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Jeder Einzelne soll vor der schädlichen Wirkung von Giftstoffen in der Umwelt möglichst geschützt werden.
 
Innere Medizin 7. April 2010

Humanbiomonitoring: Ein Instrument der Risikoabschätzung

Der Nachweis von giftigen Stoffen allein sagt noch wenig über die Gefährdung der Gesundheit aus.

Eine der wichtigsten Aufgaben der Toxikologie ist die Bewertung des Gefährdungspotenzials von chemischen Stoffen für Mensch und Umwelt; dafür sind Informationen über Exposition, Toxokinetik und Toxikodynamik erforderlich. Das Humanbiomonitoring stellt den Zusammenhang zwischen der äußeren Belastung und der tatsächlichen Schadwirkung her.

Das Gefährdungspotenzial oder Risiko wird durch den Vergleich einer Expositionshöhe mit Wirkungskriterien abgeleitet. Auf dieser Basis werden Schutzmaßnahmen entwickelt (Risikomanagement). Der bloße Nachweis eines potenziell giftigen Stoffs hat wenig Relevanz für die Abschätzung möglicher Schadwirkungen.

Humanbiomonitoring

Humanbiomonitoring (HBM) bietet die Möglichkeit, eine Brücke zwischen Exposition und Schadwirkung zu schlagen (siehe Grafik). In der Arbeits- und Umweltmedizin versteht man unter Biomonitoring die systematische Analyse von chemischen Substanzen oder ihrer Stoffwechselprodukte (Metabolite) in Geweben oder Köperflüssigkeiten des Menschen. Außerdem dienen biochemische oder biologische Effekte als „Biomarker“. Biologische Effekte wie Mikrokernbildung sind aber keine spezifischen Endpunkte, denn sie können durch unterschiedlichste Substanzen ausgelöst werden. Biomonitoring in der Öko(toxiko)logie bedeutet hingegen die zeitlich regelmäßige Erfassung des Zustands der Ökosysteme (Pflanzen und Tiere) zur Bewertung der Umweltqualität.

Toxikokinetik

HBM integriert die Schadstoffaufnahme über alle potenziellen Aufnahmepfade. Ein Vorteil, denn oft sind Daten zur äußeren Belastung lückenhaft. Außerdem quantifiziert HBM die tatsächliche innere Belastung (Schadstoff, Metabolite) des einzelnen Menschen. Die innere Belastung resultiert jedoch nicht nur aus der aufgenommenen Dosis, sondern auch aus der Toxikokinetik einer Substanz; diese kann beispielsweise infolge von Enzympolymorphismen, Geschlecht, Alter, Gesundheitsstatus, Rauchen, Alkoholkonsum von Mensch zu Mensch sehr unterschiedlich sein. Voraussetzung für die Verwendung der internen Dosis in der Risikobewertung ist die Kenntnis des quantitativen Zusammenhangs zwischen Stoffkonzentration im Körpermedium und der dadurch verursachten Schadwirkung (siehe Tabelle).

Wesentlich für einen Einsatz des HBM sind Verfügbarkeit von biologischem Material wie Blut, Urin, Muttermilch, Haare, Finger-/Fußnägel, Nabelschnur, und von zuverlässigen analytischen Methoden, spezifischen und empfindlichen biologischen Parametern und für die Interpretation von HBM-Daten, Bezugswerte (Referenz- und HBM-Werte).

Interpretation der Messwerte

Für die Interpretation von Messwerten zur inneren Belastung des Menschen hat die HBM-Kommission in Deutschland sogenannte Referenz- und Humanbiomonitoring-Werte (HBM-I, HBM-II) definiert und ermittelt. Der Referenzwert für einen chemischen Stoff in einem Körpermedium (Blut, Urin) ist ein statistisch definierter Wert einer Stoffkonzentration im entsprechenden Körpermedium aus einer Stichprobe aus einer definierten Bevölkerungsgruppe (95. Perzentil der Messwerte). Referenzwerte dienen dabei der

  • Beschreibung des Ist-Zustands einer Bevölkerungsgruppe mit oder ohne erkennbare spezifische Belastung zum Untersuchungszeitpunkt,
  • Festlegung einer besonderen Belastung von Einzelpersonen oder Personengruppen,
  • Überprüfung von Qualitätszielen für die menschliche Belastung unter präventivmedizinischen Aspekten,
  • Verwendung als Beurteilungsmaßstab bei epidemiologischen Untersuchungen von Populationen mit besonderer Umweltbelastung ohne die Notwendigkeit, auch umfangreiche Vergleichskollektive zu untersuchen.

Human Biomonitoring (HBM)-Werte werden auf Grundlage von toxikologischen und epidemiologischen Untersuchungen abgeleitet. Es gibt zwei Verfahren dafür: Die Ableitung auf der Basis von Studien, in denen ein Zusammenhang zwischen der Konzentration eines Stoffs oder seiner Metaboliten in menschlichen Körperflüssigkeiten und dem Auftreten adverser Wirkungen nachgewiesen wurde. Und zweitens kann der HBM-Wert auf Basis toxikologisch begründeter tolerabler Aufnahmemengen abgeleitet werden. Denn für viele Substanzen fehlen Studien über den Zusammenhang zwischen Stoffkonzentration im Körper und den biologischen Wirkungen am Menschen. Nach diesem Ableitungsweg hat die Kommission zur Bewertung einer Belastung mit Diethylhexylphthalat (DEHP) erstmalig HBM-I-Werte für die Summe der DEHP-Metaboliten 5oxo- und 5OH-MEHP im Morgenurin abgeleitet. In anderen Ländern werden vergleichbar sogenannte „Biomonitoring Equivalents (BEs)“ ermittelt.

Humanbiomonitoring im Einsatz

Informationen über Schadstoffbelastungen der Allgemeinbevölkerung als Grundlage für Forschung und Politik sind durch groß angelegte Surveys zu gewinnen. Diese umfassen etwa geographische Areale, zeitliche Trends der Belastung und viele Biomarker. Beispiele sind der German Environmental Survey (GerES), das USA Center for Disease Control (CDC) program on HBM, das Flemish Human Biomonitoring program. HBM-Surveys werden oft mit Untersuchungen der physischen und geistigen Gesundheit verknüpft, z. B. die NHANES-Studie in den USA (National Health and Nutrition Examination Survey) oder der Kinder- und Jugendgesundheitssurvey in Deutschland.

HBM kann auch zur Kontrolle von Maßnahmen zur Verbesserung von Umweltqualitätszielen herangezogen werden. Beispiele sind die Auswirkung von Fischverzehr oder Amalgamfüllungen auf die Quecksilberbelastung, des Verbots von Blei als Antiklopfmittel in Benzin oder von Rauchverboten auf Blut-Kotinin-Spiegel.

Grenzen ziehen

Ebenso kann HBM zur Aufklärung eines Zusammenhangs zwischen der Konzentration eines Stoffs im Körper und der Schadwirkung mit dem Ziel, gesundheitsbezogene Grenzwerte abzuleiten, genutzt werden. Hierbei werden für die Fragestellung relevante Biomarker in einer definierten Zielgruppe (z. B. Arbeitnehmer, Kinder) untersucht. Beispiele sind Methylquecksilber und neurologische Verhaltensstörungen, Blei und geistige Entwicklung von Kindern oder Cadmium und Nierenschädigung.

Nicht zuletzt sei darauf hingewiesen, dass nicht nur die Chemikalienbelastung, sondern auch eine mögliche Unterversorgung der Bevölkerung mit Nährstoffen wie Vitaminen, Mineralstoffen, Spurenelementen mittels HBM erfasst werden kann. Erhebungen von Daten für die Gesundheitsförderung und Primärprävention ernährungsassoziierter chronischer Erkrankungen werden demnächst für den Österreichischen Ernährungsbericht (EB) 2012 im Auftrag des Bundesministeriums für Gesundheit durchgeführt werden. Dieses Projekt dient der Beschreibung der Ernährungssituation verschiedener Bevölkerungsgruppen (Kinder, Erwachsene, Schwangere, Senioren) in Österreich. Kernstück des EB 2012 wird die individuelle laborchemische/biochemische Erfassung des Status an allen wesentlichen Nährstoffen (Vitaminen, Mineralstoffen, Spurenelementen, essentielle Fettsäuren) und einigen Gesundheitsindikatoren (Lipidprofil, Blutbild, Antioxidanzkapazität u.a.) bei den genannten Bevölkerungsgruppen sein.

 

Prof. Dr. Wilfried Bursch,

Klinik für Innere Medizin I, Institut für Krebsforschung – Sicherheit von chemischen Substanzen und Krebsprävention, MedUni Wien, hielt am 21. Jänner 2010 bei der AGES Akademie den Vortrag „Humanbiomonitoring: Quo vadis Österreich“.

Interpretation der HBM-Werte
Innere BelastungGesundheitliche BeeinträchtigungHandlungsbedarf
Messwert
>HBM-II
möglich
• umweltmedizinische Betreuung
• akuter Handlungsbedarf zur Reduktion der Belastung
    HBM-II
Messwert
>HBM-I und <HBM-II

nicht ausreichend sicher ausgeschlossen

• Kontrolle der Werte (Analytik, zeitlicher Verlauf)
• Suche nach spezifischen Belastungsquellen
• ggf. Verminderung der Belastung unter vertretbarem Aufwand
    HBM-I
Messwert
<HBM-I
nach derzeitiger Bewertung unbedenklich kein Handlungsbedarf

Von Prof. Dr. Wilfried Bursch, Ärzte Woche 14 /2010

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