바이오모니터링

Biomonitoring
이 기사는 인간의 건강을 위한 생체모닉에 관한 것이다. 수역의 생태적 상태에 대한 연구는 아쿠아틱 바이오모니터링을 참조한다.

분석 화학에서, 생물모니터링은 생물학적 물질에서 독성 화학 화합물, 원소 또는 그 대사물의 신체 부담을 측정하는 것이다.[1][2] 종종 이러한 측정은 혈액과 소변에서 이루어진다.[3] 바이오모니터링은 노출 평가 및 작업장 건강 감시의 수단으로서 환경 건강 및 산업 안전 보건 모두에서 수행된다.

일반 인구의 대표적인 표본에서 가장 잘 확립된 두 가지 환경 바이오모니터링 프로그램은 미국과 독일의 것이지만, 다른 몇몇 나라에서는 인구 기반 프로그램이 존재한다.[4] 2001년 미국 질병통제예방센터(CDC)는 미국 인구의 통계적으로 대표되는 표본을 보고하는 2년마다 발간하는 '환경화학에 대한 인간 노출에 관한 국가 보고서'를 발간하기 시작했다.[5]

개요

바이오모니터링은 주변 공기나 물과 같은 환경 오염을 평가하기 위해 유기체를 사용하는 것을 포함한다. 유기체의 변화를 관찰하고 주목함으로써 질적으로, 또는 유기체 조직에 화학물질이 축적되는 것을 측정함으로써 양적으로 행해질 수 있다. 환경이 거주한 유기체에 미치는 영향을 관찰하거나 측정함으로써 오염을 의심하거나 추론할 수 있다.[6]

역사적으로 공중 보건 규제는[where?] 공기, 물, 토양,[citation needed] 식품, 기타 소비자 제품 및 기타 잠재적 피폭의 알려진 화학 물질 수준에 따른 이론적 위험 계산에 기초해 왔다. 인간 생체모닉은 모든 잠재적 피폭 경로에서 한 번에 실제 체내 물질 수준을 분석할 수 있는 기회를 제공하며, 이는 위험 평가 개선에 기여할 수 있다.[7][better source needed]

과학적인 발전으로 인해 더 많은 수의 화학 물질을 몸 안의 더 작은 농도에서 검출할 수 있게 되었고, 일부 화학 물질은 조 단위 당 부품만큼 낮은 수준에서 검출할 수 있게 되었다.[8][better source needed] 단일 바이오모니터링 측정은 적시에 한 개의 스냅샷에 불과하며 장기간에 걸친 노출 수준을 정확하게 반영하지 못할 수 있다.[9]

신체에 환경 화학물질이 존재한다고 해서 반드시 해가 되는 것은 아니다.[10] 화학물질을 검출하는 분석화학은 잠재적인 건강 결과를 해석하는 능력보다 더 빠르게 발전했다.[11] 건강 위험은 보통 실험실 동물의 독성 연구와 인간의 역학 증거로부터 확립된다. 납은 CDC의 작용 수준(현재 10µg/dL 또는 10억분의 100ppm)의 혈중으로 잘 연구된 화학물질이다. 그러나 신경행동장애는 이 수준 이하에서 관찰되었다.[12] 이 접근방식은 역학 연구에서 인과관계의 확립과 인간 선량 반응에 대한 철저한 이해를 요구하기 때문에 이러한 유형의 작용 수준을 지원하는 데이터는 소수의 환경 화학물질에 대해서만 존재한다. BE(Biomonitoring Equivalents)의 개념은 건강에 대한 잠재적 위험의 맥락에서 생물모니터링 결과를 해석하고 전달하는 데 도움이 되는 대안적 접근법으로 개발되었다.[13]

노출, 효과 또는 민감성을 나타내는 다양한 유형의 바이오마커들이 있다.[14]

방법론

화학물질과 그 대사물은 혈액, 소변, 내뿜는 공기, 머리카락, 손톱, 대변, 정액, 모유, 모유, 침과 같은 다양한 생물학적 물질에서 검출될 수 있다.[15][14] 혈액과 소변은 산업 안전과 건강에 가장 많이 사용된다.[14]

모유는 모유 수유 중 지방질(지방 애호) 지속성, 생체적응성, 독성(PBT) 화합물을 측정하는 데 선호되는 매트릭스(보조물)로, 이 노출 경로는 모유 수유 어린이에게 지배적이다.[16] 지방질 화합물은 혈액에서도 검출될 수 있는 반면, 친수성 화합물은 소변에서도 검출될 수 있다.[17]

CDC가 사용하는 분석 방법에는 동위원소 희석 질량 분석법, 유도결합 플라즈마 질량 분석법 또는 흑연로 원자 흡수 분광법이 포함된다.[17] 그 밖에 자외선, 전자 포획, 불꽃 이온화, 원자 방출, 질량 분광 검출기 등 다양한 검출기와 결합된 가스 크로마토그래피나 고성능 액체 크로마토그래피 등이 있다. 리간드 바인딩 어세이 및 면역측정도 사용된다.[14]

바이오모니터링에는 반드시 사람의 피실험자와 시료와의 협업이 수반되기 때문에 병원균의 전염을 막기 위한 생물학적 안전 절차가 필요하다.[14]

바이오모니터링 등가물

바이오모니터링 테스트를 수행하는 과학자들은 인간의 혈액과 소변 샘플에서 자연 및 인공 화학물질의 농도를 수십억에서 수조까지 검출하고 측정할 수 있다. 2006년 미국 국립 연구 위원회 보고서는 과학자들이 이러한 수준에서 화학물질을 탐지할 수 있지만, 잠재적 건강 위험에 관한 그들의 존재가 의미하는 바를 개인이나 인구에게 해석하고 전달하는 방법은 여전히 부족하다는 것을 발견했다.[18] 보고서는 특정 화학물질에 대한 기존 위험도 평가의 활용을 통해 생체모닉 결과의 해석과 전달을 개선하기 위한 과학적 연구가 이루어져야 한다고 권고했다.[18]

이러한 상황을 해결하기 위해, 여러 그룹은 기준 선량 및 허용 가능한 일일 섭취와 같은 피폭 지침 값이 충분한 데이터와 함께 생물역조화 데이터의 해석에 사용할 수 있는 바이오마커 농도의 해당 추정치로 변환될 수 있다고 인식했다.[19][20] 2007년, 피폭 지침 값을 생체모미토리싱 등가물이라고 불리는 생체모미토리닝 데이터에 대한 해당 선별값으로 체계적으로 변환하기 위한 초기 방법론이 서밋 독성학의 과학자들에 의해 발표되었다.[20] 그 후, 정부, 산업, 학계의 전문가 패널이 소집되어 이러한 바이오모니터링 균등화 물질을 도출하고 전달하기 위한 세부 지침을 개발하였다.[21]

생물역조화 동등물은 위험 평가 맥락에서 생물역조화 데이터의 평가에 사용할 수 있다. 화학물질에 대한 생체모미터링 데이터를 생물모미터링 등가물과 비교하는 것은 화학물질에 대한 인구 노출이 규제기관이 안전하다고 간주하는 수준 이내인지 또는 그 이상인지를 평가하는 수단을 제공한다.[22] 따라서 생물역학 균등화물은 과학자와 위험관리자가 사후관리 또는 위험관리 활동을 위한 화학물질의 우선순위를 정할 때 도움을 줄 수 있다.[20]

과학자들은 2007년부터 카드뮴, 벤젠, 클로로포름, 비소, 톨루엔, 염화메틸렌, 트리클로산, 다이옥신, 휘발성유기화합물 등 110여 가지 화학물질에 대해 바이오모니터링 등가물을 추출해 발표했다.[23][24] 몇몇은 미국 환경보호국, CDC, 캐나다 보건국의 과학자들의 협력을 통해 개발되었다.[21] 독일 인간 바이오모니터링 위원회의[25] 연구자들은 바이오모니터링 등가물과 유사한 스크리닝 값을 도출하는 개념을 제안하기도 했다.[24]

커뮤니케이션

국가연구회의 2006년 보고서는 바이오모니터링 조사의 적정한 이용을 위해서는 정확한 결과 전달이 필수적이라고 강조하면서도 동시에 "좋은 바이오모니터링 의사소통에 대해 허용되는 기준은 없다"고 지적했다.[11] 2007년 보스턴 대학 공중보건대학은 이 주제에 대한 패널을 구성했다.[26]

Biomonitoring Equalents에 관한 전문가 패널은 일반 대중과 의료 제공자들에게 정보를 전달하기 위한 지침을 발표했다.[27]

코네티컷 독극물 통제센터의 찰스 맥케이(Charles McKay)가 '바이오모니터링에 대한 의사의 관점'이라는 제목의 동영상에서 인터뷰하고 있는데, 이 동영상은 일반인들이 바이오모니터링을 더 잘 이해할 수 있도록 돕는 데 초점을 맞추고 있다.[28][29]

환경보건에서의 생물모니터링

2006년 미국 국립연구위원회는 '환경화학에 대한 인간 바이오모니터링(Human Biomonitoring for Environmental Chemicals)' 보고서를 발간했다. 이 보고서는 환경 화학물질에 대한 노출을 더 잘 이해하기 위해 생물역조화의 가치를 인정했으며, 건강 위험 평가를 위한 생물역조화 데이터의 효용성을 개선하기 위한 몇 가지 연구 결과와 권고사항을 포함했다.[18] 요약하자면, 이 보고서는 생물역학 연구에 포함할 화학물질의 선택, 생물역학 데이터의 위험 기반 해석과 통신을 개선하기 위한 도구와 기법의 개발, 노출 평가와 역학 연구에 생물역학 연구의 통합, 탐사에 대한 보다 엄격한 건강 기반 기준을 요구했다. 사전동의, 결과의 기밀성 등을 포함한 생물학적 윤리적 문제.[30]

환경 화학물질 노출 문제는 PBS의 빌 모이어스와 CNN의 '페릴의 플랜넷' 시리즈에 대한 앤더슨 쿠퍼의 TV 보도 결과로 주목을 받았다.[31] 앨 고어 전 부통령의 전언과 함께 '우리의 도둑맞은 미래'라는 책도 내분비 교란에 초점을 맞춰 경각심을 높였다.

화학 물질에 대한 인체 피폭 조사는 보통 사람당 검출된 화학 화합물의 수와 각 화합물의 농도를 통합하지 않는다. 이는 테스트되지 않은 관련 노출 상황을 남긴다. 예를 들어, 일부 화합물의 농도가 낮은 개인이 다른 화합물의 농도가 높은지 여부. 주어진 화합물의 농도에 대한 분석은 대개 대부분의 시민들이 특정 소수보다 훨씬 낮은 농도를 가지고 있다는 것을 보여준다. 관한 연구는 화합물 1인당의 발견 수와 각 화합물의 농도가 통합 카탈로니아(스페인)[32]의 인구에 대한 대표적인 샘플 근거로 하여 인구의 절반 이상이 1또는(전 세계)analy(살충제, PCB) 19를 지속적인 독성 물질을 그 이상의 교육에서 농도 있는 걸 발견했다.Z자의 명칭모집단의 유의한 부분군이 고농도에서 누적된 PTS 혼합물. 예를 들어, 60-74세 여성의 48%가 상위 사분위수에 6개 이상의 PTS 농도를 가지고 있었다; 전체 인구의 절반은 500 ng/g를 넘는 PTS 농도를 가지고 있었고, 4% 미만의 시민들이 최저 사분위수에 모든 PTS 농도를 가지고 있었다. 따라서 PTS 농도는 각 개별 화합물을 별도로 볼 때만 대부분의 모집단에서 낮게 나타난다. 인구의 대부분이 PTS의 농도가 낮다고 말하는 것은 정확하지 않다. 혼합물 효과 평가는 대부분의 개인이 저농도와 고농도의 혼합물로 만들어진 PTS 혼합물에 의해 오염되었다는 사실을 다루어야 한다.

나라별 조사

미국

  • 미국에서 CDC는 1976년에 처음으로 일반 인구의 샘플에서 납과 몇 가지 살충제를 검사했다.[33] 1990년대 후반에는 국민건강영양조사(NHANES) 프로그램이 크게 확대되었다.[33]
  • 환경 화학 물질에 대한 인간의 노출에 관한 국가 보고서

국립환경보건센터 내 CDC의 실험실과학부에서는 국가 생물모니터링 프로그램을 개발했으며, 2001년부터 2년마다 환경 화학물질에 대한 인간 노출에 관한 국가 보고서를 발간하고 있다. 화학약품의 선택이 논란이 되고 있는 가운데 CDC는 다음과 같은 영향력 있는 기준을 확인했다.미국 인구에서 노출되는 증거, 특정 노출 수준 이후 건강 영향의 존재 및 유의성, 특정 물질에 대한 노출을 줄이기 위한 공중 보건 이니셔티브 추적, 화학 물질의 생물학적으로 관련 농도를 정확하게 측정하기 위한 기존 방법, 특히 혈액 및/또는 충분한 조직 표본 소변 검체 [34]및 비용 효과

CDC는 향후 조사에서 화학물질을 제거하기 위한 세 가지 기준을 확립했다. 새로운 대체 화학물질(즉, 대사물 또는 기타 화학물질)은 현재 측정된 화학 물질보다 노출을 더 잘 나타내거나, 세 번의 조사 기간 후 방법 관련 그룹 내의 모든 화학 물질에 대한 검출률이 모든 popula에 대해 5% 미만인 경우.tion 부분군(즉, 성별이 2개, 인종/민족성 그룹이 3개, 국가 보고서에 사용된 연령 그룹) 또는 3개 조사 기간이 지난 후 방법 관련 그룹 내의 화학 물질 수준이 변경되지 않거나 국가 보고서에 문서화된 모든 인구통계학적 하위 그룹에서 감소한다.[35]

  • 국립어린이연구소는 출생부터 21세까지 미국 전역에서 10만 명의 어린이들을 추적할 계획이다. 이 연구는 사회적, 경제적, 환경적 요인이 어린이의 건강에 미치는 영향을 다루기 위한 가장 큰 노력의 일환으로 2000년 어린이 건강법의 일부로 승인되었다. CDC의 환경 건강 연구소는 2009년에 현재 진행 중인 국립 어린이 연구의 생물역학화에 핵심적인 역할을 할 것이라고 발표했다. 국립어린이보건개발원, 국립환경보건과학원,[36] 미국 환경보호청과 공동으로.
  • 미국의 일부 주에서는 연방정부의 지원을 받아 바이오모니터링 프로그램을 수립했다.[37] 2001년에 CDC는 바이오모니터링 확대를 위한 역량 강화를 지원하기 위해 33개 주에 계획 보조금을 지급했다.[38][page needed]
    • 캘리포니아 환경오염물질인 바이오모니터링 프로그램(CECBP)은 2006년 법으로 제정돼 캘리포니아 공중보건부에서 관리한다.[39]
    • 미네소타의 바이오모니터링 파일럿 프로그램은 2007년에 법으로 제정되어 미네소타 보건부에서 운영하고 있다.[40]

독일.

독일 환경 조사(German Environmental Survey, GerES)는 1985년부터 수행되어 왔으며,[3][41] 1992년 독일 연방 환경청의 인간 생물모니터링 위원회가 설립되었다.[25]

캐나다

캐나다 통계청은 환경 화학 물질에 대한 생물역학을 포함하는 캐나다 보건 조치 조사를 시행한다.[42] 캐나다 보건부는 2000명의 임산부와 그들의 유아들을 대상으로 하는 환경 화학물질에 대한 어머니-유아 연구라는 프로그램을 운영하고 있다.[43]

직업 바이오모니터링

산업안전보건에서는 규제준수, 작업장 보건감시 및 연구, 위험통제의 효과성 확인, 또는 산업위험성 평가의 구성요소로서 생물모노네이터링을 실시할 수 있다. 또한 급성 또는 우발적 사건에 따른 노출을 재구성하고 개인 보호 장비의 효과를 평가하는 데도 사용할 수 있다. 샘플링 방법을 쉽게 사용할 수 없는 피부 노출과 예상치 못한 노출 또는 경로를 찾는 데 유용하다.[14][44][45][46] 또한 화학적 위험뿐만 아니라 소음과 스트레스와 같은 다른 유형도 있다.[14] 직업 건강은 전자가 노출되는 개인 수는 적지만 노출 수준의 범위가 넓다는 점에서 환경 건강과는 다르다.[47]

바이오모니터링은 피폭뿐만 아니라 흡수가 실제로 일어났는지를 확인하는 장점이 있어 체내 독성물질의 외부 농도보다 체내 내부 선량을 측정한다는 점에서 피폭 모니터링을 보완한다.[14][44] 또한 내부 선량에 영향을 미치는 개인들 간의 신진대사, 신체적 작용, 독성물질의 혼합물의 차이도 고려한다. 개인이나 집단적인 방법으로 할 수 있다.[44]

직업 독성학 데이터의 주요 용도는 생물학적 피폭 지수를 설정하기 위해 어떤 바이오마커(독성물질과 그 대사물 모두를 포함)를 사용할 수 있는지 결정하고 생물학적 피폭 지수를 설정하는 것이다. 이들은 노출 평가 및 작업장 건강 감시 활동 중에 과다노출을 식별하고 직업상 노출 한계의 유효성을 시험하기 위해 사용된다. 이러한 바이오마커는 진보된 병리학적 상태를 드러내도록 설계된 임상 의학에 대한 진단과 달리 초기 부작용의 식별을 통해 예방에 도움을 주기 위한 것이다.[48][49]

미국에서는 2017년 현재 산업안전보건국이 바이오모니터링을 요구하는 세 가지 규정이 있는데, 여기에는 계획되지 않은 배출물에서 벤젠에 노출된 후, 지정된 시간 이상 카드뮴이나 납에 노출된 근로자에 대한 규정이 있다.[14] 유럽 연합에서 생물학적 한계 값은 건강 기반인 반면 생물학적 지침 값은 통계적으로 도출되어 일반 모집단의 배경 피폭을 나타낸다. 2020년 운영하는 생물학적 노출 제한 또는 처리 기준의 EU.[44]자발적 목록에서 구속력이 있는 생물학적 한계 값은 아메리칸 콘퍼런스 정부 산업 위생 전문가 협의회 독일 연구 재단, 영국 보건 안전 관리국, 프랑스의 ANSES에 의해 보존되고 있는 것이 우리를 있는 유일한 물질 스위스 재해 보험 F.유엔d. 연구 목적을 위한 바이오모니터링은 미국 국립산업안전보건연구소가 성인혈류선 역학 및 감시 프로그램의 일환으로 수행하며, 다른 직업건강 연구도 수행한다.[14]

참고 항목

참조

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