14. Biomarker- podział, znaczenie, przykłady zastosowania.
Termin biomarker ( wskaźnik biologiczny) - obejmuje całość pomiarów odzwierciedlających interakcje pomiędzy systemem biologicznym a czynnikami środowiskowymi.
Można wyróżnić 3 klasy biomarkerów:
Biomarkery ekspozycji (narażenia)
Zewnątrzpochodna substancja, jej metabolit lub produkt współdziałania czynnika ksenobiotycznego z docelową cząstka lub komórką, która jest przedmiotem pomiaru w organizmie
Jednym z najlepiej znanych markerów narażenia jest :
poziom Pb we krwi (pomiary protoporfiryn w erytrocytach mogą sygnalizować zatrucie Pb)
Odzwierciedla on narażenie poprzez :
Wdychanie Pb zawieszonego w powietrzu
Spożywanie Pb zawartego w żywności, wodzie, pyle lub glebie
Karboksyhemoglobina -COHb
Biomarkery skutków zdrowotnych
mierzalne biochemiczne, fizjologiczne, behawioralne i inne zmiany zachodzące wewnątrz organizmu
może być użyte do wykrycia zmian przedklinicznych albo szkodliwych skutków zdrowotnych wywołanych w następstwie ekspozycji na substancje chemiczne i jej absorpcję w organizmie
mogą także sygnalizować zmiany przystosowawcze, które same w sobie nie są patologiczne
Biomarkery wrażliwości osobniczej
wskaźniki wrodzonego lub nabytego ograniczenia zdolności organizmu do reagowania na narażenie spowodowane swoistymi substancjami ksenobiotycznymi
niektóre osoby są wrażliwe ze względu na :
wrodzone różnice w przemianie materii
cechach fizjologicznych
stanie odżywiania
cechach absorpcyjnych
Klasycznym przykładem genetycznie uwarunkowanej wrażliwości jest fenyloketonuria u nowonarodzonych niemowląt
Marker wrażliwości w warunkach zawodowych-w fabryce przetwarzania azbestu pracują bliźniaki, z których jeden nosi pochłaniacz, drugi zaś nie. Z natury rzeczy bliźniak noszący pochłaniacz jest mniej podatny na międzybłoniaka, niż ten który go nie nosi. W tych warunkach markerem wrażliwości jest brak pochłaniacza.
Biomarkery mają zastosowanie w:
Potwierdzeniu diagnozy ostrego lub przewlekłego zatrucia
Ocenie skuteczności postępowania leczniczego
Prognozowaniu przebiegu poszczególnych przypadków zatruć
mogą być użyte do potwierdzenia ekspozycji osobniczej populacji narażonej na poszczególne substancje chemiczne, np. pomiar rozpuszczalników organicznych w powietrzu wydychanym, zawartości kadmu w nerkach, ołowiu w kościach, chlorowanych węglowodorów w zapasowej tkance tłuszczowej.
Biomarkery są używane w:
Badaniach skriningowych
Do monitorowania narażenia
W badaniach indywidualnych osób lub grup populacyjnych
Do analizy biomarkerów stosujemy:
Krew
Mocz
Plwocinę
Ślinę
Paznokcie
Powietrze wydychane
Włosy
Zęby
Płyn owodniowy, płyn pęcherzykowy(BAL)
Bioptaty tkanek, np. oznaczanie kadmu w nerkach, ołowiu w kościach
Biomarkery są intensywnie stosowane w celach nadzoru zdrowotnego nad pracownikami zawodowo eksponowanymi na metale:
Ołów
Kadm
Rtęć
Nikiel
Chrom
Arsen
Biomarkery hematologiczne
Np. w zaburzeniach syntezy hemu przez Pb bada się:
Protoporfirynę cynkową ZnPP
Kwas delta-aminolewulinowy w moczu
Ekspozycja na benzen:
Ocena leukocytów, erytrocytów, trombocytów
Biomarkery neurotoksyczności
Markery funkcji nerek - mocznik, kreatynina, B2, makroglobulina
Nisko lub wysokocząsteczkowe białka, np. albuminy, antygeny kanalikowe, enzymy w moczu
(np. N-acetyloglukozaminidaza NAG)
Biomarkery skutków hepatotoksycznych
Świadczą o uszkodzeniu wątroby
Pomiar aktywności enzymów aminitransferaz: AsPAT, AlAT, LDH (dehydrogenaza mleczanowa), fosfataza alkaliczna
są to jednak parametry niespecyficzne, bo mogą wzrosnąć, np. w zapaleniu wirusowym, lub alkoholowym uszkodzeniu wątroby.
Zalety biomarkerów:
lepsza ocena narażenia
jeśli są właściwie stosowane , markery mogą zmniejszyć błędy zaszeregowania do grup narażenia, a tym samym zwiększyć siłę badań epidemiologicznych
możliwość sprawdzenia zgodności z modelem farmakokinetycznym
zazwyczaj modele te opracowywuje się na podstawie badań zwierząt eksperymentalnych, a jego wyniki ekstrapoluje na ludzi, uwzględniając różnice fizjologiczne między ludźmi a zwierzetami
lepsza ekstrapolacja ryzyka
możliwość identyfikacji osób z grupy zwiększonego ryzyka
pomiary protoporfiryn w erytrocytach mogą sygnalizować zatrucie Pb
Wady biomarkerów:
brak uwierzytelnienia
wiele markerów narażenia jest wciąż jeszcze na etapie opracowywania
nie zostały one sprawdzone pod względem zgodności z normą ani też w badaniach terenowych
brak swoistych markerów
Pomiar stężenia markera w tkance nie zawsze pozwala stwierdzić, które ze związków lub narażeń wytworzyły ten marker
Np. można mierzyć poziom fenolu w moczu jako wskaźnik narażenia na benzen, lecz fenol w moczu może wynikać ze stosowania środków dezynfekcyjnych lub leków
zmienność markerów
markery skutku nie są zazwyczaj swoiste w odniesieniu do narażenia,
wpływ zakłóceń,
złożone i kosztowne,
kwestie etyczne
Markery wrażliwości-w miejscu pracy
Czy pracownik może zostać zmuszony do opuszczenia pracy, jeśli pomiar markera wrażliwości wykaże, że jest on wrażliwy na działanie określonej substancji chemicznej występującej w miejscu jego zatrudnienia