Biomonitoreo

En química analítica , la biomonitorización es la medición de la carga corporal de compuestos químicos tóxicos , elementos o sus metabolitos en sustancias biológicas. ^{[ 1 ] [ 2 ]} A menudo, estas mediciones se realizan en sangre y orina. ^{[ 3 ]} La biomonitorización se realiza tanto en salud ambiental como en seguridad y salud ocupacional como medio de evaluación de la exposición y vigilancia de la salud en el lugar de trabajo .

Los dos programas de biomonitoreo ambiental mejor establecidos en muestras representativas de la población general son los de Estados Unidos y Alemania, aunque existen programas basados ​​en la población en algunos otros países. ^{[ 4 ]} En 2001, los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) de Estados Unidos comenzaron a publicar su Informe Nacional bienal sobre la Exposición Humana a Sustancias Químicas Ambientales , que presenta una muestra estadísticamente representativa de la población estadounidense. ^{[ 5 ]}

La biomonitorización implica el uso de organismos para evaluar la contaminación ambiental , como la del aire o el agua circundantes. Puede realizarse cualitativamente , observando y registrando cambios en los organismos, o cuantitativamente, midiendo la acumulación de sustancias químicas en sus tejidos. Al observar o medir los efectos que el medio ambiente tiene sobre los organismos que lo habitan, se puede sospechar o inferir la contaminación . ^{[ 6 ]}

Históricamente, las regulaciones de salud pública se han basado en cálculos de riesgo teóricos según los niveles conocidos de sustancias químicas en el aire, el agua, el suelo, los alimentos, otros productos de consumo y otras fuentes de exposición potencial. La biomonitorización humana ofrece la oportunidad de analizar los niveles internos reales de sustancias corporales provenientes de todas las vías de exposición potenciales simultáneamente, lo que puede contribuir a mejorar las evaluaciones de riesgo. ^{[ 7 ]}

Los avances científicos han permitido detectar un mayor número de sustancias químicas en concentraciones más bajas en el cuerpo, algunas detectables a niveles tan bajos como partes por billón. ^{[ 8 ]} Una sola medición de biomonitoreo es solo una instantánea en el tiempo y puede no reflejar con precisión el nivel de exposición durante períodos más largos. ^{[ 9 ]}

La presencia de una sustancia química ambiental en el cuerpo no necesariamente indica daño. ^{[ 10 ]} La química analítica para la detección de sustancias químicas ha avanzado más rápidamente que la capacidad de interpretar las posibles consecuencias para la salud. ^{[ 11 ]} Los riesgos para la salud generalmente se establecen a partir de estudios de toxicidad en animales de laboratorio y evidencia epidemiológica en humanos. El plomo es una sustancia química bien estudiada con un nivel de acción de preocupación de los CDC, actualmente en 10  μg/dL, o 100 partes por mil millones , en sangre; sin embargo, se ha observado deterioro neuroconductual por debajo de este nivel. ^{[ 12 ]} Debido a que este enfoque requiere el establecimiento de causa y efecto en estudios epidemiológicos y una comprensión exhaustiva de la respuesta a la dosis en humanos, existen datos que respaldan este tipo de niveles de acción solo para unas pocas sustancias químicas ambientales. El concepto de Equivalentes de Biomonitoreo (EB) se ha desarrollado como un enfoque alternativo para ayudar a interpretar y comunicar los resultados del biomonitoreo en el contexto de los riesgos potenciales para la salud. ^{[ 13 ]}

Existen diferentes tipos de biomarcadores que indican exposición, efecto o susceptibilidad. ^{[ 14 ]}

Los productos químicos y sus metabolitos pueden detectarse en diversas sustancias biológicas como sangre, orina, aire exhalado, cabello, uñas, heces, semen, leche materna o saliva. ^{[ 15 ] [ 14 ]} La sangre y la orina son las más utilizadas en seguridad y salud ocupacional . ^{[ 14 ]}

La leche materna es una matriz (sustancia) preferida para medir compuestos lipofílicos (afines a las grasas) , persistentes, bioacumulativos y tóxicos (PBT) durante la lactancia ; esta vía de exposición es la predominante en los niños lactantes. ^{[ 16 ]} Un compuesto lipofílico también puede detectarse en la sangre , mientras que un compuesto hidrófilo (afín al agua) puede detectarse en la orina . ^{[ 17 ]}

Los métodos analíticos utilizados por los CDC incluyen espectrometría de masas con dilución isotópica , espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente o espectrometría de absorción atómica con horno de grafito . ^{[ 17 ]} Otros incluyen cromatografía de gases o cromatografía líquida de alta resolución acoplada a diversos detectores, como detectores ultravioleta , de captura de electrones , de ionización de llama , de emisión atómica o de espectrometría de masas . También se utilizan ensayos de unión de ligandos e inmunoensayos . ^{[ 14 ]}

Dado que la biomonitorización implica necesariamente trabajar con sujetos y muestras humanas, son necesarios procedimientos de bioseguridad para prevenir la transmisión de patógenos. ^{[ 14 ]}

Los científicos que realizan pruebas de biomonitoreo pueden detectar y medir concentraciones de sustancias químicas naturales y artificiales en muestras de sangre y orina humanas en niveles que van desde partes por mil millones hasta partes por cuatrillón. Un informe del Consejo Nacional de Investigación de EE. UU. de 2006 reveló que, si bien los científicos eran capaces de detectar estas sustancias químicas a estos niveles, aún faltaban métodos para interpretar y comunicar el significado de su presencia en relación con los posibles riesgos para la salud de un individuo o una población. ^{[ 18 ]} El informe recomendó que se realizara investigación científica para mejorar la interpretación y comunicación de los resultados del biomonitoreo mediante el uso de evaluaciones de riesgo existentes para sustancias químicas específicas. ^{[ 18 ]}

Para abordar esta situación, varios grupos reconocieron que los valores guía de exposición, como la dosis de referencia y la ingesta diaria tolerable , podrían, con datos suficientes, traducirse en estimaciones correspondientes de concentraciones de biomarcadores para su uso en la interpretación de datos de biomonitoreo. ^{[ 19 ] [ 20 ]} En 2007, científicos de Summit Toxicology publicaron la metodología inicial para la traducción sistemática de valores guía de exposición en valores de detección correspondientes para datos de biomonitoreo, denominada Equivalentes de Biomonitoreo. ^{[ 20 ]} Posteriormente, un panel de expertos del gobierno, la industria y la academia se reunió para desarrollar directrices detalladas para derivar y comunicar estos Equivalentes de Biomonitoreo. ^{[ 21 ]}

Los equivalentes de biomonitoreo pueden utilizarse para evaluar datos de biomonitoreo en un contexto de evaluación de riesgos. Comparar los datos de biomonitoreo de una sustancia química con su equivalente de biomonitoreo permite evaluar si la exposición de la población a dichas sustancias se encuentra dentro o por encima de los niveles considerados seguros por los organismos reguladores. ^{[ 22 ]} Por lo tanto, los equivalentes de biomonitoreo pueden ayudar a los científicos y gestores de riesgos a priorizar las sustancias químicas para actividades de seguimiento o gestión de riesgos. ^{[ 20 ]}

Desde 2007, los científicos han derivado y publicado Equivalentes de Biomonitoreo para más de 110 sustancias químicas, incluyendo cadmio , benceno , cloroformo , arsénico , tolueno , cloruro de metileno , triclosán , dioxinas , compuestos orgánicos volátiles y otros. ^{[ 23 ] [ 24 ]} Varios se han desarrollado a través de colaboraciones de científicos de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos , los CDC y Salud Canadá . ^{[ 21 ]} Investigadores de la Comisión Alemana de Biomonitoreo Humano ^{[ 25 ]} también han propuesto un concepto para derivar valores de detección similares a los Equivalentes de Biomonitoreo. ^{[ 24 ]}

El informe de 2006 del Consejo Nacional de Investigación enfatizó que la comunicación precisa de los resultados es esencial para el uso adecuado de los estudios de biomonitoreo, pero al mismo tiempo señaló que "no existe un estándar aceptado para las buenas comunicaciones de biomonitoreo". ^{[ 11 ]} En 2007, la Escuela de Salud Pública de la Universidad de Boston organizó un panel sobre este tema. ^{[ 26 ]}

Un panel de expertos en Equivalentes de Biomonitoreo ha publicado directrices para comunicar información al público en general y a los proveedores de atención médica. ^{[ 27 ]}

Charles McKay, del Centro de Control de Envenenamientos de Connecticut, es entrevistado en un video titulado "La perspectiva de un médico sobre la biomonitorización", que se centra en ayudar al público en general a comprender mejor la biomonitorización. ^{[ 28 ] [ 29 ]}

En 2006, el Consejo Nacional de Investigación de EE. UU. publicó un informe titulado « Biomonitoreo humano para sustancias químicas ambientales» . El informe reconoció el valor del biomonitoreo para comprender mejor la exposición a sustancias químicas ambientales e incluyó varios hallazgos y recomendaciones para mejorar la utilidad de los datos de biomonitoreo para la evaluación de riesgos para la salud . ^{[ 18 ]} En resumen, el informe solicitó criterios más rigurosos basados ​​en la salud para seleccionar las sustancias químicas que se incluirán en los estudios de biomonitoreo; el desarrollo de herramientas y técnicas para mejorar la interpretación y comunicación de los datos de biomonitoreo basados ​​en el riesgo; la integración del biomonitoreo en la evaluación de la exposición y la investigación epidemiológica; y la exploración de cuestiones bioéticas relacionadas con el biomonitoreo, incluido el consentimiento informado, la confidencialidad de los resultados y otras. ^{[ 30 ]}

El tema de la exposición a sustancias químicas ambientales ha recibido atención como resultado de los reportajes televisados ​​de Bill Moyers para PBS y Anderson Cooper para la serie " Planeta en peligro " de CNN . ^{[ 31 ]} El libro Nuestro futuro robado , con un prólogo del exvicepresidente Al Gore , también generó conciencia al centrarse en la disrupción endocrina .

Las encuestas de exposición humana a sustancias químicas no suelen integrar el número de compuestos químicos detectados por persona y la concentración de cada compuesto. Esto deja sin probar situaciones de exposición relevantes; por ejemplo, si los individuos con bajas concentraciones de algunos compuestos tienen altas concentraciones de otros compuestos. Los análisis de las concentraciones de un compuesto dado suelen mostrar que la mayoría de los ciudadanos tienen concentraciones mucho más bajas que una cierta minoría. Un estudio basado en una muestra representativa de la población de Cataluña (España), ^{[ 32 ]} que integró el número de compuestos detectados por persona y la concentración de cada compuesto, encontró que más de la mitad de la población tenía concentraciones en el cuartil superior de 1 o más de las 19 sustancias tóxicas persistentes (STP) (pesticidas, PCB) analizadas. Subgrupos significativos de la población acumularon mezclas de STP en altas concentraciones. Por ejemplo, el 48% de las mujeres de 60 a 74 años tenían concentraciones de 6 o más STP en el cuartil superior; La mitad de la población total presentaba niveles de 1 a 5 PTS superiores a 500  ng/g, y menos del 4 % de los ciudadanos tenían todos los PTS en el cuartil más bajo. Por lo tanto, las concentraciones de PTS parecen bajas en la mayor parte de la población solo cuando se analiza cada compuesto individualmente. No es correcto afirmar que la mayor parte de la población tiene bajas concentraciones de PTS. La evaluación de los efectos de las mezclas debe tener en cuenta que la mayoría de las personas están contaminadas por mezclas de PTS compuestas por compuestos en concentraciones tanto bajas como altas.

En seguridad y salud ocupacional , la biomonitorización puede realizarse por razones de cumplimiento normativo, vigilancia de la salud en el lugar de trabajo e investigación, confirmación de la eficacia de los controles de peligros, o como un componente de la evaluación de riesgos ocupacionales . También puede utilizarse para reconstruir exposiciones después de eventos agudos o accidentales, y para evaluar la eficacia del equipo de protección personal . Es útil para exposiciones dérmicas, para las cuales los métodos de muestreo a menudo no están fácilmente disponibles, y para encontrar exposiciones o vías inesperadas. ^{[ 14 ] [ 44 ] [ 45 ] [ 46 ]} También existen biomarcadores no solo para peligros químicos , sino también para otros tipos como el ruido y el estrés . ^{[ 14 ]} La salud ocupacional difiere de la salud ambiental en que la primera tiene un número menor de individuos expuestos, pero con un rango más amplio de niveles de exposición. ^{[ 47 ]}

La biomonitorización complementa la monitorización de la exposición, ya que mide la dosis interna de un tóxico dentro del organismo en lugar de su concentración fuera de él, con la ventaja de que confirma si no solo se ha producido la exposición, sino también la absorción. ^{[ 14 ] [ 44 ]} También tiene en cuenta las diferencias en el metabolismo, el esfuerzo físico y las mezclas de tóxicos entre individuos que afectan a la dosis interna. Puede realizarse de forma individual o colectiva. ^{[ 44 ]}

Una de las principales aplicaciones de los datos de toxicología ocupacional es determinar qué biomarcadores (incluidos tanto el tóxico como sus metabolitos ) pueden utilizarse para la biomonitorización y establecer índices de exposición biológica. Estos se emplean durante las actividades de evaluación de la exposición y vigilancia de la salud en el lugar de trabajo para identificar la sobreexposición y comprobar la validez de los límites de exposición ocupacional . Estos biomarcadores tienen como objetivo contribuir a la prevención mediante la identificación temprana de efectos adversos, a diferencia de los diagnósticos en medicina clínica, que están diseñados para revelar estados patológicos avanzados. ^{[ 48 ] [ 49 ]}

En Estados Unidos, la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA) de 2017 cuenta con tres regulaciones que exigen biomonitoreo: tras la exposición al benceno en una liberación no planificada, y para empleados expuestos a cadmio o plomo en o por encima de un nivel específico durante un período de tiempo determinado. ^{[ 14 ]} En la Unión Europea , los valores límite biológicos se basan en criterios de salud, mientras que los valores de referencia biológicos se derivan estadísticamente e indican las exposiciones de fondo en la población general. A partir de 2020, el plomo es la única sustancia con un valor límite biológico vinculante en la UE. ^{[ 44 ]} La Conferencia Americana de Higienistas Industriales Gubernamentales , la Fundación Alemana de Investigación , el Ejecutivo de Salud y Seguridad del Reino Unido , la ANSES de Francia y el Fondo Suizo de Seguros de Accidentes mantienen listas voluntarias de límites de exposición biológica o niveles de acción . El Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional de Estados Unidos (NIOSH) realiza biomonitoreo con fines de investigación como parte de su programa de Epidemiología y Vigilancia del Plomo en Sangre en Adultos , así como otros estudios de salud ocupacional. ^{[ 14 ]}

• Biomarcador
• Farmacocinética
• Evaluación de la exposición
• Relación dosis-respuesta
• Toxicología
• Planeta seguro

• Biomonitoringinfo.org Archivado el 2 de febrero de 2009 en Wayback Machine
• Programa Nacional de Biomonitoreo
• Biomonitoreo humano de sustancias químicas ambientales , Consejo Nacional de Investigación
• Biomonitoreo : la EPA necesita coordinar su estrategia de investigación y aclarar su autoridad para obtener datos de biomonitoreo. Archivado el 21 de mayo de 2011 en Wayback Machine , Oficina de Responsabilidad Gubernamental de los Estados Unidos.
• El meollo de la cuestión sobre la leche materna y los productos químicos ambientales: puntos esenciales para los profesionales sanitarios y los padres primerizos (Revisión)
• La interpretación del análisis de oligoelementos en fluidos corporales , Revisión