Advanced

Proteomics in Nasal Lavage Fluids from Persulfate Challenged Hairdressers

Mörtstedt, Harriet LU (2014) In Lund University, Faculty of Medicine Doctoral Dissertation Series 2014:30.
Abstract (Swedish)
Popular Abstract in Swedish

Hårfrisörer utsätts dagligen för en mängd kemikalier på arbetet. Många frisörer drabbas därför av luftvägsbesvär vilka ofta kan kopplas till hårblekningsmedel. Blekningsmedlen innehåller bland annat så kallade persulfater. Dessa tros vara en av huvudorsakerna till luftvägsbesvären. Flera studier har visat att persulfater kan ge symptom från luftvägarna såsom hösnuva eller astma. Det är dock oklart hur dessa symptom uppstår. Det saknas även bra metoder för att fastställa att en person lider av luftvägsbesvär orsakade av persulfater samt bra metoder för att mäta den mängd persulfat som en person inandats. Dessa brister gör att det blir svårt att både diagnostisera luftvägsbesvär orsakade av... (More)
Popular Abstract in Swedish

Hårfrisörer utsätts dagligen för en mängd kemikalier på arbetet. Många frisörer drabbas därför av luftvägsbesvär vilka ofta kan kopplas till hårblekningsmedel. Blekningsmedlen innehåller bland annat så kallade persulfater. Dessa tros vara en av huvudorsakerna till luftvägsbesvären. Flera studier har visat att persulfater kan ge symptom från luftvägarna såsom hösnuva eller astma. Det är dock oklart hur dessa symptom uppstår. Det saknas även bra metoder för att fastställa att en person lider av luftvägsbesvär orsakade av persulfater samt bra metoder för att mäta den mängd persulfat som en person inandats. Dessa brister gör att det blir svårt att både diagnostisera luftvägsbesvär orsakade av persulfater samt att arbeta i förebyggande syfte.

Näsan och dess slemhinna utgör det första försvaret mot de bakterier och kemikalier som vi dagligen andas in. Försvaret utgörs till stor del av proteiner. Dessa proteiner har förmåga att binda de ämnen som vi andas in, så att dessa kan transporteras ut ur luftvägarna. Proteinerna kan också, tillsammans med så kallade epitelceller i slemhinnan, bygga upp en barriär som motverkar att bakterier och andra farliga ämnen tar sig in i kroppen. I näsans slemhinna finns också olika sorters immunceller vilka styrs av en viss typ av proteiner.

En av flera mekanismer som tros ligga bakom luftvägsbesvären, är att persulfater oxiderar proteiner och andra strukturer i slemhinnan samt triggar immunceller till att producera så kallade fria syreradikaler, vilka också är oxiderande. Oxidation innebär att en eller flera syremolekyler adderas till proteinet. För många oxiderande processer i kroppen kan ge upphov till ett tillstånd som benämns oxidativ stress, något som kan orsaka vävnadsskada och celldöd.

Proteiner i näsans slemhinna kan samlas upp genom en sköljning av näsan med koksaltlösning. Genom att i denna nässköljvätska mäta mängden av olika proteiner, kan reaktioner i näsans slemhinna studeras efter att den exponerats för ett visst ämne. Mätningar av de oxiderade eller på andra sätt modifierade proteinerna kan ge ett mått på den mängd kemikalie som en person andats in.

Syftet med denna avhandling var att mäta de proteinförändringar som sker i näsan då slemhinnan kommer i kontakt med persulfat. Dessa proteinförändringar skulle kunna bidra till en ökad förståelse om hur dessa luftvägsbesvär uppstår samt fungera som ett mått på den mängd persulfat en person andats in och/ eller på de reaktioner som satts igång.

I denna avhandling har en metod tagits fram för att mäta över 200 proteiner som finns i nässköljvätska. En metod har även tagits fram för att mäta ett mindre antal proteinoxideringar. Dessa metoder är baserade på så kallad masspektrometri. De framtagna metoderna samt en sedan tidigare befintlig metod användes till att mäta proteinhalter och proteinoxidation i nässköljvätskeprov. Nässköljvätskan erhölls från en tidigare studie där en persulfatlösning sprutades in i näsan på försökspersoner. Nässköljvätskan samlades in före och 20 min, 2h och 5h efter att försökspersonerna utsatts för persulfatlösningen. Frisörer med hösnuva kopplad till blekmedel jämfördes med frisörer utan luftvägsbesvär samt med individer med hösnuva men som inte utsattes för blekmedel i sitt arbete.

Resultaten visade att flera proteiner involverade i olika reaktioner i immunförsvaret, samt proteiner som utgör byggstenar i näsans slemhinna, förändrades efter att försökspersonerna utsatts för persulfatlösningen. Den exakta biologiska betydelsen av dessa fynd samt om något av dessa proteiner kan användas som ett mått på en reaktion orsakad av persulfat måste undersökas mer i framtida studier. Det framkom även att persulfater framkallade en viss typ av proteinoxidationer. Dessa typer av proteinoxideringar kan även framkallas av fria syreradikaler som bildas vid oxidativ stress. Denna typ av proteinoxidering skulle därför eventuellt kunna användas som ett mått för oxidativ stress. (Less)
Abstract
Hairdressers have an increased risk for developing airway symptoms e.g. asthma and rhinitis. Persulfate salts, which are oxidizing agents present in bleaching powder, are considered to be important causal agents for these symptoms. The underlying mechanisms are unclear and efficient tools for risk assessment and diagnosis are scarce. The general aim of this thesis was to measure proteomic changes, both with respect to protein abundances and protein oxidation, in nasal lavage fluids (NLF) from hairdressers challenged with persulfates. Proteins regulate most biological processes in the human body. Changes in protein levels may therefore provide a better understanding of disease pathogenesis and/or candidate biomarkers for persulfate... (More)
Hairdressers have an increased risk for developing airway symptoms e.g. asthma and rhinitis. Persulfate salts, which are oxidizing agents present in bleaching powder, are considered to be important causal agents for these symptoms. The underlying mechanisms are unclear and efficient tools for risk assessment and diagnosis are scarce. The general aim of this thesis was to measure proteomic changes, both with respect to protein abundances and protein oxidation, in nasal lavage fluids (NLF) from hairdressers challenged with persulfates. Proteins regulate most biological processes in the human body. Changes in protein levels may therefore provide a better understanding of disease pathogenesis and/or candidate biomarkers for persulfate exposure, effect and/or oxidative stress.



A high throughput screening method for quantification of 246 NLF proteins was developed using selected reaction monitoring (SRM). Also, a strategy for identification of multiple oxidative modifications was developed and applied on proteins oxidized in vitro by persulfate. SRM assays targeting the oxidized peptides were developed. NLF samples from a previous persulfate challenge study were analyzed. Hairdressers with bleaching powder associated rhinitis were compared to hairdressers without respiratory symptoms and with atopic subjects without work related exposure to persulfate. Protein abundances in the NLF samples were analyzed with two different proteomic approaches. Pooled samples were first analyzed with an untargeted approach using 2D-nanoLC-MS/MS combined with iTRAQ-labeling and then with the SRM method targeting 246 NLF proteins. Also, oxidized peptides were measured in the samples by SRM.



Several proteins with biologically relevant functions were changed after the persulfate challenge. The exact role of these proteins in relation to persulfate-induced respiratory symptoms needs to be further studied as well as the usefulness of them as effect biomarkers. Persulfates oxidized tryptophan and methionine residues. It was concluded that oxidized peptides containing these modifications are not suitable as persulfate exposure biomarkers due to poor specificity. Peptides containing oxidized tryptophan may be useful as biomarkers for oxidative stress and should be further evaluated. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
supervisor
opponent
  • Professor Bergquist, Jonas, Department of Chemistry BMC, Analytical Chemistry, Uppsala University
organization
publishing date
type
Thesis
publication status
published
subject
keywords
nasal lavage fluid, selected reaction monitoring, persulfate, hairdresser, proteomics, oxidation, mass spectrometry, iTRAQ
in
Lund University, Faculty of Medicine Doctoral Dissertation Series
volume
2014:30
pages
129 pages
publisher
Division of Occupational and Environmental Medicine
defense location
Belfragesalen, BMC D15, Klinikgatan 32, Lund
defense date
2014-03-21 09:15
ISSN
1652-8220
ISBN
978-91-87651-54-0
language
English
LU publication?
yes
id
ba46d65f-5b09-46b3-a963-36642acf1c7a (old id 4333529)
date added to LUP
2014-03-04 15:10:17
date last changed
2016-09-19 08:44:47
@phdthesis{ba46d65f-5b09-46b3-a963-36642acf1c7a,
  abstract     = {Hairdressers have an increased risk for developing airway symptoms e.g. asthma and rhinitis. Persulfate salts, which are oxidizing agents present in bleaching powder, are considered to be important causal agents for these symptoms. The underlying mechanisms are unclear and efficient tools for risk assessment and diagnosis are scarce. The general aim of this thesis was to measure proteomic changes, both with respect to protein abundances and protein oxidation, in nasal lavage fluids (NLF) from hairdressers challenged with persulfates. Proteins regulate most biological processes in the human body. Changes in protein levels may therefore provide a better understanding of disease pathogenesis and/or candidate biomarkers for persulfate exposure, effect and/or oxidative stress. <br/><br>
<br/><br>
A high throughput screening method for quantification of 246 NLF proteins was developed using selected reaction monitoring (SRM). Also, a strategy for identification of multiple oxidative modifications was developed and applied on proteins oxidized in vitro by persulfate. SRM assays targeting the oxidized peptides were developed. NLF samples from a previous persulfate challenge study were analyzed. Hairdressers with bleaching powder associated rhinitis were compared to hairdressers without respiratory symptoms and with atopic subjects without work related exposure to persulfate. Protein abundances in the NLF samples were analyzed with two different proteomic approaches. Pooled samples were first analyzed with an untargeted approach using 2D-nanoLC-MS/MS combined with iTRAQ-labeling and then with the SRM method targeting 246 NLF proteins. Also, oxidized peptides were measured in the samples by SRM. <br/><br>
<br/><br>
Several proteins with biologically relevant functions were changed after the persulfate challenge. The exact role of these proteins in relation to persulfate-induced respiratory symptoms needs to be further studied as well as the usefulness of them as effect biomarkers. Persulfates oxidized tryptophan and methionine residues. It was concluded that oxidized peptides containing these modifications are not suitable as persulfate exposure biomarkers due to poor specificity. Peptides containing oxidized tryptophan may be useful as biomarkers for oxidative stress and should be further evaluated.},
  author       = {Mörtstedt, Harriet},
  isbn         = {978-91-87651-54-0},
  issn         = {1652-8220},
  keyword      = {nasal lavage fluid,selected reaction monitoring,persulfate,hairdresser,proteomics,oxidation,mass spectrometry,iTRAQ},
  language     = {eng},
  pages        = {129},
  publisher    = {Division of Occupational and Environmental Medicine},
  school       = {Lund University},
  series       = {Lund University, Faculty of Medicine Doctoral Dissertation Series},
  title        = {Proteomics in Nasal Lavage Fluids from Persulfate Challenged Hairdressers},
  volume       = {2014:30},
  year         = {2014},
}