Биомониторинг - Biomonitoring

Об изучении экологического состояния водных объектов см. водный биомониторинг.

В аналитическая химия, биомониторинг это измерение бремя тела токсичных химические соединения, элементы, или их метаболиты, в биологических веществах.[1][2] Часто эти измерения проводятся в крови и моче.[3]

Две наиболее хорошо зарекомендовавшие себя программы биомониторинга в репрезентативных выборках населения в целом - это программы в Соединенных Штатах и ​​Германии, хотя популяционные программы существуют и в нескольких других странах.[4] В 2001 году США Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC) начал публиковать свой двухлетний Национальный отчет о воздействии на человека химических веществ из окружающей среды, который сообщает о статистически репрезентативной выборке населения США.[5]

Определение

Биомониторинг предполагает использование организмов для оценки загрязнение окружающей среды, например окружающего воздуха или воды. Это можно сделать качественно наблюдая и отмечая изменения в организмах, или количественно измеряя накопление химических веществ в тканях организма. Наблюдая или измеряя воздействие окружающей среды на обитающие в ней организмы, можно заподозрить загрязнение или предполагаемый.[6]

Обзор

Исторически, здравоохранение нормативно-правовые акты[куда? ] были основаны на теоретических расчетах риска согласно известным уровням химических веществ в воздухе, воде, почве, продуктах питания, других потребительских товарах и других источниках потенциального воздействия.[нужна цитата ] Биомониторинг человека дает возможность анализировать фактические внутренние уровни веществ в организме по всем потенциальным путям воздействия за один раз, что может способствовать улучшению оценки риска.[7][нужен лучший источник ]

Научные достижения сделали возможным обнаруживать большее количество химических веществ в меньших концентрациях в организме, при этом некоторые химические вещества обнаруживаются на уровне до частей на триллион.[8][нужен лучший источник ] Единичное измерение биомониторинга - это только один моментальный снимок во времени и может неточно отражать уровень воздействия за более длительные периоды.[9]

В 2006 г. Национальный исследовательский совет США опубликовал отчет, Биомониторинг человека для химических веществ в окружающей среде. В отчете признается ценность биомониторинга для лучшего понимания воздействия химических веществ в окружающей среде и содержится ряд выводов и рекомендаций по повышению полезности данных биомониторинга для оценка риска для здоровья.[10] Таким образом, в отчете содержится призыв к более строгим критериям отбора химических веществ для включения в биомониторинговые исследования; разработка инструментов и методов для улучшения интерпретации и передачи данных биомониторинга с учетом рисков; интеграция биомониторинга в оценку воздействия и эпидемиологические исследования; и изучение биоэтических вопросов, связанных с биомониторингом, включая информированное согласие, конфиденциальность результатов и другие.[11]

Проблема воздействия химических веществ в окружающей среде привлекла внимание в результате репортажей по телевидению Билл Мойерс за PBS и Андерсон Купер за CNN "s"Планета в опасности " серии.[12] Книга Наше украденное будущее, с предисловием бывшего вице-президента Альберт Гор, также повысили осведомленность, сосредоточив внимание на эндокринное нарушение.

Опросы в США

  • В Соединенных Штатах Центр контроля заболеваний впервые проверил пробы, взятые у населения, на содержание свинца и некоторых пестицидов в 1976 году.[13] В конце 1990-х гг. Национальное обследование здоровья и питания (NHANES) была значительно расширена.[13]
  • Национальный отчет о воздействии на человека химических веществ из окружающей среды

Отдел лабораторных наук CDC в рамках Национального центра гигиены окружающей среды разработал Национальную программу биомониторинга и опубликовал двухгодичный период. Национальный отчет о воздействии на человека химических веществ из окружающей среды с 2001 года. Поскольку выбор химических веществ вызывает споры, CDC определил важные критерии: доказательства воздействия на население США, наличие и значимость последствий для здоровья после заданного уровня воздействия, желание отслеживать инициативы общественного здравоохранения по снижению воздействия данный агент, существующий метод точного измерения биологически значимых концентраций химического вещества, достаточное количество образцов тканей, в частности, образцов крови и / или мочи, и экономическая эффективность.[14]

CDC установил три критерия для исключения химических веществ из будущих обследований: новое химическое вещество-заменитель (например, метаболит или другое химическое вещество) является более репрезентативным для воздействия, чем химическое вещество, измеренное в настоящее время, или, если после трех периодов обследования, уровни обнаружения для всех химикатов в рамках метода -связанная группа составляет менее 5 процентов для всех подгрупп населения (т. е. двух полов, трех групп расы / этнической принадлежности и возрастных групп, используемых в национальном отчете), или, если после трех периодов исследования, уровни химических веществ в рамках метода, связанного с группы не изменились или уменьшаются во всех демографических подгруппах, задокументированных в национальном отчете.[15]

  • В Национальное детское исследование планирует проследить за 100 000 детей в США от рождения до 21 года. Исследование было санкционировано как часть Закон о здоровье детей 2000 г. как крупнейшее мероприятие, направленное на устранение воздействия социальных, экономических и экологических факторов на здоровье ребенка. Лаборатория гигиены окружающей среды CDC объявила в 2009 году, что будет играть ключевую роль в биомониторинге продолжающегося национального исследования детей. В сотрудничестве с Национальным институтом здоровья и развития детей, Национальный институт наук об окружающей среде и нас. Агентство по охране окружающей среды.[16]
  • Некоторые штаты США получили федеральную поддержку и создали программы биомониторинга.[17] В 2001 году CDC предоставил гранты на планирование 33 штатам для оказания помощи в наращивании потенциала для расширения биомониторинга.[18][страница нужна ]
    • Программа биомониторинга загрязнителей окружающей среды Калифорнии (CECBP) была учреждена законом в 2006 году и находится в ведении Департамент общественного здравоохранения Калифорнии.[19]
    • Пилотная программа биомониторинга Миннесоты была учреждена законом в 2007 году и находится в ведении Министерства здравоохранения Миннесоты.[20]

Опросы в Германии

Немецкое экологическое исследование (GerES) проводится с 1985 года.[3][21] а в 1992 г. была создана Комиссия по биомониторингу человека Федерального агентства по окружающей среде Германии.[22]

Опросы в Канаде

Статистическое управление Канады проводит канадское обследование показателей здоровья, которое включает биомониторинг химических веществ в окружающей среде.[23] Министерство здравоохранения Канады осуществляет программу под названием «Исследования матери и ребенка по химическим веществам в окружающей среде», которая ориентирована на 2000 беременных женщин и их младенцев.[24]

Методы и химические вещества

Химические вещества и их метаболиты могут быть обнаружены в различных биологических веществах, таких как кровь, моча, волосы, сперма, грудное молоко или слюна.[25] Грудное молоко является предпочтительной матрицей (веществом) для измерения липофильный (жиролюбивый) стойкий, биоаккумулятивный и токсичный (PBT) соединения во время кормление грудью; этот путь воздействия является преобладающим для детей грудного вскармливания.[26] Липофильное соединение также может быть обнаружено в кровь, а гидрофильный (водолюбивое) соединение может быть обнаружено в моча. Аналитические методы, используемые CDC, включают: изотопное разбавление масс-спектрометрии, масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой, или же атомно-абсорбционная спектрометрия с графитовой печью.[27]

Некоторые из обнаруженных химических веществ включают:

Интерпретация

Присутствие в организме химического вещества из окружающей среды не обязательно указывает на вред.[29] Аналитическая химия обнаружения химических веществ продвинулась быстрее, чем способность интерпретировать потенциальные последствия для здоровья.[30] Риски для здоровья обычно устанавливаются на основании исследований токсичности на лабораторных животных и эпидемиологических данных на людях. Вести - хорошо изученное химическое вещество с опасным уровнем действия CDC, которое в настоящее время составляет 10 мкг / дл, или 100 частей на миллиард, в крови; однако нейроповеденческие нарушения были отмечены ниже этого уровня.[31] Поскольку этот подход требует установления причинно-следственных связей в эпидемиологических исследованиях и глубокого понимания реакции человека на дозу, данные, подтверждающие такие уровни действия, существуют только для нескольких химических веществ в окружающей среде. Концепция эквивалентов биомониторинга (BE) была разработана как альтернативный подход, помогающий интерпретировать и сообщать результаты биомониторинга в контексте потенциальных рисков для здоровья.[32]

Обследования воздействия на человека химических веществ обычно не включают в себя количество обнаруженных химических соединений на человека и концентрацию каждого соединения. Это оставляет непроверенные релевантные ситуации воздействия; например, имеют ли люди с низкими концентрациями некоторых соединений высокие концентрации других соединений. Анализ концентраций данного соединения обычно показывает, что у большинства граждан концентрация намного ниже, чем у определенного меньшинства. Исследование на репрезентативной выборке населения Каталонии (Испания),[33] который объединил количество обнаруженных соединений на человека и концентрацию каждого соединения, обнаружил, что более половины населения имели концентрации в верхнем квартиле 1 или более из 19 проанализированных стойких токсичных веществ (PTS) (пестициды, ПХБ). Значительные подгруппы населения накапливали смеси СТВ в высоких концентрациях. Например, 48% женщин в возрасте 60–74 лет имели концентрацию 6 или более СТВ в верхнем квартиле; половина всего населения имела уровни от 1 до 5 СТВ выше 500 нг / г, и менее 4% граждан имели все СТВ в самом нижнем квартиле. Таким образом, концентрации СТВ кажутся низкими для большей части населения только тогда, когда каждое отдельное соединение рассматривается отдельно. Неверно утверждать, что большая часть населения имеет низкие концентрации СТВ. При оценке воздействия смеси необходимо учитывать тот факт, что большинство людей загрязнены смесями СТВ, состоящими из соединений как в низких, так и в высоких концентрациях.

Эквиваленты биомониторинга

Ученые, проводящие биомониторинг, способны обнаруживать и измерять концентрации природных и искусственных химикатов в образцах крови и мочи человека на уровне от частей на миллиард до частей на квадриллион. 2006 г. Национальный исследовательский совет США Отчет показал, что, хотя ученые были способны обнаруживать химические вещества на этих уровнях, методы интерпретации и сообщения о том, что их присутствие означает в отношении потенциальных рисков для здоровья человека или населения, по-прежнему отсутствуют.[10] В отчете рекомендовалось провести научные исследования для улучшения интерпретации и передачи результатов биомониторинга за счет использования существующих оценок риска конкретных химических веществ.[10]

Для решения этой проблемы несколько групп признали, что рекомендуемые значения воздействия, такие как контрольная доза и допустимая суточная доза, при наличии достаточных данных можно было бы преобразовать в соответствующие оценки биомаркер концентрации для использования при интерпретации данных биомониторинга.[34][35] В 2007 году ученые из Summit Toxicology опубликовали первоначальную методологию систематического перевода ориентировочных значений воздействия в соответствующие значения скрининга для данных биомониторинга, получившие название «Эквиваленты биомониторинга».[35] Впоследствии группа экспертов из правительства, промышленности и академических кругов собралась для разработки подробных руководящих принципов по получению и распространению этих эквивалентов биомониторинга.[36]

Эквиваленты биомониторинга могут использоваться для оценки данных биомониторинга в контексте оценки риска. Сравнение данных биомониторинга для химического вещества с его эквивалентом для биомониторинга позволяет оценить, находится ли воздействие химических веществ на население в пределах или выше уровней, которые регулирующие органы считают безопасными.[37] Таким образом, эквиваленты биомониторинга могут помочь ученым и специалистам по управлению рисками в определении приоритетов химических веществ для последующих действий или мероприятий по управлению рисками.[35]

С 2007 года ученые получили и опубликовали эквиваленты биомониторинга для более чем 110 химических веществ, включая кадмий, бензол, хлороформ, мышьяк, толуол, метиленхлорид, триклозан, диоксины, летучие органические соединения, и другие.[38][39] Некоторые из них были разработаны при сотрудничестве ученых из США. Агентство по охране окружающей среды, CDC и Министерство здравоохранения Канады.[36] Исследователи из Немецкой комиссии по биомониторингу человека[22] также предложили концепцию получения значений скрининга, аналогичную эквивалентам биомониторинга.[39]

Коммуникация

В отчете Национального исследовательского совета за 2006 год подчеркивается, что точная передача результатов имеет важное значение для правильного использования биомониторинговых обследований, но в то же время отмечается, что «не существует общепринятого стандарта для качественного обмена информацией в области биомониторинга».[30] В 2007 г. Школа общественного здравоохранения Бостонского университета организовал панель по этой теме.[40]

Группа экспертов по эквивалентам биомониторинга опубликовала руководство по передаче информации широкой общественности и поставщикам медицинских услуг.[41]

Чарльз Маккей из Центра по борьбе с отравлениями в Коннектикуте дает интервью в видео под названием «Взгляд врача на биомониторинг», цель которого - помочь широкой общественности лучше понять биомониторинг.[42][43]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "Третий национальный доклад о воздействии химических веществ окружающей среды на человека" (PDF). Центры по контролю и профилактике заболеваний - Национальный центр гигиены окружающей среды. Получено 9 августа 2009.
  2. ^ "Что такое биомониторинг?" (PDF). Американский химический совет. Архивировано из оригинал (PDF) на 2008-11-23. Получено 11 января 2009.
  3. ^ а б Ангерер, Юрген; Эверс, Ульрих; Вильгельм, Майкл (2007). «Биомониторинг человека: современное состояние». Международный журнал гигиены и гигиены окружающей среды. 210 (3–4): 201–28. Дои:10.1016 / j.ijheh.2007.01.024. PMID  17376741.
  4. ^ Porta M и др. (2008). «Мониторинг концентраций стойких органических загрязнителей среди населения в целом: международный опыт». Environment International. 34 (4): 546–561. Дои:10.1016 / j.envint.2007.10.004. PMID  18054079.
  5. ^ «О программе». cdc.gov. Центры по контролю заболеваний. 3 апреля 2008 г.. Получено 25 мая 2009.
  6. ^ «Биомониторинг». www.water.ncsu.edu. NCSU Water Quality Group. Архивировано из оригинал 23 июля 2016 г.. Получено 29 мая 2018.
  7. ^ Juberg, Daland R .; Автобус, Джеймс; Кац, Дайан С. (февраль 2008 г.). «Возможности и ограничения биомониторинга» (PDF). Краткое изложение политики. Центр государственной политики Макинака.
  8. ^ "Что такое биомониторинг?" (PDF). Американский химический совет. Архивировано из оригинал (PDF) на 2008-11-23. Получено 11 января 2009.
  9. ^ Фостер, Уоррен Дж .; Агзарян, Джон (2006). «Отчетность по результатам биомониторинговых исследований». Аналитическая и биоаналитическая химия. 387 (1): 137–40. Дои:10.1007 / s00216-006-0822-6. PMID  17093961. S2CID  30773984.
  10. ^ а б c Совет по экологическим исследованиям и токсикологии (2006 г.). «Биомониторинг человека для химических веществ в окружающей среде». Национальный исследовательский совет США. Получено 2012-01-20.
  11. ^ «Заявление о биомониторинге». Американское химическое общество. Архивировано из оригинал 24 февраля 2012 г.. Получено 2 апреля 2015.
  12. ^ «Планета в опасности». CNN.com. CNN. Октябрь 2007 г.. Получено 13 декабря 2009.
  13. ^ а б Стокстад, Э. (2004). «БИОМОНИТОРИНГ: загрязнение становится личным». Наука. 304 (5679): 1892–4. Дои:10.1126 / science.304.5679.1892. PMID  15218119. S2CID  128510564.
  14. ^ Паустенбах, Деннис; Гэлбрейт, Дэвид (2006). «Биомониторинг и биомаркеры: оценка воздействия никогда не будет прежней». Перспективы гигиены окружающей среды. 114 (8): 1143–9. Дои:10.1289 / ehp.8755. ЧВК  1552022. PMID  16882516.
  15. ^ «Комментарии общественности и пересмотренные критерии удаления химических веществ в будущих выпусках национального отчета CDC о воздействии на человека химических веществ в окружающей среде». Федеральный регистр. 73 (61): 16688. 28 марта 2008 г.. Получено 10 ноября 2009.
  16. ^ «Национальное детское исследование». cdc.gov. 2009-07-07. Получено 23 июля 2009.
  17. ^ «Государственная грантовая деятельность». Центры по контролю и профилактике заболеваний. 9 сентября 2009 г.. Получено 30 сентября 2009.
  18. ^ Национальный исследовательский совет (2006). Биомониторинг человека для химических веществ в окружающей среде. Национальная академия прессы. Дои:10.17226/11700. ISBN  978-0-309-10272-8.
  19. ^ "Калифорнийская программа биомониторинга". CA.gov. Архивировано из оригинал на 2009-03-16. Получено 23 июля 2009.
  20. ^ «Отслеживание и биомониторинг экологического общественного здравоохранения». Министерство здравоохранения Миннесоты. 2009-07-21. Архивировано из оригинал 14 июля 2009 г.. Получено 23 июля 2009.
  21. ^ Schulz, C .; Конрад, А .; Беккер, К .; Колосса-Геринг, М .; Seiwert, M .; Зайферт, Б. (2007). «Двадцать лет Немецкого экологического исследования (GerES): биомониторинг человека - временные и пространственные (Западная Германия / Восточная Германия) различия в воздействии на население». Международный журнал гигиены и гигиены окружающей среды. 210 (3–4): 271–97. Дои:10.1016 / j.ijheh.2007.01.034. PMID  17347043.
  22. ^ а б Schulz, C .; Angerer, J .; Ewers, U .; Колосса-Геринг, М. (2007). «Немецкая комиссия по биомониторингу человека». Международный журнал гигиены и гигиены окружающей среды. 210 (3–4): 373–82. Дои:10.1016 / j.ijheh.2007.01.035. PMID  17337242.
  23. ^ «Канадское обследование мер по охране здоровья». statcan.gc.ca. Статистическое управление Канады. 19 марта 2004 г.. Получено 2 октября 2009.
  24. ^ «Исследование матери и ребенка на химические вещества в окружающей среде (исследование MIREC)». hc-sc.gc.ca. Министерство здравоохранения Канады. 12 декабря 2007 г.. Получено 2 октября 2009.
  25. ^ Секстон, Кен; Нидхэм, Ларри; Пиркл, Джеймс (2004). «Биомониторинг человека за химическими веществами в окружающей среде». Американский ученый. 92: 38–45. Дои:10.1511/2004.1.38.
  26. ^ Тлеющий, Роэль; Шрамм, Карл-Вернер; Никмилдер, Марк; Schoeters, Привет (2009). «Применимость неинвазивно собранных матриц для биомониторинга человека». Состояние окружающей среды. 8: 8. Дои:10.1186 / 1476-069X-8-8. ЧВК  2660315. PMID  19272133.
  27. ^ «Интерпретация данных». Третий национальный доклад о воздействии химических веществ в окружающей среде на человека (Отчет). Атланта, Джорджия: Центры по контролю и профилактике заболеваний. 2007. Архивировано с оригинал на 2007-03-29.
  28. ^ Клотц, Катрин; Гёэн, Томас (2017). «Глава 6. Биомониторинг воздействия свинца на человека». В Astrid, S .; Helmut, S .; Сигель, Р. К. О. (ред.). Свинец: его влияние на окружающую среду и здоровье. Ионы металлов в науках о жизни. 17. де Грюйтер. С. 99–122. Дои:10.1515/9783110434330-006. ISBN  9783110434330. PMID  28731299.
  29. ^ «Интерпретация данных». Третий национальный доклад о воздействии химических веществ в окружающей среде на человека. Центры по контролю и профилактике заболеваний. 2007 г.. Получено 30 сентября 2009.
  30. ^ а б «Биомониторинг человека для химических веществ в окружающей среде». Национальный исследовательский совет. 2008 г. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)[постоянная мертвая ссылка ]
  31. ^ Токсичность свинца (Pb): каковы стандарты США в отношении уровней свинца? ATSDR.
  32. ^ «Интерпретация данных отчета: важные факторы». Центры по контролю и профилактике заболеваний. Получено 2012-02-28.
  33. ^ Porta M; и другие. (2012). «Количество стойких органических загрязнителей, обнаруженных в высоких концентрациях среди населения в целом». Environment International. 44: 106–111. Дои:10.1016 / j.envint.2012.02.005. PMID  22425898.
  34. ^ Тан, Ю-Мэй; Ляо, Кай Х; Клевелл, Харви Дж (2006). «Обратная дозиметрия: интерпретация данных биомониторинга тригалометана с использованием физиологически обоснованного фармакокинетического моделирования». Журнал экспозиции и эпидемиологии окружающей среды. 17 (7): 591–603. Дои:10.1038 / sj.jes.7500540. PMID  17108893.
  35. ^ а б c Hays, S.M .; Becker, R.A .; Leung, H.W .; Aylward, L.L .; Пайетт, Д. (2007). «Эквиваленты биомониторинга: подход к скринингу для интерпретации результатов биомониторинга с точки зрения риска для здоровья населения». Нормативная токсикология и фармакология. 47 (1): 96–109. CiteSeerX  10.1.1.452.1342. Дои:10.1016 / j.yrtph.2006.08.004. PMID  17030369.
  36. ^ а б Хейс, Шон М .; Aylward, Lesa L .; Лакинд, Джуди С .; Бартельс, Майкл Дж .; Бартон, Хью А .; Boogaard, Питер Дж .; Бранк, Конрад; Дизио, Стеф; и другие. (2008). «Руководящие принципы для получения эквивалентов биомониторинга: отчет семинара экспертов по эквивалентам биомониторинга». Нормативная токсикология и фармакология. 51 (3): S4–15. Дои:10.1016 / j.yrtph.2008.05.004. PMID  18583008.
  37. ^ "Рекламное объявление". Новости химии и машиностроения. 86 (14): 52. 2008. Дои:10.1021 / cen-v086n014.p052.
  38. ^ Ангерер, Юрген; Aylward, Lesa L .; Хейс, Шон М .; Хайнцов, Биргер; Вильгельм, Майкл (2011). «Ценности оценки биомониторинга человека: подходы и требования к данным». Международный журнал гигиены и гигиены окружающей среды. 214 (5): 348–60. Дои:10.1016 / j.ijheh.2011.06.002. PMID  21764371.
  39. ^ а б «Деятельность по мониторингу и надзору в рамках Канадского плана управления химическими веществами». Правительство Канады, Отдел химических веществ. Получено 2012-01-20.
  40. ^ «Консенсусное заявление по биомониторингу человека» (PDF). Измерение химических веществ у людей - что бы вы сказали?. Школа общественного здравоохранения Бостонского университета. Получено 23 июля 2009.
  41. ^ Лакинд, Джуди С .; Aylward, Lesa L .; Бранк, Конрад; Дизио, Стивен; Дурсон, Майкл; Goldstein, Daniel A .; Килпатрик, Майкл Э .; Кревски, Даниэль; и другие. (2008). «Руководство по передаче эквивалентов биомониторинга: отчет семинара экспертов по эквивалентам биомониторинга». Нормативная токсикология и фармакология. 51 (3): S16–26. Дои:10.1016 / j.yrtph.2008.05.007. PMID  18579271.
  42. ^ McKay, Jr., CA; Holland, M.G .; Нельсон, Л. (2003). «Призыв к оружию для медицинских токсикологов: доза, а не обнаружение, делает яд». Международный журнал медицинской токсикологии. 6 (1): 1.
  43. ^ Джон Хайнце (2009). «Член Научного консультативного совета доктор Чарльз Маккей излагает точку зрения врача на биомониторинг». Biomonitoringinfo.org. Информация о биомониторинге. Получено 30 сентября 2009.

внешняя ссылка