Cytogenetische biomonitoring

In de afgelopen 40 jaar hebben talrijke studies de mogelijke link tussen extreem lagefrequente elektrische en magnetische velden (ELF-EMV) en gezondheid onderzocht. Korte termijn – hoge intensiteit blootstelling werd grondig bestudeerd bij menselijke vrijwilligers en bij dieren. De waargenomen effecten komen niet voor onder bepaalde drempelwaarden en kunnen worden vermeden door te voldoen aan geschikte basisbeperkingen voor de in het lichaam geïnduceerde elektrische velden.

Er rijzen ​​vragen over lange termijn – lage intensiteit blootstelling. ELF-MV worden door IARC geclassificeerd als “mogelijk carcinogeen voor de mens” op basis van epidemiologisch bewijs dat duidt op een verhoogd risico op leukemie bij kinderen. Andere studies richten zich op de mogelijke rol van 50 Hz EMV bij de ontwikkeling van kanker, de ziekte van Alzheimer en andere ziektes. De studies zijn echter niet doorslaggevend en verder onderzoek is nodig.

Daarom is het belangrijk om de biologische gevolgen te bepalen bij typisch blootgestelde groepen, zoals aan EMV blootgestelde werknemers. Een cytogenetisch biomonitoringonderzoek is nuttig om na te gaan of ELF-EMV al dan niet genetische schade kan veroorzaken.

Wat is een cytogenetische biomonitoringstudie en hoe zou dit kunnen helpen bij het begrijpen van de gezondheidseffecten van elektromagnetische velden? Het hier volgende overzicht geeft weer hoe een cytogenetisch monitoringonderzoek wordt uitgevoerd en hoe het moet worden geïnterpreteerd.

Human Biomonitoring wordt gedefinieerd als “monitoringactiviteiten bij mensen, met behulp van biomerkers die focussen op omgevingsblootstellingen, ziekten en / of aandoeningen en genetische gevoeligheid, en hun mogelijke relaties” (vertaald uit het Engels, http://www.eu-humanbiomonitoring.org/).

Een biomerker, of biologische merker, is iets dat in het menselijk lichaam kan worden gemeten. Het is bijvoorbeeld van belang de blootstelling aan toxische stoffen uit de omgeving te evalueren door hun aanwezigheid in bloed of urine te meten. Er zijn verschillende categorieën biomerkers (Verschaeve et al, 2015):

• Blootstellingsbiomerkers: het zijn vroege effectmerkers. Ze tonen de aanwezigheid van iets dat kan aanleiding geven tot ziekte of beschadiging maar nog niet in zoverre tot uiting gekomen is, b.v. verhoogde kwikwaarden in het bloed als gevolg van overmatige blootstelling aan dit metaal of benzeenmetabolieten in de urine als gevolg van verkeersgerelateerde vervuiling.
• Effectbiomerkers: ze tonen een biologisch effect dat kan worden geassocieerd met een vastgestelde of mogelijke ziekte of met voorlopers van ziekte, b.v. de concentratie van beta-microglobuline in urine of cystatine C in serum als merkers voor nierinsufficiëntie.
• Biomerkers voor vatbaarheid/ gevoeligheid: het zijn indicatoren voor aangeboren of verworven vatbaarheden voor bepaalde agentia en voor de ontwikkeling van bepaalde ziekten, b.v. variaties van bepaalde genen die geassocieerd zijn met borstkanker.

Een cytogenetisch biomonitoring-onderzoek gericht op het detecteren van veranderingen in het genetisch materiaal (chromosomen) van de cellen.

Dit is van belang omdat er een verband is gelegd tussen waargenomen genetische schade in menselijke cellen en een verhoogd risico op kanker. Figuur 1 toont de opeenvolging van gebeurtenissen die de blootstelling aan een genotoxisch middel koppelen aan de ontwikkeling van een ziekte.

Figuur 1 – Van genetische schade in cellen tot een verhoogd risico op kanker: doorlopen stappen

De verhoogde frequentie van structurele chromosoomaberraties wordt beschouwd als een biomerker voor zowel blootstelling als effect.

Er zijn veel testen beschikbaar om de effecten van een agent op cellen te controleren. Hier zijn enkele van de belangrijkste: de micronucleus- / cytoomtest en de komeettest.

Menselijke lymfocyten zijn een bruikbaar en gemakkelijk toegankelijk materiaal voor het bepalen van de grootte en / of het cumulatieve effect van blootstelling aan genotoxische middelen. Andere cellen, bijvoorbeeld geëxfolieerde buccale cellen, worden tegenwoordig soms ook gebruikt.

In tegenstelling tot biomonitoring waarbij alleen specifieke merkers worden overwogen (bijvoorbeeld zware metalen), integreren cytogenetische biomonitoringstudies blootstellingen aan alle (genotoxische) agentia. Ze kunnen worden uitgevoerd op mensen die worden blootgesteld aan gelijk welke risicoagens, inclusief elektromagnetische velden, om te bepalen of er al dan niet agentia in het milieu of op de werkplek aanwezig zijn die genetische schade kunnen aanrichten in de onderzochte menselijke cellen.

Een verhoogde frequentie aan genetische beschadiging in cellen van een blootgestelde versus een niet-blootgestelde controlepopulatie betekent dat er een abnormale hoge blootstelling aan een agens (agentia) was dat in staat was om het erfelijke materiaal te beschadigen en derhalve potentieel in staat was om kanker en andere verwante ziekten te induceren. Een tekortkoming van een cytogenetische biomonitoringstudie is dat een verhoogde frequentie aan genetische schade niet direct gekoppeld kan worden aan een wel gedefinieerde agens (agentia). Het is vooral interessant als een ‘eerste lijns’ onderzoek, om snel en globaal de omgeving van de woningen en de werkplek te testen.

Laten we eens kijken hoe dergelijke studies moeten worden uitgevoerd om bruikbare resultaten te bieden.

In (cytogenetische) biomonitoringstudies worden twee verschillende populaties vergeleken (bijvoorbeeld aan straling blootgestelde subjecten versus niet-bestraalde controles, etc.). De selectie van de testpersonen is zeer cruciaal. Het moet zorgvuldig worden gedaan om confounders zo veel mogelijk te voorkomen (figuur 2). Confounders zijn andere agentia of kenmerken / gewoonten van mensen die ook de frequenties van chromosomale beschadigingen kunnen verhogen. Ze kunnen daarom de testresultaten beïnvloeden. Om confounders te vermijden, moeten beide populaties zo identiek mogelijk zijn met betrekking tot hun leeftijdsverdeling, geslacht, rookgewoonten, drugsgebruik of drinkgedrag, hun sociale status, hun afkomst en medische geschiedenis (bijv. Recente diagnostische bestralingen, medicijnen , virale infecties).

Het verzamelen van monsters van vrijwilligers moet dus het best worden begeleid door zorgvuldig opgestelde interviews of vragenlijsten die deze factoren in overweging nemen.

De bestudeerde populaties moeten bovendien groot genoeg zijn en het aantal onderzochte (bloed) cellen moet ook groot genoeg zijn om voldoende statistische power te verkrijgen.

Figuur 2 – Confounders in cytogenetische biomonitoring

Het interpreteren van dergelijke onderzoeken is lastig en vereist een vergelijking met een gematchte controlegroep, zoals hierboven beschreven. Bovendien zijn de resultaten vooral interpreteerbaar op groepsniveau en niet op individueel niveau, omdat er geen limietbesluitwaarden voor kanker of andere ziekten zijn gedefinieerd. Bij onverwacht hoge genetische schade bij een bepaald individu moet een verdere analyse worden uitgevoerd om de oorzaak hiervan te achterhalen.

Bij het interpreteren van de resultaten wordt een beslissingsboom toegepast (figuur 3)

Figuur 3 – Beslissingsboom in cytogenetische biomonitoring

Indien effecten op groepsniveau worden waargenomen, moeten een aantal maatregelen worden overwogen om het blootstellingsniveau te verlagen. Bij beroepsmatige blootstelling dienen er betere arbeidsomstandigheden te worden gecreëerd door maatregelen te nemen om de blootstelling aan mutagenen / carcinogenen in de werkomgeving te verminderen.

Omdat de resultaten voornamelijk op groepsniveau worden geïnterpreteerd, kunnen cytogenetische biomonitoringstudies niet worden gebruikt om werknemers te selecteren en de meer gevoelige individuen uit te sluiten.

Het enige doel van cytogenetische biomonitoring is wetenschappelijk gezien de bescherming van de gezondheid van mensen. Het moet worden gezien als een hulpmiddel voor de biosurveillance van carcinogene risico’s die verband houden met het milieu en de werkplek.

• Zie informatie over onderzoeksmethode in PDF (903 Ko)
• Verschaeve, L. (2015). Genetic toxicology: tests and applications. Antwerpen, Belgium: University Press Antwerp.

• Eén studie volstaat niet