Biomonitoring

Biomonitoring
Blog

Uvod

Biomonitoring pomeni merjenje in spremljanje sprememb v organizmih, tkivih, tekočinah, celicah ali biokemijskih procesih, nastalih zaradi izpostavljenosti organizma različnim kemikalijam. Kadar govorimo o merjenju koncentracij snovi v krvi, urinu, semenski tekočini, izdihanem zraku, materinem mleku, laseh, nohtih ali v tkivih, je to humani monitoring (biomonitoring v ljudeh). V primeru, da ugotavljamo prisotnost snovi v drugih živih bitjih, predvsem v rastlinah, pa govorimo o ekološkem monitoringu (biomonitoring okolja).

Ljudje smo izpostavljeni velikemu številu kemikalij v okolju, vendar je izpostavljenost relativno slabo opredeljena, še posebej ko gre za dolgotrajno izpostavljenost nizkim koncentracijam. V Sloveniji se je v letu 2010 zaključil pilotni monitoring, v okviru katerega so spremljali koncentracije določenih onesnaževalcev. Tedaj so na podlagi izkušenj monitoring razširili do leta 2014, tako da bo v tem 7-letnem obdobju izvajanja geografsko pokril celotno Slovenijo. Rezultati monitoringa so prikazani v nadaljevanju objave na blogu.

Z biomonitoringom pridobljeni rezultati so osnova za opredelitev referenčnih vrednosti in obremenjenosti ljudi z določenimi onesnaževali, ki se nahajajo v okolju. Pred izvajanjem biomonitoringa so bile že opravljene določene delne raziskave v posameznih okoljih, kjer je zaradi onesnaženja okolja prisotnost določenih snovi v okolju večja.

Namen biomonitoringa je pridobiti podatke kot osnovo za pripravo in spremljanje ukrepov za omejevanje vpliva kemikalij na človeka in okolje:

  • opredelitev in ugotavljanje trendov izpostavljenosti prebivalstva izbranim kemikalijam, ki predstavljajo tveganje za zdravje,
  • ovrednotenje odnosa med odmerkom in učinkom kemikalij na zdravje,
  • ugotavljanje obnašanja kemične snovi v organizmu (kinetike),
  • izdelava ocene tveganja za zdrave ljudi,
  • izdelava predlogov ukrepov in spremljanje učinkovitosti in ukrepov za zmanjševanje tveganja,
  • ugotavljanje in proučevanje virov izpostavljenosti kemikalijam,
  • prepovedi in omejitve prometa in uporabe nevarnih kemikalij,
  • začasne omejitve ali prepovedi proizvodnje, prometa ali uporabe nevarnih kemikalij, uvedba ukrepov za usmerjanje proizvodnje, prometa ali uporabe ter uvedba drugih ukrepov;

Glavna prednost raziskave je torej v tem, da lahko opredeli oceno zdravstvenega tveganja zaradi dolgotrajne izpostavljenosti škodljivim snovem v okolju. Kratkoročni cilji so določitev osnovnih vrednosti kemikalij ter ugotoviti vpliv življenjskega okolja (mesto, podeželje regija) in različnih dejavnosti v okolju na izpostavljenost ljudi različnim kemikalijam. Dolgoročni cilji pa so ugotoviti vpliv kemikalij na zdravje, spremljati spremembe zaradi izpostavljenosti v daljšem obdobju, zagotoviti ukrepe za zmanjševanje izpostavljenosti, preverjati učinkovitost ukrepov za zmanjševanje tveganja za zdravje in okolje.

Najbolj primerni kandidati za sodelovanje v nacionalnem programu biomonitoringa so noseče ženske med 20. in 40. letom starosti, ki so prvič noseče, in pri katerih nosečnost poteka normalno, ki niso kadilke in po rojstvu izključno dojijo. Zelo zaželjeno je, da sodelujejo tudi njihovi moški partnerji. Kandidati morajo zadnjih 5 let živeti in delati v istem okolju. V preiskavi pa ne smejo sodelovati kronični bolniki, ki morajo redno jemati zdravila, kdor je kemikalijam izpostavljen na delovnem mestu, kadilci, kdor zlorablja alkohol ali druge droge.  

Biomonitoring v ljudeh

Kadar govorimo o merjenju koncentracij kemičnih snovi v krvi, serumu, plazmi, urinu, semenski tekočini, izdihanem zraku, materinem mleku, laseh, nohtih ali v tkivih kot npr. podkožnem maščevju, govorimo o humanem biomonitoringu.

V telesu se kemične snovi prerazporedijo po različnih telesnih tkivih, tako da ustvarijo določeno koncentracijsko ravnovesje med telesnimi tekočinami in tkivi (npr. krvno plazmo, maščobnim tkivom in materinim mlekom). Značilna lastnost obstojnih kemičnih snovi je, da so dobro topne v maščobah (so lipofilne), zato se kopičijo v tkivih z veliko vsebnostjo maščob, npr. v podkožnem maščevju in materinem mleku. Na drugi strani pa imajo nekatere snovi visoko zmožnosti za vezavo na serumske beljakovine (npr. PFC), ki se uporabljajo v surfaktantih in lubrikantih, medtem ko se kovine kopičijo v kosteh (svinec) in ledvicah (kadmij).


Ljudje smo izpostavljeni velikemu številu kemikalij v okolju, vendar je izpostavljenost relativno slabo opredeljena, posebno kadar gre za kronično izpostavljenost nizkim odmerkom. 

Izpostavljenost je tako definirana kot možnost absorpcije v organizem ali delovanja nanj pri stiku z biološkim, kemičnim ali fizikalnim dejavnikom. Izražamo jo v  koncentraciji na čas (mg/ml/h). Celotna izpostavljenost upošteva vse načine prenosa in stika z dejavnikom. Do izpostavljenosti lahko pride preko vdihavanja, ingestije ali preko kože. Izpostavljenost človeka opazovani kemikaliji lahko opredelimo iz večih aspektov:

  • količina snovi v mediju (hrani, zraku, vodi),
  • trajanje izpostavljenosti,
  • matriks, v katerem je snov prisotna,
  • biorazpoložljivost snovi,
  • fiziološke značilnosti človeka.

Z biomonitoringom pridobljeni podatki odražajo vsoto izpostavljenosti določeni kemikaliji oz. seštevek vseh možnih poti izpostavitve. Merimo jo lahko posredno ali neposredno. Ob neposrednem načinu merimo dejansko količino škodljive snovi, ki jo oseba vnese v telo. Za to potrebujemo osebne merilnike, vprašalnike, obrazce za dnevne vpise, biomarkerje. Vendar je takšna ocena izpostavljenosti zelo redka, saj je tak biomonitoring drag, zanj je potrebno imeti le izkušeno osebje za delo z biološkimi vzorci, ki je zahtevno. 

Tako si največkrat pomagamo s posrednim načinom oz. z matematičnimi modeli. Še pogosteje se uporabljajo rezultati monitoringov segmentov okolja (voda, zrak), živil in predmetov splošne rabe. S pomočjo poznavanja načinov uporabe, vedenja in kinetike snovi je mogoče izpostavljenost približno predvideti. Pri takšni oceni izpostavljenosti je potrebno predvideti izpostavljenost iz vseh možnih virov in upoštevati specifične karakteristike različnih skupin prebivalstva (otroci, odrasli …). 

Humani biomonitoring nam tako omogoča:

  • ugotovitev stopnje izpostavljenosti, 
  • oceno tveganja, 
  • inter in intra individualne razlike sprejete doze, 
  • oceno celotne izpostavljenosti dolocenega okolja, 
  • epidemiološke študije, 
  • analizo posameznika in populacije.

Raziskava Biomonitoring kemikalij in njihovih ostankov v ljudeh od 2011 do 2014 v RS

Z raziskavo se spremlja koncentracija strupenih kovin (kadmija, svinca, živega srebra in arzena) in obstojnih organskih onesnaževal (dioksinov, furanov, organoklornih pesticidov, polikloriranih bifenilov, polibromiranih zaviralcev gorenja) v telesnih tekočinah (kri, materino mleko in/ali urin) in v laseh. Naredile pa se bodo še nekatere dodatne analize, in sicer bodo v vzorcih krvi določili še nekatere esencialne elemente (selen, baker in cink) ter v vzorcih urina nekatere biokemijske kazalnike poškodb ledvic.

Izbrana populacija za raziskavo so moški in ženske od 20 do 40 let, ki pričakujejo prvega otroka in živijo na istem geografskem področju že vsaj 5 let, iz različnih socio-ekonomskih družbenih slojev in iz različnih geografskih območij. Ker so ženske, vključene v raziskavo, matere prvorodke, s tem posredno spremljamo tudi izpostavljenost in tveganje za eno najbolj občutljivih skupin prebivalstva, to je dojenčke, stare od 6 do 8 tednov. 

Pričakovani rezultati in cilji

Glede na geografsko raznolikost, naravne danosti, okoljsko obremenjenost zaradi pretekle industrijske in rudarske dejavnosti ter načina poselitve Slovenije pričakujemo, da se bo ta raznolikost prepoznala tudi pri oceni izpostavljenosti ljudi, ki v teh območjih bivajo. Statistično obdelani podatki in njihove interpretacije bodo dolgoročno omogočili tudi načrtovanje različnih ukrepov za zmanjšanje tveganja zaradi izpostavljenosti kemikalijam prek okolja. Na podlagi pridobljenih rezultatov analiz bomo lahko ocenili referenčne vrednosti in obremenjenost ljudi z določenimi onesnaževali, ki se nahajajo v okolju. Pridobljeni rezultati bodo omogočili oceno stanja na področju izpostavljenosti onesnaževalom v okolju v Sloveniji. 

Biomonitoring kemikalij v ljudeh – ugotovitve pilotske raziskave, ki se je končala leta 2010

Prva faza biomonitoringa je potekala od konca leta 2007 do konca leta 2010 v treh statističnih regijah (osrednjeslovenska, jugovzhodna, notranjska), v treh zdravstveno-okoljsko reprezentativnih okoljih: podeželsko okolje (Kočevje, Ribnica, Cerknica, Postojna, Pivka in Logatec z okolico), mestno okolje (Ljubljana) in onesnaženo okolje (Bela krajina oziroma Semič z okolico). V raziskavi sodelujejo odrasle osebe obeh spolov, stare od 20 do 40 let. Rezultati kažejo, da je izpostavljenost splošnega prebivalstva strupenim kovinam (svinec, živo srebro in kadmij) nizka in ne predstavlja tveganja za prebivalstvo na doslej preiskovanih območjih. Koncentracije esencialnih elementov (selen, baker in cink) so bile v mejah referenčnih vrednosti, ki jih podajajo nekatere mednarodne organizacije in kot jih definira Svetovna zdravstvena organizacija ter ne kažejo večjih odstopanj od teh. Rezultati preiskav za sestavljene vzorce materinega mleka kažejo, da izmerjene vsebnosti dioksinov in furanov ter dioksinom podobnih PCB v sestavljenih vzorcih ne presegajo referenčnih vrednosti za posamezno spojino in tudi ne za vsoto spojin. Najvišje vsebnosti PCB so bile izmerjene v sestavljenih vzorcih z območja Bele krajine, sledi pa jim območje Ljubljane z okrog 25 odstotkov nižjimi vrednostmi. Izpostavljenost človeka PBDE je posledica sodobnega načina življenja, zato ne preseneča podobna porazdelitev vsebnosti PBDE v sestavljenih vzorcih materinega mleka na območjih Ljubljane in Bele krajine. 

Biomonitoring v okolju

Cilj biomonitoringa v okolju je pridobiti podatke o dejanski obremenitvi življenjskega okolja in organizmov z določenimi onesnaževali. Prostoživeči organizmi namreč odražajo stanje okolja, v katerem živijo, zato lahko metode biomonitoringa služijo kot zgodnje opozorilo za potencialno izpostavljenost ljudi. S številnimi metodami spremljanja se meri prisotnost določenih nevarnih kemikalij v prosto živečih indikatorskih vrstah organizmov in njihovih vplivih na le-te in na stanje ekosistemov. Okoljski in humani bimonitoring sta utemeljena na enakih ciljih, metode pa so prilagojene razlikam posameznega področja. Oba programa naj bi potekala časovno in prostorsko vzporedno. Dolgoročni cilj je spremljanje trendov onesnaženosti v večletnem obdobju. Podatki pa bodo služili za oceno stanja/tveganja ter za uvedbo varstvenih ukrepov.

Pri nas je biomonitoring kemikalij v okolju šele v nastajanju. Izkušnje številnih strokovnjakov in ustanov na tem področju so bile predstavljene na delavnici v juniju 2009. Zatem je Urad RS za kemikalije te izkušnje posredoval ministrstvoma, pristojnima za okolje in prostor ter za kmetijstvo, gozdarstvo in prehrano. V prvi fazi raziskav, ki bo trajala 3 leta (2010-2012), se predlaga določitev osnovnih vrednosti biološkega stanja in kemijskega stanja (prisotnost onesnaževal) v izbranih organizmih in ekosistemih. Ta pilotna faza bo služila za načrtovanje nadaljnjih faz raziskave in za oceno sprememb v času. 

Kako je z biomonitoringom v drugih državah?

Biomonitoring se izvaja tudi v drugih državah. Različne države imajo različne izkušnje z biomonitoringom. Navajamo primere Španije, Francije in Velike Britanije.

V Španiji je bil državni program biomonitoringa bil vpeljan leta 2007, pred tem so bili samo določeni regionalni programi. Izvaja se tako humani kot okoljski biomonitoring. Kot zanimivost: odkrili so visoke vrednosti Hg pri ljudeh, katerih prehrana vsebuje veliko rib.

V Veliki Britaniji trenutno ne obstaja nacionalni program biomonitoringa. Obstaja pa veliko regionalnih programov, katerih naloga naj bi bila sprojektirati nek osnutek skupnega nacionalnega programa (kaj naj nacionalni program vključuje). Raziskava je bila dokaj neuspešna, saj je pokazala veliko razdrobljenost programov.

Tudi v Franciji se vrši biomonitoring mnogih substanc. Najbolj znan primer je merjenje dioksinov v krvi. Dioksini se sproščajo pri kurjenju odpadkov. V Franciji imajo namreč veliko sežigalnic odpadkov. V preteklosti je bilo namreč sproženega veliko strahu, ko je bilo v zemlji okoli teh sežigalnic in hrani, ki je zrasla na teh površinah, izmerjena velika vsebnost dioksinov. Namen merjenja dioksina je dvojen:

  • ugotoviti vpliv sežigalnic na vsebnost dioksinov v krvi.
  • ugotoviti ali hranjenje z lokalnimi pridelki vpliva na nivo dioksinov v krvi.

Raziskave so pokazale, da je kljub velikemu številu sežigalnic v Francij, nivo dioksinov v krvi ljudi enak nivoju dioksinov v drugih evropskih državah. Raziskava je tudi pokazala, da življenje v bližini sežigalnic in hranjenje s hrano, pridelano v neposredni bližini sežigalnic, ne vpliva na nivo dioksinov v krvi.

Povzetek

Z biomonitoringom se pridobijo podatki o izpostavljenosti človeka kemikalijam in na podlagi teh podatkov se oceni tveganje za zdravje posameznika. Biomonitoring zagotavlja podatke za snovanje ukrepov za izboljšanje pogojev življenja in s tem zdravja. Z začetkom nacionalnega programa biomonitoringa smo v letu 2008 v Sloveniji zaorali ledino na tem področju in se približali drugim državam, ki podoben program že imajo. Vsekakor pa bo v prihodnjih letih treba nadaljevati  s tem projektom ter povezati humani biomonitoring z ekološkim monitoringom. Krajevno in časovno istočasno izvajanje humanega in ekološkega biomonitoringa je namreč najboljši način ocene celokupne izpostavljenosti okolja kemikalijam in istočasno njihovih vplivov na ljudi, organizme in živali. Prav tako bo potrebno sprejeti ustrezne in učinkovite ukrepe za izboljšanje izmerjenih parametrov, saj s samo izmero stanja (biomonitoringom) še nismo naredili bistvenega. Šele ukrepi in sledenje rezultatov, tako kratkoročnih na nivoju merljivih parametrov biomonitoringa in  dolgoročnih na nivoju splošnega zdravstvenega stanja populacije, bodo pokazali resnično smiselnost nacionalnega programa biomonitoringa.


V prejšnji objavi na blogu portala NajZdravnik si lahko preberete zanimiv prispevek o vplivu hrupa na zdravje ljudi.

Literatura

  1. Eržen I, Gajšek P et all. Zdravje in okolje, izbrana poglavja. Maribor: Univerza v Mariboru, Medicinska fakulteta; 2012.
  2. Biomonitoring v Sloveniji. Dostopno na: URL: http://www.biomonitoring.si/domov/