[科普中国]-接触性生物标志物

种类

对一种外源化学物质进行危险度评价，最重要的一点就是对接触情况进行评价。以往我们通常是通过问卷调查和职业登记及监测资料来获取接触信息。与之相比，利用接触生物标志物来反映接触情况则更准确。

化学物及其代谢产物

化学物及其代谢产物称为内剂量的生物标志物，是指直接测定细胞、组织（脏器、骨髓、头发、指甲、脂肪和牙齿）或体液（血液、乳汁、羊水、唾液和胆汁）或排泄物（粪便、尿液、汗液）或呼出气中外源性化学物及其代谢产物的浓度。例如，呼出气中的有机溶剂，血液中的苯乙烯、铅、镉砷等，脂肪组织中的多氯联苯和多溴联苯、二氯二苯、三氯乙烯， 四氯二苯和二英，尿中的黄曲霉毒素和苯的代谢物，头发中的砷、铅等重金属，血液中的碳氧血红蛋白、高铁血红蛋白等。但目前不同实验室报告的结果差异较大，难以进行比较。因此监测方法的标准化和质量控制问题也非常重要。为保证生物监测结果的可靠性，国际上许多国家对监测方法逐步实施标准化，对生物样品的取样、保存、测定、结果的统计处理及质量控制等都作出了详细的规定。我国目前已对28个毒物的56种测定方法进行了规范化研究，同时还制定出《生物材料中有毒物质或其代谢物测定方法研制准则》。

与生物大分子形成的加合物

主要包括DNA加合物，蛋白质加合物以及DNA蛋白质交联物。在所有的接触生物标志物中，前瞻性研究表明DNA加合物与疾病发生的相关性最高。

DNA加合物测定方法有多种，包括荧光法、免疫法、32P后标记和理化方法等。通常免疫学方法对于烷基化加合物和黄曲霉毒素加合物是特异和敏感的。另一个常用于DNA加合物检测的方法是32P后标记技术，该法特别敏感，能在1×1010个正常核酸中检测到1个加合物。DNA加合物测定方法正在向常规化和标准化发展，不断提高检测的灵敏度和实际应用价值。

紫外线、电离辐射、各种烷化剂、醛类化合物、铂类抗癌物、某些重金属（镍、铬）等可引起DNA蛋白质交联物的产生。可用碱洗脱法、滤膜过滤法、梯度离心法、凝胶电泳法进行定量检测。1

稳定性

对任何一种类型的生物标志物来说，接触某种化学物后所形成的生物标志物随时间的延长，其稳定性如何都是需要考虑的重要问题。对持续作用的毒性物质来说，血液中代谢产物的量会随时间的延长而减少，但其减少的速度比非持续作用的毒物要慢。白蛋白和血红蛋白加合物在接触后1d测定的量要高于接触后即刻测定的量。之后，随时间的延长，其浓度逐渐降低。白细胞中的DNA加合物可能比蛋白加合物更加稳定，但同样随时间延长浓度逐渐降低。需要指出的是以上例子是基于快速接触条件下的。长期接触的情况会更加复杂。此外，接触生物标志物与其他类型的生物标志物一样，在表示既往接触情况时都具有局限性。研究历史接触和慢性接触时，就需要利用一些历史记录和以往保留的标本进行研究。

应用确定毒物在机体的存在及其所产生损害的性质和程度

接触生物标志物能用于肯定和评价个体或群体对特定物质的接触（生物监测），提供外环境接触与进入机体的内剂量之间的联系，是环境监测的有效补充。与环境监测比较，生物标志物能更准确地反映机体及靶组织的实际接触量。而且，由于某些接触标志物综合了多途径进入的毒物和一段时间内接触毒物的总和，避免了环境化学物浓度、接触途径、接触时间、接触频率、化学物吸收率等不确定性，因而能描绘出机体接触状态的完整图像和消长规律。生物有效剂量的生物标志物反映了毒物或其代谢产物直接与细胞内靶分子相互作用的性质和程度，如各种致癌物引起的DNA加合物、蛋白质加合物、DNA蛋白质交联物，这类标志物一方面是毒物进入机体的后果，同时又是产生遗传损害和致癌过程的原因。因此，这类标志物实际上又是早期生物效应标记物。在危险度评价时，往往需要选择合适的终点来确定毒物所引起的损害。

生物监测敏感度高，可检出仅仅揭示机体吸收该化学物而低于健康损害的水平。对接触铬工人的研究中，发现血白细胞DNA-蛋白质交联物能很好地反映铬接触，且不受性别、年龄、工龄、吸烟、饮酒等因素的影响。近年来蛋白加合物作为接触生物标志物的研究也倍受关注。研究较多的是外周血中的血红蛋白DNA加合物和白蛋白加合物，它们与DNA加合物或DNA损伤之间有一定的关系，可作为DNA加合物的替代物，作为剂量指示剂不受DNA修复的影响，而且血红蛋白和白蛋白在血中含量丰富、易于分离提取，因而在某些情况下蛋白加合物比DNA加合物的应用更具优越性。通过调查，证实TNT血红蛋白加合物与接触剂量的关系，认为TNT-Hb这一生物标志物是生物监测TNT的良好指标，它能反映近几个月内工人接触TNT的程度，而且包括空气吸入、皮肤接触以及不同接触时间等因素，适合用于慢性接触的生物监测。

接触标志物促进了对机体接触水平评价的定量化进程，但目前还存在许多局限性，如许多生物标志物只有在实验动物中得到应用，应用于实际人群中的有针对性的生物标志物也不多，而且缺乏统一的标准。因此，今后应加强实验研究与人群流行病学调查的结合，优先发展敏感、方法简便和易于在人群推广的生物标志物，促进生物标志物在职业流行病学中的实际应用。

研究毒物作用的剂量-反应（效应）关系

在危险度评价中，必须阐明剂量-反应（效应）关系，而接触生物标志物与效应标志物则可定量地对这两者的关系进行评价，了解其关联程度。在环境健康危险度评价中，往往缺乏长期低剂量健康效应的资料，所以一般采用高剂量短期接触动物实验资料进行外推。因为人群接触为低剂量，这就要求动物实验的剂量-反应曲线有较宽的范围，但是由于以往缺乏低剂量接触水平的监测方法，很难得到低剂量接触的剂量-反应曲线，只能利用数学模型进行评价。近年来随着监测技术的提高，可通过测量生物标志物解决这一问题。利用生物标志物高灵敏的特性，可以直接测量人群长期低剂量的接触水平及其效应水平，能够较准确地估计生物标志物水平与特定危险性之间的关系，这种剂量-效应关系可通过横断面调查、病例-对照研究和前瞻性队列研究得以实现。在这些研究中，生物标志物可提供客观可信的评价指标，由于其敏感性较高，特别适于人类接触的大多数环境化学物的低剂量情况，能够较准确地估计生物标志物水平与特定危险性之间的关系。

在接触评价中的作用

接触生物标志物的一个重要特征就是能比较准确地反映机体的总负荷或吸收的总剂量。估计个体接触剂量的传统方法是根据接触物质在空气中的浓度或食物中的浓度而粗略地估计吸入量或食入量，即外部剂量。这种方法很不准确，尤其在计算经皮肤吸收时，许多影响因素如皮肤的温度、接触的面积以及年龄、性别、体脂含量等都会影响接触物的经皮吸收量。内剂量生物标志物则可反映到达机体和靶器官的实际剂量，避免了上述诸多因素的影响，而且还可以反映多种途径接触的总剂量。21