eRapport

Proteases and protease-activated receptors in skin reactions to seafood

Prosjekt
Prosjektnummer
SFP881-09
Ansvarlig person
Berit Bang
Institusjon
Universitetssykehuset Nord-Norge HF
Prosjektkategori
Flerårig forskningsprosjekt
Helsekategori
Inflammatory and immune system, Respiratory, Skin
Forskningsaktivitet
3. Prevention
Rapporter
2016 - sluttrapport
Se årsrapport 2015. Stipendiaten disputerte i august 2015. Etter dette har vi jobbet med publisering av metodikk for analyse av enzymer i arbeidsmiljøprøver. Vi har presentert metoden og forskningsresultatene i form av foredrag på fagsamling for Direktoratet for Arbeidstilsynet, kurs for bedriftshelsetjenester, på konferanse i regi av British Occupational Hygiene Society (BOSH 2016). Prosjektet og metoden ble også presentert i form av postere på europeisk forskningskonferanse ( European Academy of Allergy and Clinical Immunology Conference EAACI 2016) og på Helse Nords regionale Forskningskonferanse i Tromsø. En metodeartikkel er snart klar for innsending. Arbeids- og miljømedisinsk avdeling ved UNN har i løpet av 2016 fått flere henvendelser om å bidra med slike analyser i forskningsprosjekter initiert av andre forskere, risikovurderinger initiert av industrien eller bedriftshelsetjenesten samt i forbindelse med innkjøp av nye maskiner i sjømatindustri. Vi håper derfor at UNN og/eller kommersielle laboratorier vil etablere og tilby slike analyser, at analysetilbudet skal gi økt kunnskap om helseeffekter av eksponering for enzymer i arbeidslivet, bedre risikovurdering og iverksettelse av forebyggende tiltak der det er behov. Derigjennom håper vi prosjektet skal bidra til forebygging av arbeidsrelaterte helseplager i sjømatindustrien og på andre arbeidsplasser der eksponering for enzymer er relevant. Se resultater. Vi håper behovet for helsetjenester skal reduseres ved mer og bedre forebygging.
2015
I fiskeindustri eksponeres arbeidstakerne for enzymer i aerosoler og væsker i omgivelsene. I dette prosjektet studerer vi hvordan enzymer fra fisk og skalldyr påvirker signalveier for betennelsesreaksjoner i modeller av celler fra hud og luftveier. I prosjektet etableres også en metode for å måle enzymer i luft.Dette studiet består av et PhD- prosjekt og et flerårig forskningsprosjekt. I fiske – og skalldyrindustri er det ofte høye nivåer av aerosoler i luft og et vått arbeidsmiljø med mye vann og biologiske eksponeringer. I et tidligere doktorgradsprosjekt ved avdelingen viste vi at enzymer som bryter ned proteiner (proteaser), isolert fra fisk og skalldyr, kan aktivere såkalte proteaseaktiverte reseptorer i luftveisceller og stimulere produksjonen av betennelsesfremmende stoffer (interleukin (IL)-8, NFKB). Det er kjent at proteaser spiller en viktig rolle ved allergiske og ikke-allergiske betennelsesreaksjoner uløst av midd, muggsopp og kakelakker og at de proteaseaktiverte reseptorene spiller en viktig rolle ved slike reaksjoner. I dette studiet har vi vist at proteaser fra fisk og skalldyr også kan påvirke disse reseptorene og signalveier for betennelsereaksjoner i hudceller. I tilegg har vi vist at også såkalte matrix metallopreoteaser (MMP-2 og 9) blir aktivert av sjømatproteaser. Dette kan blant annet bidra til en svakere binding mellom overflatecellene slik at det blir lettere for allergener og andre stoffer å trenge inn og sette i gang immunologiske og innflammatoriske prosesser. Dette arbeidet ble publisert i en artikkel i tidskriftet Food and Chemical Toxicilogy i 2014. En annen artikkel tar utgangspunkt at bioaerosoler, som arbeidstakere i sjømatindustrien puster inn, er en blanding av ulike stoffer. En viktig oppdagelse i dette prosjektet er at sjømatproteaser og endotoksiner, som begge finnes i bioaerosoler i sjømatindustri, forsterker effekten av hverandre, det vil si at de har en synergistisk effekt. Denne effekten kan føre til at selv lave konsentrasjoner kan gi uønskede effekter når man eksponeres for en blanding av stoffene. Dette studiet ble publisert i tidskriftet «Toxicology and Industrial Health» i 2015. I yrkesepidemiologiske prosjekter ved Arbeids- og miljømedisinsk avdeling UNN har vi vist at arbeidstakere i både fiske- og skalldyrindustri har økt forekomst av luftveis- og hud-symptomer og nedsatt lungefunksjon sammenlignet med normalbefolkningen. Vi har også vist at symptomforekomsten blant laksearbeidere hadde sammenheng med eksponering for proteiner i bioaerosoler. Vi kunne imidlertid ikke vise en klar sammenheng med allergi. For å kunne avklare nærmere hvorvidt eksponering for proteaser har betydning for symptomutvikling hos arbeidstakere som puster inn bioaerosoler, trenger vi gode metoder for å kvantifisere disse i eksponeringsprøver i kliniske og yrkesepidemiologiske studier. Dette krever analysemetodikk som kan detektere svært lave nivåer av sjømatproteaser. I denne delen av studiet samarbeider vi nært med kompetansemiljøer ved Universitetet i Tromsø. To ulike metoder med ulik sensitivitet ble presentert som en del av PhD-kandidatens avhandling i dette prosjektet. Avhandlingen ble forsvart og godkjent i august 2015. Med resterende prosjektmidler pågår det for tiden en kvalitetsikring av disse metodene før endelig publisering inneværende år. Publisering av metodene er viktig for å få flere forskere til å kartlegge slike enzymer i epidemiologiske studier. Dersom betydningen av disse enzymene kan bekreftes i kliniske og epidemiologiske studier vil dette ha stor betydning for forståelsen av årsak og muligheter for forebygging av arbeidsrelaterte hud- og luftveissymptomer i sjømatindustri, samt andre arbeidsplasser der lignende eksponeringer er relevant.
2014
I dette prosjektet ønsker vi å undersøke om enzymer fra fisk og skalldyr kan utløse betennelsesreaksjoner i hudceller og luftveisceller ved å virke på kjente signalveier koplet til produksjon av betennelsesstoffer.Protein-nedbrytende enzymer (proteaser) som er til stede i fisk og skalldyr kan være en medvirkende årsak til helseplager forårsaket av arbeidsmiljøet i sjømatindustri. I et tidligere doktorgradsprosjekt ved avdelingen har vi vist at proteaser isolert fra fisk (laks og sardin) og skalldyr (kongekrabbe) kan aktivere såkalte proteaseaktiverte reseptorer i luftveisceller og stimulere produksjonen av betennelsesfremmende stoffer (IL-8, NFKB). Det er fra før kjent at proteaser spiller en viktig rolle ved allergiske og ikke-allergiske betennelsesreaksjoner uløst av midd, muggsopp og kakelakker og at de proteaseaktiverte reseptorene spiller en viktig rolle ved slike reaksjoner. I dette prosjektet har vi demonstrert at proteaser fra fisk og skalldyr også kan påvirke signalveier for betennelsesreaksjoner i hudceller, karaktererisert ved økt frigjøring av flere typer betennelsestoffer. Vi har også vist at eksponering for en blanding av enzymer og toksiner, noe som er relevante i arbeidsmiljø, kan gi uventet kraftig inflammatorisk respons (synergistisk effekt). Formålet med prosjektet er å skape ny kunnskap om hvordan proteinnedbrytende enzymer som er tilstede i sjømat og er i kontakt med hud, eller pustes inn i form av bioaerosoler, kan utløse eller virke inn på betennelsesreaksjoner i hud- og luftveier. Spesielt har vi fokus på de protease-aktiverte reseptorene og studerer hvordan aktivering av disse er koplet til signalveier for inflammasjon. Vi ønsker å øke kunnskapsgrunnlag for forebygging og behandling av kontaktdermatitt og luftveisreaksjoner utløst av kontakt med sjømat. Prosjektet inkluderer også etablering av en målemetode for lave konsentrasjoner av enzymer i bioaerosoler. Dette vil bidra til å avdekke eventuelle konsentrasjons- effektsammenhenger med hensyn til arbeidsplass-eksponering for disse enzymene og helseeffekter av dette. Prosjektet er i avslutningsfasen. En artikkel er akseptert, en er innsendt og en tredje foreligger i manuskripts form. Det tas sikte på disputas i løpet av inneværende semester.
2013
I dette prosjektet ønsker vi å undersøke om enzymer fra fisk og skalldyr kan utløse betennelsesreaksjoner i hudceller og luftveisceller ved å virke på kjente signalveier koplet til produksjon av betennelsesstoffer.Protein-nedbrytende enzymer (proteaser) som er til stede i fisk og skalldyr kan være en medvirkende årsak til helseplager forårsaket av arbeidsmiljøet i sjømatindustri. I et tidligere doktorgradsprosjekt ved avdelingen har vi vist at proteaser isolert fra fisk (laks og sardin) og skalldyr (kongekrabbe) kan aktivere såkalte proteaseaktiverte reseptorer i luftveisceller og stimulere produksjonen av betennelsesfremmende stoffer (IL-8, NFKB). Det er fra før kjent at proteaser spiller en viktig rolle ved allergiske og ikke-allergiske betennelsesreaksjoner uløst av midd, muggsopp og kakelakker og at de proteaseaktiverte reseptorene spiller en viktig rolle ved slike reaksjoner. I dette prosjektet skal vi finne ut om proteaser fra fisk og skalldyr også kan påvirke signalveier for betennelsesreaksjoner i hudceller og om karakterisere effekten av eksponeringsblandinger som er relevante i bioaerosoler i arbeidsmiljø i hud og luftveier. Formålet med prosjektet er å skape ny kunnskap om hvordan proteinnedbrytende enzymer kan utløse eller virke inn på betennelsesreaksjoner utløst av hudkontakt med sjømat. Spesielt har vi fokus på de protease-aktiverte reseptorene og studerer hvordan aktivering av disse er koplet til signalveier for inflammasjon. Vi ønsker å øke kunnskapsgrunnlag for forebygging og behandling av kontaktdermatitt utløst av kontakt med sjømat. Prosjektet er forsinket i forhold til opprinnelig plan dels pga svangeskap/fødsel og dels pga metodologiske problemer. Med hensyn til sistnevnte har stipendiaten måttet skifte cellemodell ( keratinocytter) siden den først valgte modellen ga ustabile resultater. Vi valgte også å endre prosjektet noe ved å inkludere en cellemodell av luftveisceller i tillegg til hudcellemodellen. Faglig innebærer dette at vi i tillegg til å nåværende fokus på proteaser og protease-akiverte signalveier i hudreaksjoner mot sjømat, også vil inkludere fokus på reaksjoner knyttet til luftveiseksponering for proteaser. Endringen ble godkjent av Helse Nord etter søknad. Den siste delen vil da innebære en videreføring av problemstillinger reist i et tidligere PhD prosjekt innen temaet og være et verdifullt supplement til allerede eksisterende funn i hudcellemodellen. Bruk av luftveiscellemodellen vil også være gunstig i forhold til forutsigbarhet og raskere gjennomføring av prosjektet. Den første artikkelen i stipendiatens PhD graden er nå innsendt og under review. Det jobbes per i dag parallelt med to andre artikler. Vi planlegger at PhD avhandlingen vil være klar i løpet av vår/sommer 2014 og disputas vil kunne finne sted i løpet av høstsemesteret.
2012
I dette prosjektet ønsker vi å undersøke om enzymer fra fisk og skalldyr kan utløse betennelsesreaksjoner i hudceller ved å virke på kjente signalveier koplet til produksjon av betennelsesstoffer.Protein-nedbrytende enzymer (proteaser) som er til stede i fisk og skalldyr kan være en medvirkende årsak til helseplager forårsaket av arbeidsmiljøet i sjømatindustri. I et tidligere doktorgradsprosjekt ved avdelingen har vi vist at proteaser isolert fra fisk (laks og sardin) og skalldyr (kongekrabbe) kan aktivere såkalte proteaseaktiverte reseptorer i luftveisceller og stimulere produksjonen av betennelsesfremmende stoffer (IL-8, NFKB). Det er fra før kjent at proteaser spiller en viktig rolle ved allergiske og ikke-allergiske betennelsesreaksjoner uløst av midd, muggsopp og kakelakker og at de proteaseaktiverte reseptorene spille en viktig rolle ved slike reaksjoner. I dette prosjektet skal vi finne ut om proteaser fra fisk og skalldyr også kan påvirke signalveier for betennelsesreaksjoner i hudceller. Formålet med prosjektet er å skape ny kunnskap om hvordan proteinnedbrytende enzymer kan utløse eller virke inn på betennelsesreaksjoner utløst av hudkontakt med sjømat. Spesielt har vi fokus på de protease-aktiverte reseptorene og studerer hvordan aktivering av disse er koplet til signalveier for inflammasjon. Vi ønsker å øke kunnskapsgrunnlag for forebygging og behandling av kontaktdermatitt utløst av kontakt med sjømat. Resultatene så langt viser at trypsin isolert og renset fra laks og kongekrabbe stimulerer sekresjon av kjemokinet interleukin(IL)-8 fra hudceller(keratinocytter) av typen HaCaT, noe som vil rekruttere neutrofile celler og derigjennom amplifisere en betennelsesreaksjon. Vi har også vist at den samme reaksjonen utløses i disse cellene ved å stimulere de protease-aktiverte reseptorene - og foreløpige resultater tyder på at det også er disse reseptorene som aktiveres av sjømat proteasene. Resultatene i dette prosjektet vil ha overføringsverdi for andre eksponeringer som inneholder proteinnedbrytende enzymer.
2011
Enzymer fra sjømat kan påvirke signalveier for betennelsesreaksjoner ved at de aktiverer såkalte proteaseaktiverte reseptorer. I dette prosjektet skal vi finne ut mer om hvordan enzymer som er vist å være til stede i arbeidsmiljøet i fiskeindustrien påvirker signalveier for betennelsereaksjoner i hudceller.Prosjektet undersøker hvorvidt sjømatenzymene, via aktivering av proteaseaktiverte reseptorer, kan bidra til allergiske og/eller ikke-allergiske signalkaskader og sekresjon av representative cytokiner. Formålet med dette prosjektet er å oppnå ny kunnskap om hvordan proteinnedbrytende enzymer kan utløse eller virke inn på allergiske- og ikke-allergiske reaksjoner ved hudkontakt med sjømat. Spesielt vil vi ha fokus på såkalte protease-aktiverte reseptorer og studere hvordan aktivering av disse kan gi betennelseslignende (inflammasjons-) reaksjoner i hudceller. Vi ønsker med dette prosjektet å øke kunnskapsgrunnlag for forebygging og design av behandling av kontaktdermatitt utløst av kontakt med sjømat. Resultatene har overføringsverdi for andre eksponeringer som inneholder proteinnedbrytende enzymer. I prosjektet brukes en hud cellelinje av keraytinocytter. Cellekulturen eksponeres med enzymer fra sjømat og respons måles både i form av endrede genuttrykk, aktivering av signalveier inne i cellene og sekresjon av inflammasjonsfremmende stoffer ut i cellenes omgivelser. Ved å slå av og på genet for den proteaseaktiverte reseptoren kan man finne ut hvorvidt denne reseptoren har betydning for cellenes respons. Vi har tidligere funnet at enzymer fra forskjellige arter sjømat kan være forskjellig med hensyn til hvordan de påvirker signalveier for inflammasjonsreaksjoner. Dette vil vi finne ut mer om, og ha fokus på om slike forskjeller også kan påvises i hudceller. Prosjektet har vært aktivt fra desember 2009 til oktober 2010 og gjenopptatt i oktober 2011. I denne perioden det vært jobbet med metodologiske aspekter knyttet til cellemodellen og responsparametere. Modellen er utvidet med flere responsparametre for inflammasjonsstimulering (cytokiner og matrix metalloproteaser). I tillegg gjøres det paralelle forsøk i en modell av luftveisceller for sammenligning.
2010
Enzymer fra sjømat kan påvirke signalveier for betennelsesreaksjoner ved at de aktiverer såkalte proteaseaktiverte reseptorer. I dette prosjektet skal vi finne ut mer om hvordan enzymer som er vist å være til stede i arbeidsmiljøet i fiskeindustrien påvirker signalveier for betennelsereaksjoner i hudceller.Prosjektet undersøker hvorvidt sjømatenzymene, via aktivering av proteaseaktiverte reseptorer, kan bidra til allergiske og/eller ikke-allergiske signalkaskader og sekresjon av representative cytokiner. Formålet med dette prosjektet er å oppnå ny kunnskap om hvordan proteinnedbrytende enzymer kan utløse eller virke inn på allergiske- og ikke-allergiske reaksjoner ved hudkontakt med sjømat. Spesielt vil vi ha fokus på såkalte protease-aktiverte reseptorer og studere hvordan aktivering av disse kan gi betennelseslignende reaksjoner i hudceller. Vi ønsker med dette prosjektet å øke kunnskapsgrunnlag for forebygging og design av behandling av kontaktdermatitt utløst av kontakt med sjømat. Resultatene har overføringsverdi for andre eksponeringer som inneholder proteinnedbrytende enzymer. I prosjektet brukes en hud cellelinje av keraytinocytter. Cellekulturen eksponeres med enzymer fra sjømat og respons måles både i form av endrede genuttrykk, aktivering av signalveier inne i cellene og sekresjon av betennelsesfremmende stoffer ut i cellenes omgivelser. Ved å slå av og på genet for den proteaseaktiverte reseptoren kan man finne ut hvorvidt denne reseptoren har betydning for cellenes respons. Vi har tidligere funnet at enzymer fra forskjellige arter sjømat kan være forskjellig med hensyn til hvordan de påvirker signalveier for betennelsesreaksjoner. Dette vil vi finne ut mer om, og ha fokus på om slike forskjeller også kan påvises i hudceller. Prosjektet har vært aktivt fra desember 2009 til oktober 2010. I denne perioden det vært jobbet med å optimalisere modellen for studier av PAR i denne celletypen. Videre har stipendiaten karakterisert sekresjon av cytokiner etter stimulering med trypsin fra laks, sardin og kongekrabbe og sammenlignet med effekten av stimulering med en spesifikk proteaseaktivert reseptor- ligand.
2009
Enzymer fra sjømat kan påvirke signalveier for betennelsesreaksjoner ved at de aktiverer såkalte proteaseaktiverte reseptorer. I dette prosjektet skal vi finne ut mer om hvordan slike enzymer påvirker signalveier for betennelsereaksjoner i hudceller ha fokus på om enzymene kan bidra til allergisk og eller ikke-allergisk kontaktdermatitt.Formålet med dette prosjektet er å oppnå ny kunnskap om hvordan proteinnedbrytende enzymer kan utløse eller virke inn på allergiske- og ikke-allergiske reaksjoner ved hudkontakt med sjømat. Spesielt vil vi ha fokus på såkalte protease-aktiverte reseptorer og studere hvordan aktivering av disse kan gi betennelseslignende reaksjoner i hudceller. Vi ønsker med dette prosjektet å øke kunnskapsgrunnlag for forebygging og design av behandling av kontaktdermatitt utløst av kontakt med sjømat og andre biologiske agens som inneholder proteinnedbrytende enzymer. I prosjektet brukes en cellekultur av isolerte hudceller (keratinocytter) som er tilpasset et liv i laboratorie. Enzymer fra sjømat tilsettes i cellenes vekstmedium. Cellenes respons på dette måles både i form av endrede genuttrykk, produksjon av signalstoffer inne i cellene og sekresjon av betennelsesfremmende stoffer ut i cellenes omgivelser. Ved å slå av og på genet for den proteaseaktiverte reseptoren kan man finne ut hvorvidt denne reseptoren har betydning for cellenes respons. Vi har tidligere funnet at enzymer fra forskjellige arter sjømat kan være forskjellig med hensyn til hvordan de påvirker signalveier for betennelsesreaksjoner. Dette vil vi finne ut mer om, og ha fokus på om slike forskjeller også kan påvises i hudceller. Prosjektet kom i gang i desember 2009. Den ansatte PhD-studenten har siden oppstarten jobbet med å optimalisere laboratorieteknikkene som skal brukes i prosjektet. I oppstartfasen har vi lagt stor vekt på erfaringsoverføring fra beslektede prosjekter som er i avslutningsfasen.
Vitenskapelige artikler
Thomassen MR, Kamath SD, Lopata AL, Madsen AM, Eduard W, Bang BE, Aasmoe L

Occupational Exposure to Bioaerosols in Norwegian Crab Processing Plants.

Ann Occup Hyg 2016 Aug;60(7):781-94. Epub 2016 mai 28

PMID: 27235847

Bhagwat SS, Larsen AK, Seternes OM, Bang BE

Mixed exposure to bacterial lipopolysaccharide and seafood proteases augments inflammatory signalling in an airway epithelial cell model (A549).

Toxicol Ind Health 2015 Jul 6. Epub 2015 jul 6

PMID: 26149191

Bhagwat Sampada S, Larsen Anett K, Winberg Jan-Olof, Seternes Ole-Morten, Bang Berit E

Salmon and king crab trypsin stimulate interleukin-8 and matrix metalloproteinases via protease-activated receptor-2 in the skin keratinocytic HaCaT cell line.

Food Chem Toxicol 2014 Jul;69():303-11. Epub 2014 apr 30

PMID: 24795235

Larsen Anett K, Kristiansen Kurt, Sylte Ingebrigt, Seternes Ole-Morten, Bang Berit E

Differences in PAR-2 activating potential by king crab (Paralithodes camtschaticus), salmon (Salmo salar), and bovine (Bos taurus) trypsin.

BMC Res Notes 2013;6():281. Epub 2013 jul 20

PMID: 23870109

Bang Berit, Larsen Merethe, Larsen Anett Kristin, Aasmoe Lisbeth

Proteases from salmon stimulate IL-8 in airway epithelial cells.

J Toxicol Environ Health A 2009;72(9):571-3.

PMID: 19296405

Bang BE, Bhagwat S, Malla N, Larsen M, Aasmoe L, Kramvik E and Winberg JO.

Exposure to serine proteases in salmon industry. Approach to quantification of low enzyme activity in air samples

In Preparation

Larsen AK, Seternes O-M, Larsen M, Kishimura H, Rudenskaya G, Bang B

Purified sardine and king crab trypsin display individual differences in PAR-2-, NFkB-, and IL-8 signaling

Toxicology & Environmental Chemistry, 2011, vol 93: 1991-2011.

Bang B, Larsen AK, Larsen M, Aasmoe L

Salmon proteases as activators of airway inflammatory responses. Relevant exposure agents in seafood industry?

ICOH, International Congress of Occupational Health, Cape Town, South Africa, 22.- 27. March 2009

Shiryaeva O, Aasmoe L, Bang B

Bioaerosol exposure and airway symptoms in seafood industry workers

ICOH, International Congress of Occupational Health, Cape Town, South Africa, March 2009

Aasmoe L, Larsen M and Bang B

Exposure to proteolytic enzymes in the herring and shrimp processing industry

ICOH, International Congress of Occupational Health, Cape Town, South Africa, March 2009

Shiryaeva O. et al

Work-related respiratory symptoms in Norwegian salmon industry worker population.

Clinical Medicine and Public Health. Warsaw, Poland 26-29 August. Published in European Journal of Epidemiology, volume 24, supplement 1. 2009.

Doktorgrader
Sampada Satchidanand Bhagwat

Biological exposures relevant to seafood industry work environment as inducers of inflammatory response in skin and airway cells

Disputert:
august 2015
Hovedveileder:
Berit Bang
Deltagere
  • Jan-Olof Winberg Prosjektdeltaker
  • Nabin Malla Prosjektdeltaker
  • Ole Morten Seternes Prosjektdeltaker
  • Anett Kristin Larsen Prosjektdeltaker
  • Sampada Satchidanand Bhagwat Doktorgradsstipendiat
  • Berit Bang Prosjektleder
  • Lisbeth Aasmoe Prosjektdeltaker
  • Merethe Larsen Prosjektdeltaker
  • Anett Kristin Larsen Prosjektdeltaker

eRapport er utarbeidet av Sølvi Lerfald og Reidar Thorstensen, Regionalt kompetansesenter for klinisk forskning, Helse Vest RHF, og videreutvikles av de fire RHF-ene i fellesskap, med støtte fra Helse Vest IKT

Alle henvendelser rettes til eRapport, Helse Nord

Personvern  -  Informasjonskapsler