Bioovervåking - Biomonitoring

Denne artikkelen handler om bioovervåking for menneskers helse. For studiet av den økologiske tilstanden til vannforekomster, se Aquatic biomonitoring .

I analytisk kjemi er bioovervåking måling av kroppsbyrden av giftige kjemiske forbindelser , grunnstoffer eller deres metabolitter , i biologiske stoffer. Ofte gjøres disse målingene i blod og urin. Bioovervåking utføres både i miljøhelse og i arbeidsmiljø og sikkerhet som et middel for eksponeringsvurdering og helseovervåking på arbeidsplassen .

De to best etablerte miljømessige bioovervåkningsprogrammene i representative prøver av befolkningen generelt er de fra USA og Tyskland, selv om befolkningsbaserte programmer eksisterer i noen få andre land. I 2001 begynte de amerikanske sentrene for sykdomskontroll og forebygging (CDC) å publisere sin toårige nasjonale rapport om menneskelig eksponering for miljøkjemikalier , som rapporterer et statistisk representativt utvalg av den amerikanske befolkningen.

Oversikt

Bioovervåking innebærer bruk av organismer for å vurdere miljøforurensning , for eksempel av omgivende luft eller vann. Det kan gjøres kvalitativt ved å observere og merke endringer i organismer, eller kvantitativt ved å måle akkumulering av kjemikalier i organismevev. Ved å observere eller måle effektene miljøet har på dets organismer, kan det mistenkes eller utledes forurensning .

Historisk har folkehelseforskrifter vært basert på teoretiske risikberegninger i henhold til kjente nivåer av kjemiske stoffer i luft, vann, jord, mat, andre forbrukerprodukter og andre kilder for potensiell eksponering. Human bioovervåking gir muligheten til å analysere de faktiske indre nivåene av kroppsstoffer fra alle potensielle eksponeringsveier på en gang, noe som kan bidra til å forbedre risikovurderinger.

Vitenskapelige fremskritt har gjort det mulig å oppdage et større antall kjemiske stoffer i mindre konsentrasjoner i kroppen, med noen kjemikalier som kan påvises i nivåer så lave som deler per billion. En enkelt måling av bioovervåking er bare ett øyeblikksbilde og reflekterer kanskje ikke nøyaktig eksponeringsnivået over lengre perioder.

Tilstedeværelsen av et miljøkjemikalie i kroppen indikerer ikke nødvendigvis skade. Den analytiske kjemien for å oppdage kjemikalier har avansert raskere enn evnen til å tolke de potensielle helsekonsekvensene. Helserisiko er vanligvis etablert fra toksisitetsstudier på laboratoriedyr og epidemiologisk bevis hos mennesker. Bly er et godt studert kjemikalie med et CDC-handlingsnivå av bekymring, for tiden 10 µg / dL, eller 100 deler per milliard , i blod; imidlertid er nevrologisk atferdssvikt notert under dette nivået. Fordi denne tilnærmingen krever etablering av årsak og virkning i epidemiologiske studier og en grundig forståelse av menneskelig doserespons, finnes det data for å støtte denne typen handlingsnivåer for bare noen få miljøkjemikalier. Konseptet Biomonitoring Equivalents (BEs) er utviklet som en alternativ tilnærming for å hjelpe til med å tolke og kommunisere resultater med bioovervåking i sammenheng med potensielle helserisiko.

Det finnes forskjellige typer biomarkører som indikerer eksponering, effekt eller følsomhet.

Metodikk

Kjemikalier og deres metabolitter kan påvises i en rekke biologiske stoffer som blod, urin, utåndet luft, hår, negler, avføring, sæd, morsmelk eller spytt. Blod og urin er det mest brukte innen arbeidsmiljø og helse .

Brystmelk er en favoritt matrise (substans) for å måle lipofile (fettelskende) persistente, bioakkumulerende og giftige (PBT) forbindelser under amming ; denne eksponeringsveien er dominerende for ammende barn. En lipofil forbindelse kan også påvises i blod , mens en hydrofil (vannelskende) forbindelse kan oppdages i urinen .

Analytiske metoder brukt av CDC inkluderer massespektrometri med fortynning av isotoper , induktivt koblet plasmamassespektrometri eller atomabsorpsjonsspektrometri for grafittovn . Andre inkluderer gasskromatografi eller høyytelses væskekromatografi kombinert med forskjellige detektorer som ultrafiolett , elektronfanging , flammeionisering , atomemisjon eller massespektrometriske detektorer. Ligandbindende analyser og immunanalyser brukes også.

Ettersom bioovervåking nødvendigvis innebærer å arbeide med mennesker og prøver, er biosikkerhetsprosedyrer nødvendige for å forhindre overføring av patogener.

Bioovervåking ekvivalenter

Forskere som utfører bioovervåkingstesting, er i stand til å oppdage og måle konsentrasjoner av naturlige og menneskeskapte kjemikalier i blod fra blod og urin i deler per milliard til deler per kvadrillion. En rapport fra US National Research Council fra 2006 fant at mens forskere var i stand til å oppdage kjemikaliene på disse nivåene, manglet det fremdeles metoder for å tolke og kommunisere hva deres tilstedeværelse betydde angående potensielle helserisiko for en person eller befolkning. Rapporten anbefalte at det ble gjort vitenskapelig forskning for å forbedre tolkningen og kommunikasjonen av bioovervåkingsresultater gjennom bruk av eksisterende risikovurderinger av spesifikke kjemikalier.

For å takle denne situasjonen erkjente flere grupper at eksponeringsveiledningsverdier, som referansedose og tålelig daglig inntak , med tilstrekkelige data kunne oversettes til tilsvarende estimater av biomarkørkonsentrasjoner for bruk i tolkningen av bioovervåkingsdata. I 2007 ble den første metoden for systematisk oversettelse av eksponeringsveiledningsverdier til tilsvarende screeningverdier for bioovervåking av data, kalt Biomonitoring Equivalents, publisert av forskere fra Summit Toxicology. Deretter ble et ekspertpanel fra regjering, industri og akademia samlet for å utvikle detaljerte retningslinjer for å utlede og kommunisere disse biomonitoring-ekvivalenter.

Biomonitoring Equivalents kan brukes til evaluering av biomonitoring-data i en risikovurderingssammenheng. Sammenligning av bioovervåkingsdata for et kjemikalie med dets Biomonitoring Equivalent gir et middel for å vurdere om populasjonseksponering for kjemikalier ligger innenfor eller over nivåene som regulatoriske myndigheter anser som sikre. Biomonitoring Equivalents kan dermed hjelpe forskere og risikostyrere i prioritering av kjemikalier for oppfølging eller risikostyring.

Siden 2007 har forskere avledet og publisert biomonitoring ekvivalenter for mer enn 110 kjemikalier, inkludert kadmium , benzen , kloroform , arsen , toluen , metylenklorid , triklosan , dioksiner , flyktige organiske forbindelser og andre. Flere er utviklet gjennom samarbeid mellom forskere fra US Environmental Protection Agency , CDC og Health Canada . Forskere fra den tyske Human Biomonitoring Commission har også foreslått et konsept for å utlede screeningverdier som ligner på Biomonitoring Equivalents.

Kommunikasjon

Nasjonalt forskningsråds rapport fra 2006 understreket at nøyaktig kommunikasjon av resultater er viktig for riktig bruk av bioovervåking, men påpeker samtidig at det ikke er noen akseptert standard for god bioovervåkingskommunikasjon. I 2007 organiserte Boston University School of Public Health et panel om dette emnet.

Et ekspertpanel for Biomonitoring Equivalents har publisert retningslinjer for formidling av informasjon til allmennheten og helsepersonell.

Charles McKay fra Connecticut Poison Control Center blir intervjuet i en video med tittelen "A Medical Doctor's Perspective on Biomonitoring", som er fokusert på å hjelpe allmennheten bedre å forstå bioovervåking.

Bioovervåking i miljøhelse

I 2006 publiserte US National Research Council en rapport, Human Biomonitoring for Environmental Chemicals . Rapporten anerkjente verdien av bioovervåking for bedre forståelse av eksponering for miljøkjemikalier, og inkluderte flere funn og anbefalinger for å forbedre bruken av bioovervåking av data for helserisikovurdering . Oppsummert ba rapporten om strengere helsebaserte kriterier for valg av kjemikalier som skal inkluderes i bioovervåkingstudier; utvikling av verktøy og teknikker for å forbedre risikobasert tolkning og kommunikasjon av bioovervåkingsdata; integrering av bioovervåking i eksponeringsvurdering og epidemiologisk forskning; og utforsking av bioetiske spørsmål rundt bioovervåking, inkludert informert samtykke, resultatkonfidensialitet og andre.

Spørsmålet om eksponering for miljøkjemikalier har fått oppmerksomhet som et resultat av TV-rapporter fra Bill Moyers for PBS og Anderson Cooper for CNNs " Planet in Peril " - serie. Boken Our Stolen Future , med et forord av tidligere visepresident Al Gore , økte også bevisstheten ved å fokusere på hormonforstyrrelser .

Undersøkelser av menneskelig eksponering for kjemikalier integrerer vanligvis ikke antall kjemiske forbindelser som oppdages per person og konsentrasjonen av hver forbindelse. Dette etterlater uprøvde relevante eksponeringssituasjoner; for eksempel om individer med lave konsentrasjoner av noen forbindelser har høye konsentrasjoner av de andre forbindelsene. Analyser av konsentrasjonene av en gitt forbindelse viser vanligvis at de fleste innbyggere har mye lavere konsentrasjoner enn en viss minoritet. En studie basert på et representativt utvalg av befolkningen i Catalonia (Spania), som integrerte antall påviste forbindelser per person og konsentrasjonen av hver forbindelse, fant at mer enn halvparten av befolkningen hadde konsentrasjoner i toppkvartilen på 1 eller mer av de 19 persistente giftige stoffene (PTS) (plantevernmidler, PCB) som ble analysert. Betydelige undergrupper av befolkningen akkumulerte PTS-blandinger i høye konsentrasjoner. For eksempel hadde 48% av kvinnene 60–74 år konsentrasjoner på 6 eller flere PTS i toppkvartilen; halvparten av hele befolkningen hadde nivåer på 1 til 5 PTS over 500 ng / g, og mindre enn 4% av innbyggerne hadde alle PTS i den laveste kvartilen. Dermed virker PTS-konsentrasjoner lave i de fleste av befolkningen bare når man ser på hver enkelt forbindelse separat. Det er ikke nøyaktig å si at det meste av befolkningen har lave PTS-konsentrasjoner. Vurderingen av blandingseffekter må adressere det faktum at de fleste individer er forurenset av PTS-blandinger laget av forbindelser i både lave og høye konsentrasjoner.

Undersøkelser etter land

forente stater

  • I USA testet CDC først prøver fra befolkningen for bly og noen få plantevernmidler i 1976. På slutten av 1990-tallet hadde programmet National Health and Nutrition Examination Survey (NHANES) en betydelig utvidelse.
  • Nasjonal rapport om menneskelig eksponering for miljøkjemikalier

CDCs avdeling for laboratorievitenskap i National Center for Environmental Health har utviklet et nasjonalt biomonitoring-program, og har publisert den toårige nasjonale rapporten om menneskelig eksponering for miljøkjemikalier siden 2001. Siden valg av kjemikalier er kontroversielt, har CDC identifisert innflytelsesrike kriterier : Bevis for eksponering i en amerikansk befolkning, tilstedeværelse og betydning av helseeffekter etter et gitt nivå av eksponering, ønske om å spore folkehelseinitiativer for å redusere eksponering for et gitt middel, eksisterende metode for nøyaktig måling av biologisk relevante konsentrasjoner av kjemikaliet, tilstrekkelig vev prøver, spesielt blod- og / eller urinprøver og kostnadseffektivitet.

CDC etablerte tre kriterier for fjerning av kjemikalier fra fremtidige undersøkelser: et nytt erstatningskjemikalie (dvs. en metabolitt eller et annet kjemikalie) er mer representativt for eksponering enn det kjemikaliet som nå måles, eller hvis deteksjonsgraden for alle kjemikalier innen en metode etter tre undersøkelsesperioder -relatert gruppe er mindre enn 5 prosent for alle befolkningsundergrupper (dvs. to kjønn, tre rase- / etnisitetsgrupper og aldersgruppene som brukes i nasjonal rapport), eller hvis det etter tre undersøkelsesperioder, nivåer av kjemikalier innenfor en metodelatert gruppen er uendret eller synkende i alle demografiske undergrupper som er dokumentert i den nasjonale rapporten.

  • The National Children's Study planlegger å følge 100 000 barn over hele USA fra fødselen til de fyller 21. Studien ble godkjent som en del av Children's Health Act of 2000 som den største innsatsen for å adressere virkningene av sosiale, økonomiske og miljømessige faktorer på en barns helse. CDCs Environmental Health Laboratory kunngjorde i 2009 at det ville spille en nøkkelrolle i bioovervåking av den pågående National Children's Study. I samarbeid med National Institute of Child Health and Development, National Institute of Environmental Health Sciences og US Environmental Protection Agency .
  • Noen amerikanske stater har fått føderal støtte og etablert bioovervåkningsprogrammer. I 2001 tildelte CDC plantilskudd til 33 stater for å bistå med kapasitetsbygging for utvidelse av bioovervåking.
    • California Environmental Contaminant Biomonitoring Program (CECBP) ble etablert ved lov i 2006 og administreres av California Department of Public Health .
    • Minnesota's Biomonitoring Pilot Program ble etablert ved lov i 2007 og drives av Minnesota Department of Health.

Tyskland

Den tyske miljøundersøkelsen (GerES) har blitt utført siden 1985, og i 1992 ble Human Biomonitoring Commission fra det tyske føderale miljøbyrået opprettet.

Canada

Statistics Canada administrerer Canadian Health Measures Survey, som inkluderer bioovervåking for miljøkjemikalier. Health Canada administrerer et program kalt Mother-Infant Research on Environmental Chemicals, som fokuserer på 2000 gravide og deres spedbarn.

Yrkesmessig bioovervåking

Når det gjelder arbeidsmiljø og helse , kan bioovervåking utføres av årsaker til overholdelse av regelverk, helseovervåking på arbeidsplassen og forskning, som bekrefter effektiviteten av farekontroller, eller som en del av yrkesrisikovurderingen . Den kan også brukes til å rekonstruere eksponering etter akutte eller utilsiktede hendelser, og for å vurdere effektiviteten av personlig verneutstyr . Det er nyttig for eksponering av hud, hvor prøvetakingsmetoder ofte ikke er lett tilgjengelige, og for å finne uventede eksponeringer eller ruter. Det er også biomarkører ikke bare for kjemiske farer , men også andre typer som støy og stress . Arbeidshelse skiller seg fra miljøhelse ved at førstnevnte har mindre antall eksponerte individer, men med et bredere spekter av eksponeringsnivåer.

Bioovervåking er komplementær til eksponeringsovervåking ved at den måler den indre dosen av et giftstoff i kroppen i stedet for konsentrasjonen utenfor kroppen, med den fordelen at den bekrefter om ikke bare eksponering men opptak faktisk har skjedd. Det tar også hensyn til forskjeller i metabolisme, fysisk anstrengelse og blandinger av giftstoffer mellom individer som påvirker den interne dosen. Det kan gjøres på en individuell eller kollektiv måte.

En stor bruk av yrkestoksikologiske data er for å bestemme hvilke biomarkører (inkludert både giftstoffet og dets metabolitter ) som kan brukes til bioovervåking, og etablere indekser for biologisk eksponering. Disse brukes under eksponeringsvurdering og helseovervåking på arbeidsplassen for å identifisere overeksponering, og for å teste gyldigheten av yrkeseksponeringsgrenser . Disse biomarkørene er ment å hjelpe til med forebygging ved å identifisere tidlige bivirkninger, i motsetning til diagnostikk for klinisk medisin som er designet for å avsløre avanserte patologiske tilstander.

I USA har Occupational Safety and Health Administration fra og med 2017 tre forskrifter som krever bioovervåking: etter eksponering for benzen i en ikke-planlagt utslipp, og for ansatte som er utsatt for kadmium eller bly på eller over et spesifisert nivå over en spesifisert tidsperiode . I EU er biologiske grenseverdier helsebaserte, mens biologiske veiledningsverdier er statistisk avledet og indikerer bakgrunnseksponering i befolkningen generelt. Fra og med 2020 er bly det eneste stoffet som har en bindende biologisk grenseverdi i EU. Frivillige lister over biologiske eksponeringsgrenser eller handlingsnivåer opprettholdes av American Conference of Governmental Industrial Hygienists , German Research Foundation , UK Health and Safety Executive , Frankrikes ANSES og Swiss Swiss Insurance Fund . Bioovervåking for forskningsformål utføres av US National Institute for Occupational Safety and Health som en del av programmet for voksenblodslidepidemiologi og overvåking , samt andre bedriftshelsestudier.

Se også

Referanser

Eksterne linker