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