Grundlagen des Human-Biomonitorings - Umgang mit Proben / Qualitätssicherung

Voraussetzungen des Human-Biomonitoring

Nach den Leitlinien der DGAUM zum Human-Biomoitoring sollten folgende Voraussetzungen berücksichtigt werden [DGAUM 2004]:

  • Der Nachweis eines in den Körper aufgenommenen Fremdstoffes ist nach Möglichkeit in einer leicht zugänglichen Matrix durchzuführen (z.B. Vollblut, Serum, Urin). Die Gewinnung des biologischen Materials muss für den Probanden mit möglichst geringem Aufwand verbunden sein (kurze Sammelzeit, kleine Volumina, vorrangig nicht invasive Eingriffe).
  • Die Fremdstoff- bzw. Metabolitenkonzentration im Untersuchungsmaterial sollte ein repräsentatives Maß für die Gesamtbelastung des Organismus oder eines Zielgewebes der toxischen Wirkung des Fremdstoffes sein. Für umweltmedizinische Untersuchungen haben sich Blut bzw. Plasma und Urin bewährt.
  • Für die quantitative Abschätzung der Exposition sind Analysen in Matrices wie Haar, Finger- und Fußnägeln, Knochen, Speichel, Alveolarluft, Fettgewebeproben o.ä. aus methodischen Gründen (fehlende Referenzwerte, unzureichende Standardisierung der Probenahme und des Messverfahrens) in der Regel nicht geeignet.
  • Die Auswahl des Biomonitoring-Parameters
    • sollte sich an der spezifischen toxischen Wirkung des Fremdstoffes orientieren,
    • muss unter Beachtung der Halbwertzeit eine Expositionsabschätzung ermöglichen.
  • Für die umweltmedizinische Beurteilung von Analysenergebnissen müssen Untersuchungen zur Hintergrundbelastung der Allgemeinbevölkerung oder einzelner Bevölkerungsgruppen vorliegen. In diesem Zusammenhang können auch arbeitsmedizinische oder toxikologische Erkenntnisse herangezogen werden.
  • Für die Messungen muss ein geeignetes, nach analytischen Qualitätskriterien validiertes und geprüftes Analysenverfahren zur Verfügung stehen.
  • Zur Beurteilung von Analysenergebnisse sind wissenschaftlich abgesicherte Werte heranzuziehen, z. B. aus den Umwelt-Surveys des Umweltbundesamtes oder den Veröffentlichungen der Kommission Human-Biomonitoring des Umweltbundesamtes.

Besonderheiten von Analysen im biologischen Material

Der Einsatz von Human-Biomonitoring in der Umweltmedizin wird durch folgende Faktoren erschwert bzw. begrenzt:

  • Bei Stoffen/Metaboliten, die bereits physiologisch in beträchtlichen Konzentrationen gebildet bzw. ausgeschieden werden, lassen sich geringe interne Zusatzbelastungen, die durch eine äußere Exposition verursacht sind, in der Regel nicht erfassen (z.B. Ameisensäure nach Formaldehydexposition).
  • Nicht oder nur bedingt anwendbar ist das Human-Biomonitoring bei Schadstoffen, die bereits an den äußeren oder inneren Schleimhäuten wirken und systemisch nicht oder nur in geringen Mengen aufgenommen werden (z.B. Reizstoffe, Asbestfasern, Rußpartikel).
  • Intrakorporale Belastungen durch Stoffe, die nur eine kurze Verweilzeit im Organismus aufweisen und rasch ausgeschieden werden (z. B. Ausatmung und/oder renale Elimination) lassen sich nur in einem engen zeitlichen Zusammenhang mit der äußeren Exposition erfassen.
  • Die Zuordnung einer gemessenen internen Belastung zu einer vermuteten Expositionsquelle ist in den meisten Fällen sehr schwierig, da die Untersuchungsergebnisse die Gesamtaufnahme auf allen Expositionspfaden (wie Inhalation, Nahrung, Haut) widerspiegeln.
  • Die Untersuchungen sind häufig analytisch aufwendig, da z. B. die zu bestimmenden Konzentrationen oft sehr gering sind. Auf allen Ebenen muss eine qualitätsgesicherte Herangehensweise sichergestellt sein.

Grundsätzlich müssen bei Untersuchungen drei Phasen unterschieden werden:

  • Präanalytische Phase (Probengewinnung, -transport, -lagerung und Vorbereitung des analytischen Systems).
  • Analytische Phase (Aufbereitung der Probe, Messung).
  • Postanalytische Phase (Bewertung).

Besondere Bedeutung kommt der präanalytischen Phase zu. Hier werden die Grundsteine für verlässliche, reproduzierbare und interpretierbare Ergebnisse gelegt. In dieser Phase werden viele Einflussgrößen und Störfaktoren wirksam.
Als Einflussgrößen kommen ggf.z. B. in Frage Alter, Geschlecht, ethnische Zugehörigkeit, Stillzeit, Anzahl von Kindern, Ernährungsverhalten, Medikamentengebrauch, aber auch Lebensstilfaktoren wie z. B. Rauchen oder Alkohlkonsum. Veränderungen des Gehaltes des Analyten können verknüpft sein mit der Herkunft der Körperflüssigkeiten, dem Zeitpunkt der Probenahme und Umweltfaktoren (z. B. verkehrsreiche Straße). Um ihre Bedeutung abschätzen zu können, versucht man möglichst genaue Informationen zu diesen Einflussgrößen über Fragebögen zu erhalten.
Störfaktoren beeinflussen das Analysenergebnisse bei oder nach der Entnahme der biologischen Probe (siehe Kapitel Probengewinnung, -transport und -lagerung).

Auswahl des Probenmaterials

Die Wahl des Analysenmaterials muss verschiedenen, z. T. gegensätzlichen Gesichtspunkten Rechnung tragen:

  • Vor der eigentlichen Probeentnahme ist grundsätzlich zu klären, ob die analytischen Voraussetzungen für eine Untersuchung des Fremdstoffes im gewählten Untersuchungsmaterial in angemessener Qualität bestehen.
  • Der Fremdstoffgehalt des untersuchten biologischen Materials soll für den Gesamtorganismus hinsichtlich der Belastung aussagefähig sein und mit der Schwere oder dem Verlauf der gesundheitlichen Wirkungen / Beeinträchtigungen oder anderen biologischen Wirkungsparametern korrelieren.
  • Die Entnahme von biologischem Material muss für den Probanden zumutbar sein und sollte stets unter Beachtung des individuellen Nutzens der Untersuchung für den Probanden vorgenommen werden.

Bei der Wahl des Probenmaterials ist zu berücksichtigen, dass durch physikalische, chemische oder mikrobielle Vorgänge bei Probengewinnung, Transport und Lagerung Fremdstoffe bzw. deren Konzentrationen Veränderungen unterliegen können.

Empfehlungen zur Entnahme, Einsenden und Analyse von Proben

In der nachfolgenden Zusammenstellung finden Sie Hinweise zum Umgang mit Proben und zur Qualitätssicherung bei den Analysen:

Literatur zum Human-Biomonitoring

Verwendete und weiterführende Literatur:

Liste zum Download (PDF, 18KB)

Mehr zu diesem Thema

Allgemeine Informationen zum Thema

Links