Exposure Science
HC1: Biomarker approach
Eerste generatie van biomarkers
Ook individuele susceptibiliteit: door genen of dieet is dit voor iedereen verschillend
Verschillende bronnen voor onderzoek van stoffen
Haar en vinger-/teennagels
+ geeft historische weergave (langdurige blootstelling)
+ metalen
- ook externe contaminatie
Urine
+ makkelijk te verkrijgen
+ metabolieten
- verdunning nodig
- korte blootstelling
(Human) biomonitoring
Meten van de blootstelling van de mens aan chemicalien door het meten van: chemicalien
zelf, hun metabolieten, reactieproducten
Voordeel human biomonitoring
Meteen meting over wat binnenkomt (via verschillende routes)
Biomerker
Indicator van veranderingen in biologische systemen
, Markers van blootstelling: genomen van weefsels, cellen… en geven een blootstelling weer
aan agentia
Weerspiegelt ontstaan van ziekte + verbetering van therapie
Benzeenmetabolisme
Benzeen breekt snel af: vormt metabolieten
Benzeen fenol
Benzeen (trans, trans-) muconzuur: blijft lang aanwezig: dus beter om metaboliet
muconzuur te meten ipv benzeen
PAHs
Poly-aromatische koolwaterstoffen
Pyrene
Benzopyrene: giftig: bindt DNA
Biomonitoring
Activatie van pyrene vorming hydroxypyrene: geeft de bioactivatie van
premutagene PAHs weer
Nadeel human biomonitoring
Opname van stoffen door lichaam: moeilijk om één bron aan te duiden
Invasieve methoden
Toxicokinetiek niet altijd geweten
Goede situaties voor biomonitoring
Ideale marker voor blootstelling
Specifiek voor een chemica
Detecteerbaar in kleine hoeveelheden
Geen invasieve technieken nodig
Goedkoop om te onderzoeken
Consistente blootstelling
Bloed
Vaak gebruikt voor biomonitoring
Indicatie van veel bronnen van blootstelling, ook intern
Transport van agentia van verschillende types: makkelijk voor opsporen van contaminanten,
gassen, solventen, metalen, vetoplosbare deeltjes
Whole blood
, Alle bloedcomponenten
Wanneer men geen idee heeft over de verdeling van een analyte tussen plasma en
cellulaire elementen (niet geweten hoe stof zich gedraagt: best volbloed gebruiken)
Rode bloedcellen
120 dagen
Transport van zuurstof mbv hemoglobine: voor chemicalien die interageren met
hemoglobine, bv: CO
Hemoglobine: ook halfleven van 120 dagen
Geen nucleus: geen DNA
Witte bloedcellen
20 dagen
Minder lang dan RBC: minder lange representatie van stoffen
Wel DNA: blootstelling aan genotoxische agentia kan zorgen voor verandering in
DNA: WBC zijn merkers voor genotoxische agentia
Ook DNA adduct mogelijk: abnormaal deel in DNA, gebonden op contaminant, bv
door roken
Plasma en serum
Niet-cellulair deel van bloed
Elektrolyten, niet-elektrolyten en macromoleculen (in plasma: ook clotting factoren)
Direct contact met weefsels: heel actief deel van contaminanten
Hier: analyse van lipofiele chemicalien mogelijk (zo moet geen vet onderzocht
worden)
Albumine: proteine in serum, goed voor meten van chemicalien die binden aan
macromoleculen (bv DNA) (kan vergeleken worden met hemoglobine in RBC)
Albumine: halfleven van 21 dagen korter dan hemoglobine deze twee
vergelijken: tijd van blootstelling kan bepaald worden
Urine
Als: contaminant of metaboliet aanwezig: waarschijnlijk door recente blootstelling (maar
soms: door ‘release’ van opslag in het lichaam)
Metabolieten, chemicalien, metalen, pesticiden, mutageen potentiaal
Niet-invasief: op dit vlak beter dan bloed
Spot sample: random, nadeel: veel variatie
First morning sample: meer geconcentreerd, minder variatie, nadeel: gemotiveerde persoon
nodig
, 24 uur sample: heel gemotiveerde persoon nodig
Standaardisatie naar creatinine concentratie nodig om monitoring betrouwbaar te maken
zo: minder variatie
Adem
Recente blootstelling aan gassen (bv CO) en solventen
Voorbeelden biomerkers
Oxidatieve LDL: weerspiegelt atherosclerose
Ox LDL = risicofactor atherosclerose (als iemand atherosclerose heeft: meer LDL)
Intima media: weerspiegelt atherosclerose
Verdikking in wand halsslagader: symptoom atherosclerose
IL-10: weerspiegelt ontsteking
GGT: weerspiegelt leverfunctie
Veel drinken: meer GGT
Exposoom
Volledige blootstelling (extern + intern) doorheen het leven
Zorgt voor biologische alteraties
DNA modificaties
, Verandering in metabolisme
Stress pathways
https://www.youtube.com/watch?v=HAb-cnAbd98: exposoom
2/3 van de mensen sterft aan chronische ziektes
PAF (population attributable fraction): geeft proportie van aantal zieken weer die niet ziek
zouden zijn als de causale factor er niet was (aantal ziektes prevented)
Maar ongeveer 3,5% van kanker is door genen
Oorzaak van ziekte: we moeten minder naar genen kijken
Risk voor kanker
Roken: 18%, dieet: 8%
Not attributed: 65%
Exposoom: complementeert genoom
Hoe wordt exposoom (totaal van alle blootstelling) gemeten?
Adhv pathway voor chronische ziekte
Exposoom: heeft invloed op chemicalien in lichaam (proteoom en metaboloom)
Als ziekte proces begint: verandering in transcriptoom = effect van ziekte (causale
pathway) verandering in proteoom en metaboloom = secundaire traits (reactieve
pathway)
Causale pathway: vóór ziekte
Reactieve pathway: als ziekte al aanwezig is
Bloed exposoom
Bevat externe en interne elementen van blootstelling
Drugs, voedsel en endogene moleculen (bv hormonen): in dezelfde dynamische
range als farmacologische actieve agentia
Polluenten (bv metalen, pesticide): bij een bloedconcentratie van 1000x minder is
hier evenveel procent van aanwezig
HC1: Biomarker approach
Eerste generatie van biomarkers
Ook individuele susceptibiliteit: door genen of dieet is dit voor iedereen verschillend
Verschillende bronnen voor onderzoek van stoffen
Haar en vinger-/teennagels
+ geeft historische weergave (langdurige blootstelling)
+ metalen
- ook externe contaminatie
Urine
+ makkelijk te verkrijgen
+ metabolieten
- verdunning nodig
- korte blootstelling
(Human) biomonitoring
Meten van de blootstelling van de mens aan chemicalien door het meten van: chemicalien
zelf, hun metabolieten, reactieproducten
Voordeel human biomonitoring
Meteen meting over wat binnenkomt (via verschillende routes)
Biomerker
Indicator van veranderingen in biologische systemen
, Markers van blootstelling: genomen van weefsels, cellen… en geven een blootstelling weer
aan agentia
Weerspiegelt ontstaan van ziekte + verbetering van therapie
Benzeenmetabolisme
Benzeen breekt snel af: vormt metabolieten
Benzeen fenol
Benzeen (trans, trans-) muconzuur: blijft lang aanwezig: dus beter om metaboliet
muconzuur te meten ipv benzeen
PAHs
Poly-aromatische koolwaterstoffen
Pyrene
Benzopyrene: giftig: bindt DNA
Biomonitoring
Activatie van pyrene vorming hydroxypyrene: geeft de bioactivatie van
premutagene PAHs weer
Nadeel human biomonitoring
Opname van stoffen door lichaam: moeilijk om één bron aan te duiden
Invasieve methoden
Toxicokinetiek niet altijd geweten
Goede situaties voor biomonitoring
Ideale marker voor blootstelling
Specifiek voor een chemica
Detecteerbaar in kleine hoeveelheden
Geen invasieve technieken nodig
Goedkoop om te onderzoeken
Consistente blootstelling
Bloed
Vaak gebruikt voor biomonitoring
Indicatie van veel bronnen van blootstelling, ook intern
Transport van agentia van verschillende types: makkelijk voor opsporen van contaminanten,
gassen, solventen, metalen, vetoplosbare deeltjes
Whole blood
, Alle bloedcomponenten
Wanneer men geen idee heeft over de verdeling van een analyte tussen plasma en
cellulaire elementen (niet geweten hoe stof zich gedraagt: best volbloed gebruiken)
Rode bloedcellen
120 dagen
Transport van zuurstof mbv hemoglobine: voor chemicalien die interageren met
hemoglobine, bv: CO
Hemoglobine: ook halfleven van 120 dagen
Geen nucleus: geen DNA
Witte bloedcellen
20 dagen
Minder lang dan RBC: minder lange representatie van stoffen
Wel DNA: blootstelling aan genotoxische agentia kan zorgen voor verandering in
DNA: WBC zijn merkers voor genotoxische agentia
Ook DNA adduct mogelijk: abnormaal deel in DNA, gebonden op contaminant, bv
door roken
Plasma en serum
Niet-cellulair deel van bloed
Elektrolyten, niet-elektrolyten en macromoleculen (in plasma: ook clotting factoren)
Direct contact met weefsels: heel actief deel van contaminanten
Hier: analyse van lipofiele chemicalien mogelijk (zo moet geen vet onderzocht
worden)
Albumine: proteine in serum, goed voor meten van chemicalien die binden aan
macromoleculen (bv DNA) (kan vergeleken worden met hemoglobine in RBC)
Albumine: halfleven van 21 dagen korter dan hemoglobine deze twee
vergelijken: tijd van blootstelling kan bepaald worden
Urine
Als: contaminant of metaboliet aanwezig: waarschijnlijk door recente blootstelling (maar
soms: door ‘release’ van opslag in het lichaam)
Metabolieten, chemicalien, metalen, pesticiden, mutageen potentiaal
Niet-invasief: op dit vlak beter dan bloed
Spot sample: random, nadeel: veel variatie
First morning sample: meer geconcentreerd, minder variatie, nadeel: gemotiveerde persoon
nodig
, 24 uur sample: heel gemotiveerde persoon nodig
Standaardisatie naar creatinine concentratie nodig om monitoring betrouwbaar te maken
zo: minder variatie
Adem
Recente blootstelling aan gassen (bv CO) en solventen
Voorbeelden biomerkers
Oxidatieve LDL: weerspiegelt atherosclerose
Ox LDL = risicofactor atherosclerose (als iemand atherosclerose heeft: meer LDL)
Intima media: weerspiegelt atherosclerose
Verdikking in wand halsslagader: symptoom atherosclerose
IL-10: weerspiegelt ontsteking
GGT: weerspiegelt leverfunctie
Veel drinken: meer GGT
Exposoom
Volledige blootstelling (extern + intern) doorheen het leven
Zorgt voor biologische alteraties
DNA modificaties
, Verandering in metabolisme
Stress pathways
https://www.youtube.com/watch?v=HAb-cnAbd98: exposoom
2/3 van de mensen sterft aan chronische ziektes
PAF (population attributable fraction): geeft proportie van aantal zieken weer die niet ziek
zouden zijn als de causale factor er niet was (aantal ziektes prevented)
Maar ongeveer 3,5% van kanker is door genen
Oorzaak van ziekte: we moeten minder naar genen kijken
Risk voor kanker
Roken: 18%, dieet: 8%
Not attributed: 65%
Exposoom: complementeert genoom
Hoe wordt exposoom (totaal van alle blootstelling) gemeten?
Adhv pathway voor chronische ziekte
Exposoom: heeft invloed op chemicalien in lichaam (proteoom en metaboloom)
Als ziekte proces begint: verandering in transcriptoom = effect van ziekte (causale
pathway) verandering in proteoom en metaboloom = secundaire traits (reactieve
pathway)
Causale pathway: vóór ziekte
Reactieve pathway: als ziekte al aanwezig is
Bloed exposoom
Bevat externe en interne elementen van blootstelling
Drugs, voedsel en endogene moleculen (bv hormonen): in dezelfde dynamische
range als farmacologische actieve agentia
Polluenten (bv metalen, pesticide): bij een bloedconcentratie van 1000x minder is
hier evenveel procent van aanwezig
