Abstract

The causes and pathophysiological mechanisms of building-related symptoms (BRS) are unclear. The aim of this cross-sectional study was to investigate the association between intrinsic in vitro toxicity in classrooms and teachers’ work-related symptoms.

Teachers from 15 Finnish schools responded to the symptom survey. The boar sperm motility inhibition assay, a sensitive indicator of mitochondrial dysfunction, was used to measure the toxicity of wiped dust and cultured microbial fallout samples collected from the teachers’ classrooms.

231 teachers whose classroom toxicity data had been collected responded to the questionnaire. The Poisson regression model showed that teachers’ work-related BRS were 2.8-fold (95% CI: 1.6–4.9) higher in classrooms with highly toxic dust samples compared to classrooms with non-toxic dusts. The rate ratio of work-related BRS was 1.8 (95% CI: 1.1–2.8) for toxic microbial samples. Logistic regression analysis showed that classroom dust toxicity was statistically significantly associated with the following 12 symptoms (adjusted odds ratios in parentheses): nose stuffiness (4.1), runny nose (6.9), hoarseness (6.4), globus sensation (9.0), throat mucus (7.6), throat itching (4.4), shortness of breath (12.2), dry cough (4.7), wet eyes (12.7), hypersensitivity to sound (7.9), difficulty falling asleep (7.6), increased need for sleep (7.7). Toxicity of cultured microbes was associated with nine symptoms (adjusted ORs in parentheses): headache (2.3), nose stuffiness (2.2), nose dryness (2.2), mouth dryness (2.8), hoarseness (2.2), sore throat (2.8), throat mucus (2.3), eye discharge (10.2), increased need for sleep (3.5).

The toxicity of classroom dust and airborne microbes in boar sperm motility inhibition assay significantly increased teachers’ risk of work-related symptoms. The results support the hypothesis based on previous literature showing that exposure to boar sperm-toxic substances can cause mitochondrial dysfunction, oxidative stress, immunological inflammation, activation and sensitization of chemosensory C-fibers, and neurogenic inflammation. These findings contribute a new perspective to the research field of indoor adverse exposure and pathophysiological processes in exposed, symptomatic individuals.

Tiivistelmä

Rakennukseen liittyvien oireiden (building-related symptoms, BRS) aiheuttajat ja syntymekanismit ovat edelleen avoinna. Tässä poikkileikkaustutkimuksessa selvitettiin koululuokan toksisuuden vaikutusta opettajien työympäristöön liittyvien oireiden riskiin.

Opettajien työympäristöön liittyvät oireet kartoitettiin sähköisellä kyselyllä 15 suomalaiskoulussa. Luokkahuoneiden sisäilman mikrobiviljelmien ja laskeumapölyjen toksisuutta mitattiin sian siittiötestillä, joka on herkkä mitokondriotoksisuuden tunnistusmenetelmä.

Kyselyyn vastasi 231 valintakriteerit täyttävää opettajaa, joiden luokkahuoneista oli toksisuustieto. Työympäristöön liittyvistä BRS-oireista oli viimeisen vuoden aikana kärsinyt yli puolet opettajista, ja yli kolmannes pöly- ja mikrobinäytteistä oli toksisia. Sukupuoli-, tupakointi-, atopia- ja ikävakioidun Poissonin regressiomallin mukaan opettajilla, joiden luokkahuoneen pöly oli toksisinta, työympäristöön liittyvien BRS-oireiden määrä oli 2,8-kertaa suurempi (95 %:n luottamusväli eli CI 1,6–4,9) kuin opettajilla, joiden luokkahuoneen pöly oli ei-toksista. Vastaavasti luokkahuoneissa, joissa havaittiin toksisia mikrobeja, BRS-oireiden määrä oli 1,8-kertaa suurempi (95 % CI 1,5–2,1) kuin luokkahuoneissa, joissa toksisia mikrobeja ei havaittu. Vakioidun negatiivisen binomiaalisen monitasomallin mukaan opettajien työympäristöön liittyvät ei-perinteiset BRS-oireet olivat toksisimpien pölyjen luokkahuoneissa 2,9-kertaiset (95 % CI 1,2–7,3) verrattuna ei-toksisten pölyjen luokkahuoneisiin ja toksisten mikrobien luokkahuoneissa 1,8-kertaiset (95 % CI 1,1–2,8) verrattuna ei-toksisten mikrobien luokkiin. Pölyn toksisuus oli yhteydessä 12 työympäristöön liittyvään oireeseen (vetosuhteet ja 95 %:n CI:t sulkeissa): nenän tukkoisuus (4,1; 1,2–13), nuhavuoto (6,9; 1,8–27), äänen käheys (6,4; 1,9–21), palan tunne kurkussa (9,0; 1,7–47), nielun limaisuus (7,6; 2,2–26), kurkun kutina (4,4; 1,1–18), hengenahdistus (12,2; 1,9–77), kuiva yskä (4,7; 1,3–17), silmien vetistys (12,7; 1,4–112), ääniyliherkkyys (7,9; 1,7–37), nukahtamisvaikeus (7,6; 1,9–30) ja lisääntynyt unen tarve (7,7; 2,1–29). Mikrobiviljelmien toksisuus oli yhteydessä yhdeksään työympäristöön liittyvään oireeseen: päänsärky (2,3; 1,1–4,8), nenän tukkoisuus (2,2; 1,1–4,4), nenän kuivuus (2,2; 1,1–4,5), suun kuivuus (2,8; 1,1–6,7), äänen käheys (2,2; 1,1–4,3), kurkkukipu (2,8; 1,1–7,3), nielun limaisuus (2,3; 1,1–4,7), silmien rähmiminen (10,2; 2,0–51) ja lisääntynyt unen tarve (3,5; 1,0–12).

Koulun sisäilman mikrobien ja laskeumapölyn siittiötoksisuudet ovat merkittäviä opettajien työympäristöön liittyvien oireiden riskitekijöitä. Tulokset tukevat käytettävissä olevaan kirjallisuuteen perustuvaa hypoteesia, jonka mukaan siittiötoksinen altistuminen voi aiheuttaa elimistössä mitokondrioiden toimintahäiriöitä, oksidatiivista stressiä, immunologista tulehdusta, kemosensoristen C-hermosäikeiden aktivaatiota ja herkistymistä sekä neurogeenista tulehdusta. Tämä avaa uusia mahdollisuuksia sisäilma-altisteisiin liittyvän terveysriskin sekä BRS-oireiden syiden, mekanismien ja hoitomuotojen tutkimiseen.

Osajulkaisut / Original papers

Osajulkaisut eivät sisälly väitöskirjan elektroniseen versioon. / Original papers are not included in the electronic version of the dissertation.

1. Salin, J. T., Salkinoja-Salonen, M., Salin, P. J., Nelo, K., Holma, T., Ohtonen, P., & Syrjälä, H. (2017). Building-related symptoms are linked to the in vitro toxicity of indoor dust and airborne microbial propagules in schools: A cross-sectional study. Environmental Research, 154, 234–239. https://doi.org/10.1016/j.envres.2017.01.015

2. Salin, J., Ohtonen, P., & Syrjälä, H. (2021). Teachers’ work‐related non‐literature‐known building‐related symptoms are also connected to indoor toxicity: A cross‐sectional study. Indoor Air, 31(5), 1533–1539. https://doi.org/10.1111/ina.12822

   Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version

3. Salin, J., Ohtonen, P., Andersson, M. A., & Syrjälä, H. (2021). The toxicity of wiped dust and airborne microbes in individual classrooms increase the risk of teachers’ work-related symptoms: A cross-sectional study. Pathogens, 10(11), 1360. https://doi.org/10.3390/pathogens10111360

   Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version