Biologický monitoring – toxické prvky

1. Biologický monitoring – toxické prvky V.Spěváčková, M.Černá, M.Čejchanová, A. Batáriová, Státní zdravotní ústav, Praha

2. Jaké jsou pravdy? • Sdělovací prostředky mají rády senzace • „Poslanci mají 33 cizorodých látek v těle!“ • „Těhotné ženy nesmí jíst ryby!“ • „Kuřata obsahují arsen!“ • „Našli mi ve vlasech 1 µg/g arsenu, ale ve Spojených státech mají povolený limit pouze 10 ppm!“ • „ Kepler otrávil Tycha de Brahe rtutí!“ • Rovněž problém staré zátěže v Neratovicích lze uvádět velice akčně

3. Biologický monitoring • Celostátní monitoring Projekt Ministerstva zdravotnictví „Systém monitorování zdravotního stavu obyvatelstva ve vztahu k životnímu prostředí“ (od roku 1994 doposud) • Cíl monitoringu Stanovení referenčních hodnot populačních skupin v ČR Určit normální hodnoty v populaci ČR Najít časové trendy

4. NORMÁLNÍ HODNOTY • hodnoty nesignalizující onemocnění • hodnoty, které se běžně vyskytují v populaci LIMITNÍ HODNOTY • stanovené Komisí pro biologický monitoring v Německu • odvozené z výsledků epidemiologických a toxikologických studií • mají 2 stupně(<1. stupeň – riziko velmi nízké, není zapotřebí dalších vyšetření.Mezi 1. a 2. stupněm – nepředpokládá se zdravotní riziko, tvorba preventivních opatření, kontrola jedinců, pohybujících se ve stejných podmínkách.>2. stupeň – zvýšené riziko u vnímavých jedinců, další kontrolní měření, preventivní opatření ke snížení expozice

5. REFERENČNÍ HODNOTA • koncentrace látky, která může být přítomna u populace bez profesionální expozice (neexponovaná populace) • charakterizuje horní hranici aktuální expozice dané látce • za referenční hodnotu můžeme považovat 90% nebo 95% percentil (kvantil) koncentrace dané látky v měřeném médiu (krev, moč, vlasy…….)

6. REFERENČNÍ HODNOTY • jsou platné pro určitou část populace v určitém čase a dané geograf. oblasti • mohou být definovány pro různé populační skupiny (dospělí-děti, muži-ženy, chlapci-dívky, apod.), nebo pro podskupiny (např. věkové)

7. Jak stanovit „normální“ a „referenční“ hodnoty? • vhodně zvolená matrice je důležitou podmínkou pro správné určení referenčních hodnot • k analýze se nejčastěji využívá krev, krevní sérum, moč, dále mléčné zuby, mateřské mléko, vlasy či nehty

8. Stanovení toxických prvků v tělních tkáníchHlavní biomarkery • krev – poločas vylučování několik hodin, tj. ukazatel akutní expozice • moč – poločas vylučování dny až roky, tj. ukazatel nedávné i chronické expozice • vlasy – pevná vazba na keratin, tj. ukazatel dlouhodobé expozice

9. Odběr vzorků • Motto – analýza špatně odebraného vzorku je ztráta času analytika • Krev – jehly a odběrové nádobky jen pro „metal analysis“ • Moč – u 24 hodinové moči nebezpečí kontaminace ranní moč

10. Důležité i místo a čas Vlasy Odebíráno a myto podle doporučení WHO+IAEA do PE nebo papírových sáčků Mateřské mléko významné změny v obsahu některých sledovaných prvků s dobou laktace, „ustálení“ až v druhé či třetí dekádě Krev a moč u profesionální expozice se může měnit i během dne

11. K odběru vzorku vždy připraven

12. Metody stanovení toxických prvků v klinických vzorcích Nejčastěji • Atomová absorpční spektrometrie (AAS) • Hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem (ICP MS) Méně často • Spektroskopie UV VIS • INAA, PIXE, RTGF • Elektrochemické metody

13. Příklady koncentračních možností • INAA - > 0,01 µg/l • AAS –plamenová technika > 10 µg/l • bezplamenová technika > 0,01 µg/l • hydridová technika > 0,01 µg/l • ICP – OES > 0,5 µg/l • ICP –MS > 0,001 µg/l to jsou pouze příklady, pro některé prvky mohou být i řádové změny

14. Podprojekty celostátního monitoringu Ovzduší Voda Dietární expozice Biologický monitoring Hluk Zdravotní stav a demografie Hygiena práce Půda

15. Dietární expozice • Typy potravin – výběr na základě jejich spotřeby, definované „spotřebním košem potravin“ • Vzorky odebírané v oblastech, reprezentujících různá zatížení – 195 druhů potravin ročně v podobě 2340 individuálních vzorků • Příprava vzorků – kompozitní vzorky kulinárně upravené, mineralizace v µ-vlnném systému • Analýza – metoda atomové absorpční spektrometrie (AAS)

16. Oblasti odběrů vzorků potravin a biologického materiálu

17. Obsah biologického monitoringu • Co se všechno sleduje v biologickém monitoringu? • Esenciální prvky – Cu, Se, Zn • Toxické prvky – As, Cd, Hg, Pb • Organické polutanty – PCB, dioxiny, ochratoxin • cytogenetická analýza

18. Rtuť a methylrtuť • Problémy s MeHg se ukázaly v 50. až 70. letech, kdy byly zjištěny otravy rybářů lovících ryby v Minamatě a Niigatě, kam byly vypouštěny odpady s vysokými obsahy rtuti • Konzumace ryb v přímořských státech je vysoká (až 3 kg ryb na osobu za týden) • Obsah methylrtuti v rybách závisí na čistotě vod a typu ryb (dravé ryby mají vyšší obsahy)

19. Spotřeba ryb v Evropě a v ČR(FAOSTAT 2004, Ruprich, Řehůřková, 2004) ČR - g/osobu/týden Evropa - g/osobu/den

20. Vlasy a MeHg • Výbor pro potraviny – 2004 rozhodl o sledování MeHg • Jednou zabudovaná MeHg ve vlasech nemění svou formu dobrý indikátor expozice MeHg v potravě Metody pro stanovení MeHg – separace chemické formy a následné měření některou z výše uvedených metod Česká specialita – AMA 254

21. Rozdělení Hgtotpodél vlasu • dobrovolnice(20 žen), věk 20-30 let

22. Závislost poměru MeHg/Hgtotna konzumaci ryb • dobrovolníci, 20-60 let, 20 žen, 10 mužů

23. Závislost Hginorgna počtu amalgamových plomb • Dobrovolníci, věk 20-60let, 20 žen, 10 mužů

24. Porovnání obsahů forem Hg ve třech oblastech (vlasy-děti, 1995)

25. Rtuť - shrnutí • Projevy konzumace ryb – ze zahraničních pozorování významnější od četnosti 4x týdně (1 porce ~ 150 g), tj. 600 g týdně • U nás (údaj z dietárního monitoringu – konzumace ca 80 g týdně – obsahy vyhovují limitům (4% expozičního limitu) • Limitní hodnota pro celkovou rtuť v krvi (SRN) 5 µg/l, u nás nalezené hodnoty v rozmezí let 1996-2006 medián <1 µg/l • Ženy > muži, u dětí žádný rozdíl

26. Arsen - zdroje arsenu • ovzduší – do 0,007 µg/m3 • pitné vody – ve většině případů < 1 µg/l, limit 10µg/l • potraviny – mezi 10-2 až 10-3 mg/kg. • Výjimku tvoří ryby, kde obsahy mohou být až o řád vyšší – vázán v „netoxických“ sloučeninách (arsenobetain, arsenocholin) – snížuje se, vyhovuje limitům (3,5% expozičního limitu) • půda – obsahy v průměru do 20 mg/kg, mohou být i vyšší

27. Hlavní zdroje pro člověka • neprofesionální • dietární expozice – zejména ryby, případně drůbež • pitná voda • profesionální • otravy • zvláštní případy

28. Arsen v moči • arsen toxikologicky významný • vázaný v anorganických formách As (III,V) • metabolity detoxifikačních procesů v organismu – monometyl a dimetyl- arseničné kyseliny • LD50 mezi 3 až 50 mg/kg (platí pro potkany) • arsen toxikologicky nevýznamný • arsenobetain, arsenocholin • LD50 > 10 000 mg/kg (pro potkany)

29. Proč stanovovat As toxikologicky významný jako sumu? • vypovídá o celkové zátěži toxickými formami sloučenin arsenu • jednoduchá metoda, dostupná ve většině laboratoří, stanovujících stopové prvky v klinických vzorcích metodou AAS • nevyžaduje separaci jednotlivých forem

30. Reálné vzorky – celkový vs. toxikologicky významný

31. Výsledky biologického monitoringu děti – různé oblasti - µg As/g kreat.

32. Kadmium (Cd) • Ovzduší – většinou <0,001 µg/m3, limit 0,005 µg/m3 nebyl překročen • Pitná voda –čerpání 0,8% přijatelného přívodu, překročení limitu v 0,3%, • Potraviny – čerpání 19 % expozičního limitu • Půda – obsahy kolísají, většinou < 1 mg/kg

33. Olovo (Pb) • Ovzduší – limit 0,5 µg/m3 nebyl překročen, hodnoty se pohybovaly mezi 0,001 – 0,066 µg/m3 • Pitná voda – překročení limitu v 0,55%, čerpání 2,3% tolerovaného přívodu • Potraviny – čerpání 6% expozičního limitu • Půda – 20-120 mg/kg

34. Porovnání hodnot v krvi dospělé populace s dietární expozicí

35. Cd kuřáci vs nekuřáci

36. Cd - REFERENČNÍ A NORMÁLNÍ HODNOTY – SROVNÁNÍ - µg/l

37. Pb - REFERENČNÍ A LIMITNÍ HODNOTY - SROVNÁNÍ - µg/l

38. Mezilaboratorní přesnost (W. Horwitz 7500 výsledků v období 1915 – 1995) • je funkcí koncentrace • je více-méně nezávislá na analytu, metodě, matrici a době • RSD(%)=2*exp(1-0,5log10(C))

39. Děkuji za pozornost www.szu.cz