دقیق کار می‌کنند، نتایج پایش محیطی ممکن است غیرقطعی یا گمراه‌کننده باشد. تفسیر نتایج نمونه‌ها بسیار ذهنی است و اغلب ریشه در اطلاعات علمی ندارد یا مبتنی بر شواهد علمی نیست. در مورد نمونه‌برداری از بیوآئروسل‌ها، عواملی مانند تکرارپذیری ضعیف سنجش‌ها، فقدان روش‌های آنالیز پذیرفته‌شده و استاندارد، تفاوت در حساسیت فردی و تغییرات ذاتی در غلظت‌های زمینه، تعیین رابطه دوز-پاسخ را پیچیده کرده و در نتیجه ایجاد حدود آستانه (TLVs) برای موارد زیر را با مشکل مواجه کرده است:

۱. بیوآئروسل‌های قابل کشت یا قابل شمارش (مانند باکتری‌های کل، قارچ‌ها، ویروس‌ها، گرده)
۲. بیوآئروسل‌های خاص قابل کشت یا قابل شمارش به غیر از عوامل عفونی (مانند آلترناریا آلترناتا)
۳. عوامل عفونی (مانند لِژیونِلا پِنوموفیلا، سارس-کووید-۲، مایکوباکتریوم توبرکلوزیس)
۴. مواد مشتق شده بیولوژیکی قابل سنجش (مانند مایکوتوکسین‌ها، آلرژن‌ها، ترکیبات آلی فرار میکروبی)

۱. بیوآئروسل‌های قابل کشت یا قابل شمارش

بیوآئروسل‌های قابل کشت به آن دسته از عوامل بیولوژیک (عموماً باکتری‌ها، ویروس‌ها و قارچ‌ها) اطلاق می‌شوند که پس از نمونه‌برداری، قادر به رشد و شناسایی در محیط‌های کشت آزمایشگاهی هستند. نتایج چنین آنالیزهایی به صورت تعداد واحدهای تشکیل کلونی (CFU) یا در مورد ویروس‌ها تعداد واحدهای تشکیل پلاک (PFU) در هر واحد حجم نمونه (مانند مترمکعب از هوا) گزارش می‌شود. هر CFU یا PFU ممکن است شامل یک موجود منفرد یا خوشه‌ای از عوامل بیولوژیک مشابه یا متنوع باشد. بیوآئروسل‌های قابل شمارش شامل ذرات منفرد یا تجمع‌یافته عمدتاً بزرگ‌تر از ۰.۸ میکرون (مانند اسپور قارچ‌ها، سلول‌های باکتریایی، دانه‌های گرده و غیره) هستند که می‌توان مستقیماً با استفاده از میکروسکوپ نوری آن‌ها را دسته‌بندی و شمارش کرد.

تعیین یک حد آستانه (TLV) یا حد مجاز مواجهه کلی برای غلظت بیوآئروسل‌های قابل کشت یا قابل شمارش به دلایل زیر از پشتوانه علمی برخوردار نیست:

الف. عوامل بیولوژیک قابل کشت و بیوآئروسل‌های قابل شمارش یک موجودیت واحد را تشکیل نمی‌دهند. بیوآئروسل‌ها در محیط‌های غیرکشاورزی از نظر ترکیب کیفی و کمّی متفاوت هستند و معمولاً شامل مخلوط پیچیده‌ای از ذرات متنوع میکروبی، جانوری و گیاهی می‌باشند.

ب. پاسخ انسان به بیوآئروسل‌ها از اثرات بی‌خطر تا بیماری‌های جدی و حتی کشنده متغیر است که به عامل خاص مربوطه و حساسیت فرد بستگی دارد. بنابراین، حد آستانه مواجهه برای یک بیوآئروسل ممکن است برای دیگری کاملاً نامناسب باشد و هیچ‌کدام قابل تعمیم به جمعیت گسترده نباشند.

پ. روش‌های متعددی برای جمع‌آوری و آنالیز نمونه‌های بیوآئروسل وجود دارند. با این حال، روش‌های مختلف نمونه‌برداری و آنالیز اغلب منجر به برآوردهای متفاوتی از غلظت بیوآئروسل‌های قابل کشت و قابل شمارش می‌شوند، حتی زمانی که از روش‌های پایه نمونه‌برداری یکسانی استفاده می‌شود. بسیاری از روش‌های شناسایی بیوآئروسل‌ها دارای درجاتی از ذهنیت و تغییرپذیری بین آنالیز کنندگان هستند که استفاده از آن‌ها را در ارزیابی مواجهه پیچیده‌تر می‌کند.

ت. تغییرات ذاتی بیوآئروسل‌ها از نظر زمانی، مکانی و ترکیبی در محیط‌های داخلی و خارجی، باعث می‌شود برآورد مواجهه میانگین وزنی-زمانی (TWA) با استفاده از داده‌های معدودی نمونه‌گیری لحظه‌ای، غیرقابل اعتماد باشد. تعداد نمونه‌های مورد نیاز برای غلبه بر این محدودیت، اغلب در ارزیابی‌های خارج از چارچوب تحقیقاتی، غیرعملی است.

ث. در حال حاضر، اطلاعات مربوط به ارتباط بین غلظت بیوئروسل‌های قابل کشت یا قابل شمارش با اثرات سلامت، عموماً برای توصیف روابط مواجهه-پاسخ ناکافی است؛ اگرچه این حوزه همچنان در حال تحقیق و بررسی فعال است.

۲. بیوآئروسل‌های خاص قابل کشت یا قابل شمارش به غیر از عوامل عفونی

هیچ حد آستانه (TLV) یا حد مجاز مواجهه مشخصی برای بیوآئروسل‌های خاص قابل کشت یا قابل شمارش به منظور پیشگیری از واکنش‌های حساسیتی، تحریکی، عفونی، سمّی یا سایر اثرات نامطلوب بر سلامت تعیین نشده است. در حال حاضر، اطلاعات مربوط به ارتباط غلظت این بیوآئروسل‌ها با اثرات نامطلوب بر سلامت عمدتاً مبتنی بر گزارش‌های موردی و برآوردهای کیفی مواجهه است که گاهی توسط نمونه‌برداری‌های محیطی پشتیبانی می‌شوند. این نوع داده‌ها برای توصیف روابط مواجهه-پاسخ کافی نیستند. دلایل عدم وجود داده‌های اپیدمیولوژیک مناسب در این زمینه عبارتند از:

الف. بیشتر داده‌های مربوط به غلظت بیوآئروسل‌های خاص از اندازه‌گیری‌های غیرمستقیم به دست می‌آیند نه از سنجش عوامل اثرگذار واقعی. برای مثال، برخی محققان از غلظت قارچ‌های قابل کشت در هوا برای استنباط مواجهه با آنتی‌ژن‌های قارچی استفاده می‌کنند. علاوه بر این، اکثر اندازه‌گیری‌ها از نمونه‌های هوای محیط یا نمونه‌های منبع نشأت می‌گیرند. این روش‌های پایش در بهترین حالت، پیش‌بینی‌کننده تقریبی مواجهه انسانی هستند. تعیین حد آستانه نیازمند نمونه‌برداری فردی از عوامل اثرگذار واقعی است.

ب. ترکیب و غلظت بیوآئروسل‌ها در محیط‌های مختلف شغلی، مسکونی و طبیعی به شدت متغیر است. نمونه‌برداری تکراری در ارزیابی‌های ساختمانی به ندرت انجام می‌شود. علاوه بر این، متداول‌ترین دستگاه‌های نمونه‌برداری هوا برای پایش محیط‌های داخلی، برای جمع‌آوری نمونه‌های لحظه‌ای در بازه‌های زمانی کوتاه طراحی شده‌اند. اندازه‌گیری‌های حاصل از نمونه‌های لحظه‌ای منفرد ممکن است تا چندین برابر بیشتر یا کمتر از غلظت‌های میانگین بلندمدت باشد و به احتمال زیاد نماینده دقیقی از مواجهه ساکنین نیست. برخی ارگانیسم‌ها و منابع، آئروسل‌ها را به صورت «جهش‌های غلظتی» یا از طریق تعلیق مجدد غبارهای نشسته ایجاد می‌کنند که «ابر فردی» ایجاد می‌کند و به ندرت توسط نمونه‌برداری لحظه‌ای قابل تشخیص است. با این حال، چنین رهاسازی‌های دوره‌ای و گذرای بیوآئروسل‌ها ممکن است اثرات قابل توجهی بر سلامت ایجاد کنند.

ج. در مطالعات مربوط به محیط‌های کاری و مسکونی منفرد، تعداد افراد متأثر از مواجهه با عوامل بیولوژیک اغلب کم بوده و آلودگی معمولاً محدود به نواحی خاصی است که تنها بخشی از ساکنین ساختمان را تحت تأثیر قرار می‌دهد. فراتحلیل این مطالعات چالش‌برانگیز است زیرا انواع خاص عوامل بیولوژیک مسئول بیماری‌های مرتبط با بیوآئروسل‌ها متنوع بوده و در هر مطالعه متفاوت است، و عوامل اثرگذار واقعی به ندرت شناسایی می‌شوند. این عوامل منجر به توان آماری پایین در ارزیابی‌های رابطه سببی بین مواجهه با عوامل بیولوژیک خاص و شکایات سلامت مرتبط با ساختمان می‌شود.

۳. عوامل عفونی

پروتکل‌های نمونه‌برداری هوایی کمی برای پایش عوامل عفونی مُسری و غیرمُسری وجود دارند و تجهیزات مورد نیاز برای این نوع نمونه‌برداری اغلب پرهزینه، غیرقابل دسترس و غیرقابل اعتماد هستند. در نتیجه، برای اکثر بیوآئروسل‌های عفونی، داده‌های باکیفیت مواجهه-پاسخ انسانی بسیار محدود است که این امر تعیین حدود آستانه (TLVs) برای این عوامل را غیرممکن می‌سازد.

کاهش خطر ناشی از بیوآئروسل‌های عفونی عموماً از طریق حذف یا کنترل مخازن با استفاده از کنترل‌های مدیریتی و مهندسی، و به کارگیری تجهیزات حفاظت فردی (PPE) محقق می‌شود. پایش هوایی این عوامل ممکن است در تحقیقات آکادمیک یا به عنوان بخشی از یک ارزیابی جامع در محیط‌های پرخطر مانند مراکز بهداشتی-درمانی یا کارخانجات تولیدی مفید باشد. در بیشتر محیط‌های معمول مواجهه، اقدامات سلامت عمومی از قبیل پایش پزشکی، پیشگیری، واکسیناسیون، ردیابی موارد، کنترل منبع و درمان پزشکی، همچنان اصلی‌ترین دفاع در برابر بیوآئروسل‌های عفونی محسوب می‌شوند.

تأسیساتی که خطر انتقال بیماری‌های عفونی هوابرد در آنها افزایش یافته است (مانند آزمایشگاه‌های میکروبیولوژی، مراکز نگهداری حیوانات و محیط‌های بهداشتی-درمانی) باید از کنترل‌های مهندسی (مانند تهویه، فیلتراسیون و تابش فرابنفش ضدعفونی‌کننده) برای به حداقل رساندن غلظت عوامل عفونی در هوا و در نتیجه کاهش مواجهات استفاده کنند. چنین تأسیساتی باید کنترل‌های مدیریتی را نیز اجرا نموده و در صورت لزوم، تجهیزات حفاظت تنفسی یا سایر وسایل حفاظت فردی را برای کاهش مواجهه کارکنان با بیوآئروسل‌های عفونی تأمین نمایند.

۴. سایر عوامل بیولوژیک قابل سنجش

عوامل بیولوژیک مانند اندوتوکسین‌ها، مایکوتوکسین‌ها، آنتی‌ژن‌ها/آلرژن‌ها و ترکیبات آلی فرار میکروبی (mVOCs) با استفاده از آزمون‌های شیمیایی، ایمونولوژیک یا بیولوژیک شناسایی می‌شوند. اندازه‌گیری برخی از این عوامل به‌طور مستقیم انجام می‌شود، در حالی که برخی دیگر به روش غیرمستقیم سنجش می‌شوند. یک مثال متداول، استفاده از آلرژن‌های موجود در غبار به عنوان شاخصی برای مواجهه هوایی با آن آلرژن‌ها است.

شواهد موجود هنوز از تعیین حدود آستانه (TLVs) یا شاخص‌های بیولوژیک مواجهه (BEIs) برای هیچ یک از این مواد حمایت نمی‌کند. با این حال، روش‌های سنجش برای برخی آنتی‌ژن‌های هوایی رایج و اندوتوکسین به طور پیوسته در حال بهبود است و اعتبارسنجی میدانی این آزمون‌ها نیز در حال پیشرفت می‌باشد. روابط دوز-پاسخ برای برخی آلاینده‌های بیولوژیک قابل سنجش در مطالعات تجربی و گاهی در بررسی‌های اپیدمیولوژیک مشاهده شده است. بنابراین، تدوین حدود مواجهه برای برخی آلاینده‌های هوایی با منشأ بیولوژیک که قابل سنجش هستند، ممکن است در آینده امکان‌پذیر گردد.

انجمن ACGIH فعالانه درخواست اطلاعات، نظرات و داده‌ها در قالب مقالات معتبر منتشر شده را درباره اثرات سلامت مرتبط با مواجهه با بیوآئروسل‌ها در محیط‌های شغلی و مرتبط دارد که می‌تواند به این انجمن در ارزیابی امکان تدوین راهنمای مواجهه برای عوامل بیولوژیک منتخب کمک کند. چنین اطلاعاتی باید به صورت الکترونیکی به گروه علمی ACGIH به آدرس science@acgih.org ارسال گردد.

منابع