Các dấu ấn sinh học và gánh nặng cơ thể

Các dấu ấn sinh học đo lường các tác nhân, chất chuyển hóa của chúng hoặc các tác động sinh học của chúng bên trong cơ thể, cung cấp cái nhìn sâu sắc về liều nội sinh mà việc theo dõi bên ngoài không thể thực hiện được. Gánh nặng cơ thể đề cập đến tổng lượng một tác nhân bền vững được lưu trữ trong cơ thể tại một thời điểm nhất định, tích hợp sự phơi nhiễm có thể đã tích lũy qua nhiều năm.

Definition

Dấu ấn sinh học là một đặc điểm được đo trong mẫu sinh học cho thấy sự phơi nhiễm, tác động hoặc tính nhạy cảm với một tác nhân; gánh nặng cơ thể là tổng lượng một chất có mặt trong cơ thể, phản ánh sự cân bằng giữa hấp thụ, phân bố và thải trừ.

Scope

Chủ đề này bao gồm các loại chính của dấu ấn sinh học sức khỏe môi trường — về phơi nhiễm, về tác động và về tính nhạy cảm — khái niệm gánh nặng cơ thể đối với các tác nhân bền vững, và các vấn đề diễn giải về thời gian bán hủy, chuẩn hóa sinh lý, và những gì một phép đo nội sinh tiết lộ và không tiết lộ về phơi nhiễm bên ngoài. Đây là một tài liệu tham khảo và không phải là hướng dẫn xét nghiệm hoặc diễn giải lâm sàng.

Core questions

• Dấu ấn sinh học nội sinh tiết lộ điều gì mà phép đo phơi nhiễm bên ngoài không thể?
• Các dấu ấn sinh học về phơi nhiễm, tác động và tính nhạy cảm khác nhau như thế nào?
• Thời gian bán hủy của một tác nhân định hình ý nghĩa của một phép đo đơn lẻ như thế nào?
• Nồng độ dấu ấn sinh học nên được chuẩn hóa như thế nào đối với sự biến đổi sinh lý?

Key concepts

• Dấu ấn sinh học về phơi nhiễm
• Dấu ấn sinh học về tác động
• Dấu ấn sinh học về tính nhạy cảm
• Gánh nặng cơ thể
• Liều nội sinh (được đưa vào)
• Thời gian bán hủy sinh học
• Chuẩn hóa creatinine và trọng lượng riêng

Mechanisms

Sau khi một tác nhân được hấp thụ, nó sẽ được phân bố, chuyển hóa và thải trừ; việc đo hợp chất gốc hoặc chất chuyển hóa trong máu, nước tiểu hoặc các chất nền khác ước tính liều nội sinh thực sự được tiếp nhận. Việc diễn giải phụ thuộc vào thời gian bán hủy sinh học của tác nhân: các tác nhân có thời gian bán hủy ngắn phản ánh sự phơi nhiễm gần đây và thay đổi hàng ngày, trong khi các tác nhân bền vững, ưa lipid tích lũy thành gánh nặng cơ thể tích hợp sự hấp thụ lâu dài. Các dấu ấn sinh học về tác động (chẳng hạn như thay đổi enzyme hoặc adduct) nắm bắt các phản ứng sinh học hạ nguồn, và các dấu ấn sinh học về tính nhạy cảm chỉ số sự khác biệt giữa các cá thể trong việc xử lý tác nhân (Biomarkers Definitions Working Group 2001). Các phép đo tại chỗ, đặc biệt là trong nước tiểu, phải được điều chỉnh theo độ pha loãng bằng creatinine hoặc trọng lượng riêng để có thể so sánh giữa các cá thể (Barr 2005).

Clinical relevance

Các dấu ấn sinh học và các phép đo gánh nặng cơ thể là nền tảng cho nghiên cứu phơi nhiễm-bệnh tật về liều nội sinh và hỗ trợ các chương trình giám sát sinh học quần thể. Tài liệu ở đây giải thích cách các phép đo đó được diễn giải trong nghiên cứu; nó không phải là cơ sở để xét nghiệm chẩn đoán cá nhân, diễn giải kết quả hoặc điều trị, những điều này đòi hỏi bối cảnh lâm sàng và các giá trị tham chiếu.

Epidemiology

Giám sát sinh học quần thể cho thấy gánh nặng cơ thể có thể phát hiện được rộng rãi của nhiều tác nhân môi trường và tiết lộ cách nồng độ thay đổi theo tuổi, giới tính và trạng thái sinh lý, đó là lý do tại sao việc điều chỉnh độ pha loãng quan trọng trong các so sánh giữa các quần thể (Barr 2005). Khung phơi nhiễm coi việc đo lường dấu ấn sinh học toàn diện là một cách để nắm bắt toàn bộ sự phơi nhiễm nội sinh liên quan đến bệnh tật (Wild 2005; Rappaport & Smith 2010).

Evidence & guidelines

Phân loại ba loại dấu ấn sinh học thành phơi nhiễm, tác động và tính nhạy cảm, và sự phân biệt giữa dấu ấn sinh học và điểm cuối thay thế, tuân theo khung khái niệm được trích dẫn rộng rãi của Nhóm làm việc về Định nghĩa Dấu ấn sinh học (2001); các phương pháp chuẩn hóa nước tiểu được ghi nhận trong các nghiên cứu quần thể lớn (Barr 2005).

History

Giám sát sinh học phát triển từ y học nghề nghiệp, nơi các phép đo máu và nước tiểu của các tác nhân như chì từ lâu đã được sử dụng để đánh giá sự phơi nhiễm của công nhân. Các cuộc khảo sát giám sát sinh học quốc gia từ cuối thế kỷ XX trở đi đã mở rộng phương pháp này cho toàn bộ dân số, và khung định nghĩa năm 2001 và khái niệm phơi nhiễm năm 2005 đã củng cố các dấu ấn sinh học như một công cụ trung tâm của dịch tễ học môi trường.

Debates

Nồng độ dấu ấn sinh học thể hiện sự phơi nhiễm bên ngoài tốt đến mức nào?

Một phép đo nội sinh đơn lẻ phản ánh độc dược động học cũng như sự hấp thụ, vì vậy đối với các tác nhân có thời gian bán hủy ngắn, nó chỉ nắm bắt được sự phơi nhiễm gần đây và có thể thể hiện sai sự phơi nhiễm thông thường; việc diễn giải các dấu ấn sinh học như các chỉ số phơi nhiễm đòi hỏi phải tính đến thời gian bán hủy và chuẩn hóa sinh lý.

Key figures

• Dana Boyd Barr
• Christopher Wild
• Stephen Rappaport

Seminal works

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

Frequently asked questions

Sự khác biệt giữa dấu ấn sinh học về phơi nhiễm và dấu ấn sinh học về tác động là gì?

Dấu ấn sinh học về phơi nhiễm đo lường tác nhân hoặc chất chuyển hóa của nó trong cơ thể để cho thấy sự hấp thụ đã xảy ra, trong khi dấu ấn sinh học về tác động đo lường một thay đổi sinh học do đó, chẳng hạn như sự thay đổi enzyme, nằm trên con đường giữa phơi nhiễm và bệnh tật.

Tại sao thời gian bán hủy của một tác nhân lại quan trọng khi diễn giải dấu ấn sinh học?

Đối với các tác nhân được thải trừ nhanh chóng, một phép đo đơn lẻ chỉ phản ánh sự phơi nhiễm gần đây và có thể thay đổi rộng rãi từ ngày này sang ngày khác, trong khi đối với các tác nhân bền vững, phép đo phản ánh gánh nặng cơ thể tích lũy tích hợp sự phơi nhiễm lâu dài.