Detection of volatile organic compounds in the alveolar air of subjects with stress-related psychopathologies

Dosaggio dei composti organici volatili nell’aria alveolare di soggetti con psicopatologie stress-correlate L’aumento della domanda lavorativa insieme a maggiori livelli di stress hanno effetti negative sulla salute dei lavoratori, compresa l’insorgenza di disturbi mentali. Lo stress è all’origine di diverse forme di disagio lavorativo tra cui il Mobbing, la Costrittività organizzativa e il Burn-out che a loro volta sono espressione di stress psicosociale. Molti studi includono tra le psicopatologie stress-correlate il disturbo misto ansioso-depressivo, il disturbo d’ansia e il disturbo depressivo. L’INAIL riconosce ed indennizza il Disturbo dell’Adattamento e il Disturbo Post-Traumatico da Stress come malattie professionali riconducibili a situazioni di Costrittività organizzativa. La fisiopatologia dello stress è nota da tempo e i biomarcatori attualmente utilizzati per la diagnosi dello stress, come il cortisolo in matrici biologiche quali sangue, urina e saliva si ottengono con metodi invasivi e protocolli complessi. Nell’ultimo decennio sono stati pubblicati molti studi che hanno documentato il possibile ruolo dell’aria alveolare nella diagnosi di diverse patologie (neoplastiche, metaboliche, infiammatorie) fornendo informazioni riguardo lo stato metabolico del paziente. Alcuni studi hanno applicato l’analisi dell’aria alveolare anche alle psicopatologie, in particolare la schizofrenia. 98 lavoratori con disturbi mentali e somatoformi correlati a condizioni di stress lavorativo cronico e 80 volontari sani sono stati sottoposti alla raccolta di campioni di aria alveolare. Sono state dosate le concentrazioni di circa cento composti organici volatili nell’espirio utilizzando l’analisi in spettrometria di massa – IMR. La maggior parte dei composti era nota solo per la massa. I dati sono stati analizzati mediante analisi statistica multivariata; si sono ottenuti due modelli che con una combinazione rispettivamente di undici molecole (pentano, ciclopentadiene, acetonitrile, butadiene, acido cianidrico, M70, M71, M74, M75, M97 E M123) e di tre molecole (M27, eptano e M 101) sono stati in grado distinguere i casi dai controlli sani con una sensibilità del 100% e una specificità del 98,75%. L’utilizzo della spettrometria di massa ha comportato numerosi vantaggi: innanzitutto il breve tempo richiesto per dosare circa cento molecole per ciascun campione e il costo contenuto grazie alla possibilità di dosare simultaneamente centinaia di campioni al giorno; inoltre l’elevata sensibilità ha permesso di quantificare molecole a concentrazioni bassissime (ppb: parti per bilione). Il prelievo di aria alveolare è semplice, non invasivo e l’analisi strumentale non è costosa. L’identificazione di uno o più profili di composti organici volatili elettivi nell’aria alveolare potrebbe essere utile nella diagnosi delle psicopatologie stress correlate.

Detection of volatile organic compounds in the alveolar air of subjects with stress-related psychopathologies The upsurge of job demand together with more high-level of Stress, have negative effects on the health of workers including mental disorders. Stress is responsible for various forms of working uneasiness, among which Personal Bullying, Task-related Bullying and Burn-Out that are different expressions of psychosocial Stress. Manifold studies include Depression, Anxious and mixed Anxious-Depressive Disorders among the stress-related psychopathologies. The Italian Institute for Insurance against Industrial Accident (INAIL) recognizes and indemnifies the Post-Traumatic Stress Disorder (PTSD) and the Adjustment Disorder as professional illnesses referable to situations of Task-related Bullying. The physiopathology of stress has been known for many years and the biomarkers used for the diagnosis of stress such as cortisol in biological matrices like blood, urine and saliva are obtained with invasive methods and nonelementary protocols. In the last decade many studies have been published documenting the potential role of the alveolar air in the diagnosis of different pathologies (neoplastic, metabolic, inflammatory) through informations on the metabolic state of the patient. Some studies have also applied the analysis of the alveolar air to the psychopathologies, mainly to schizophrenia. 98 workers with mental and somatoform disorders correlated with situations of chronic stress at work and 80 healthy volunteers were submitted to the alveolar air sampling. Concentrations of about one hundred volatile compounds were measured in the exhaled breath using IMR - Mass Spectrometry. Most of the compounds were known only for their masses. A multivariate statistical analysis was performed. Using two different models with a combination respectively of eleven molecules (pentane, cyclopentadiene, acetonitrile, butadiene, hydrocyanic acid, M70, M71, M74, M75, M97 and M123) and three molecules (M27, heptane and M101) has been possible to distinguish the cases from the healthy controls with a 100% sensibility and a 98,75% specificity. The use of mass spectrometry has entailed different advantages: first of all the short time required for the dosing of about one hundred molecules in each sample and the low cost thanks to the possibility to simultaneously analyze hundreds of samples a day; besides the high sensibility of the mass spectrometry analysis allows to quantify molecules at very low concentrations (ppb). Alveolar air sampling is simple and non-invasive and the instrumental analysis is not expensive. The identification of one or more profiles of elective volatile organic compounds in the alveolar air would be useful in the diagnosis of stress-related psychopathologies.