ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพและภาระในร่างกาย

ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพใช้วัดสาร ตัวกลางของสาร หรือผลกระทบทางชีวภาพของสารเหล่านั้นภายในร่างกาย ซึ่งช่วยให้มองเห็นปริมาณสารที่เข้าสู่ร่างกายจากภายในที่การตรวจวัดภายนอกทำไม่ได้ ภาระในร่างกายหมายถึงปริมาณรวมของสารที่คงอยู่ในร่างกาย ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง ซึ่งรวมถึงการสัมผัสที่อาจสะสมมาเป็นเวลาหลายปี

Definition

ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพคือลักษณะที่วัดได้ในตัวอย่างทางชีวภาพที่บ่งชี้ถึงการสัมผัส ผลกระทบ หรือความอ่อนแอต่อสารใดสารหนึ่ง ภาระในร่างกายคือปริมาณรวมของสารที่มีอยู่ในร่างกาย ซึ่งสะท้อนถึงความสมดุลของการรับเข้า การกระจาย และการกำจัด

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมประเภทหลักของตัวบ่งชี้ทางชีวภาพด้านสุขภาพสิ่งแวดล้อม ได้แก่ ตัวบ่งชี้การสัมผัส ตัวบ่งชี้ผลกระทบ และตัวบ่งชี้ความอ่อนแอ แนวคิดเรื่องภาระในร่างกายสำหรับสารที่คงอยู่ และประเด็นการตีความเกี่ยวกับครึ่งชีวิต การปรับให้เป็นปกติทางสรีรวิทยา และสิ่งที่การวัดภายในเผยให้เห็นและไม่เผยให้เห็นเกี่ยวกับการสัมผัสภายนอก นี่คือการอ้างอิงทางวิชาการ ไม่ใช่แนวทางการทดสอบหรือการตีความทางคลินิก

Core questions

• ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพภายในเผยให้เห็นอะไรที่การวัดการสัมผัสภายนอกทำไม่ได้?
• ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของการสัมผัส ผลกระทบ และความอ่อนแอแตกต่างกันอย่างไร?
• ครึ่งชีวิตของสารมีผลต่อความหมายของการวัดเพียงครั้งเดียวอย่างไร?
• ควรปรับความเข้มข้นของตัวบ่งชี้ทางชีวภาพให้เป็นปกติสำหรับการเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยาอย่างไร?

Key concepts

• ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของการสัมผัส
• ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของผลกระทบ
• ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของความอ่อนแอ
• ภาระในร่างกาย
• ปริมาณสารที่เข้าสู่ร่างกาย (ที่ส่งมอบ)
• ครึ่งชีวิตทางชีวภาพ
• การปรับให้เป็นปกติด้วยครีเอตินินและความถ่วงจำเพาะ

Mechanisms

หลังจากที่สารถูกดูดซึม สารจะถูกกระจาย เมแทบอไลซ์ และกำจัด การวัดสารตั้งต้นหรือเมแทบอไลต์ในเลือด ปัสสาวะ หรือเมทริกซ์อื่น ๆ จะประมาณปริมาณสารที่เข้าสู่ร่างกายที่ได้รับจริง การตีความขึ้นอยู่กับครึ่งชีวิตทางชีวภาพของสาร: สารที่มีครึ่งชีวิตสั้นสะท้อนถึงการสัมผัสล่าสุดและแตกต่างกันไปในแต่ละวัน ในขณะที่สารที่คงอยู่และชอบไขมันจะสะสมเป็นภาระในร่างกายที่รวมการรับเข้าในระยะยาว ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของผลกระทบ (เช่น การเปลี่ยนแปลงของเอนไซม์หรือแอดดักต์) บันทึกการตอบสนองทางชีวภาพที่เกิดขึ้นภายหลัง และตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของความอ่อนแอจะบ่งชี้ความแตกต่างระหว่างบุคคลในการจัดการสาร (Biomarkers Definitions Working Group 2001) การวัดแบบจุด โดยเฉพาะในปัสสาวะ ต้องได้รับการปรับเพื่อเจือจางโดยใช้ครีเอตินินหรือความถ่วงจำเพาะเพื่อให้สามารถเปรียบเทียบกันได้ระหว่างบุคคล (Barr 2005)

Clinical relevance

การวัดตัวบ่งชี้ทางชีวภาพและภาระในร่างกายเป็นรากฐานของการวิจัยความสัมพันธ์ระหว่างการสัมผัสกับโรคในแง่ของปริมาณสารที่เข้าสู่ร่างกาย และเป็นพื้นฐานของโครงการเฝ้าระวังทางชีวภาพในประชากร เนื้อหาในที่นี้อธิบายวิธีการตีความการวัดดังกล่าวในการวิจัย ไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการทดสอบวินิจฉัยรายบุคคล การตีความผล หรือการรักษา ซึ่งต้องอาศัยบริบททางคลินิกและค่าอ้างอิง

Epidemiology

การเฝ้าระวังทางชีวภาพในประชากรแสดงให้เห็นถึงภาระในร่างกายที่ตรวจพบได้ในวงกว้างของสารสิ่งแวดล้อมหลายชนิด และเผยให้เห็นว่าความเข้มข้นแตกต่างกันไปตามอายุ เพศ และสภาวะทางสรีรวิทยา ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมการปรับการเจือจางจึงมีความสำคัญในการเปรียบเทียบข้ามประชากร (Barr 2005) กรอบแนวคิดของเอ็กซ์โพโซม (exposome) ถือว่าการวัดตัวบ่งชี้ทางชีวภาพที่ครอบคลุมเป็นแนวทางในการจับภาพการสัมผัสภายในทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับโรค (Wild 2005; Rappaport & Smith 2010)

Evidence & guidelines

การจำแนกตัวบ่งชี้ทางชีวภาพออกเป็นสามประเภท ได้แก่ การสัมผัส ผลกระทบ และความอ่อนแอ และความแตกต่างระหว่างตัวบ่งชี้ทางชีวภาพกับจุดสิ้นสุดตัวแทน เป็นไปตามกรอบแนวคิดที่อ้างอิงอย่างกว้างขวางของ Biomarkers Definitions Working Group (2001); วิธีการปรับค่าปัสสาวะให้เป็นปกติได้รับการบันทึกไว้ในการศึกษาประชากรขนาดใหญ่ (Barr 2005)

History

การเฝ้าระวังทางชีวภาพเติบโตมาจากการแพทย์อาชีวอนามัย ซึ่งการวัดสารในเลือดและปัสสาวะ เช่น ตะกั่ว ได้ถูกนำมาใช้เพื่อประเมินการสัมผัสของคนงานมาเป็นเวลานาน การสำรวจการเฝ้าระวังทางชีวภาพระดับชาติตั้งแต่ปลายศตวรรษที่ 20 เป็นต้นมาได้ขยายแนวทางนี้ไปยังประชากรทั้งหมด และกรอบแนวคิดการนิยามในปี 2001 และแนวคิดเอ็กซ์โพโซมในปี 2005 ได้รวมตัวบ่งชี้ทางชีวภาพเข้าเป็นเครื่องมือสำคัญของระบาดวิทยาด้านสิ่งแวดล้อม

Debates

ความเข้มข้นของตัวบ่งชี้ทางชีวภาพแสดงถึงการสัมผัสภายนอกได้ดีเพียงใด?

การวัดภายในเพียงครั้งเดียวสะท้อนถึงเภสัชจลนศาสตร์พอๆ กับการรับเข้า ดังนั้นสำหรับสารที่มีครึ่งชีวิตสั้น มันจะจับได้เพียงการสัมผัสล่าสุดและอาจแสดงการสัมผัสปกติผิดพลาด การตีความตัวบ่งชี้ทางชีวภาพในฐานะตัวชี้วัดการสัมผัสจำเป็นต้องคำนึงถึงครึ่งชีวิตและการปรับให้เป็นปกติทางสรีรวิทยา

Key figures

• Dana Boyd Barr
• Christopher Wild
• Stephen Rappaport

Seminal works

• biomarkers-wg-2001
• barr-2005
• wild-2005

Frequently asked questions

ความแตกต่างระหว่างตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของการสัมผัสและตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของผลกระทบคืออะไร?

ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของการสัมผัสจะวัดสารหรือเมแทบอไลต์ของสารในร่างกายเพื่อแสดงว่ามีการดูดซึมเกิดขึ้น ในขณะที่ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของผลกระทบจะวัดการเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพที่เกิดขึ้น เช่น การเปลี่ยนแปลงของเอนไซม์ ซึ่งอยู่ในเส้นทางระหว่างการสัมผัสกับโรค

ทำไมครึ่งชีวิตของสารจึงมีความสำคัญเมื่อตีความตัวบ่งชี้ทางชีวภาพ?

สำหรับสารที่ถูกกำจัดอย่างรวดเร็ว การวัดเพียงครั้งเดียวจะสะท้อนถึงการสัมผัสล่าสุดเท่านั้นและสามารถแตกต่างกันอย่างมากในแต่ละวัน ในขณะที่สำหรับสารที่คงอยู่ การวัดจะสะท้อนถึงภาระในร่างกายที่สะสมซึ่งรวมการสัมผัสในระยะยาว