Testiranje na olovo

Dostizanje analitičkih kriterija za identifikaciju izložene djece

Prirodno nastao, savitljiv, gust, plavo sivi metal – olovo koristi se kao sirovina za fosilna goriva, boje, baterije, municiju, za lemljenje, cijevi, opremu za zaštitu od zračenja i za zanatske proizvode. Ipak zbog zabrinutosti za zdravlje, vladine agencije su nametnule propise eliminisanja ili značajno smanjenje količine olova koji se dodaje benzinu, bojama, konzervama za hranu, keramici, cijevima. Iako je redukcija olova jedna od najpoznatijih javno-zdravstvenih uspješnih akcija, problem nije potpuno riješen. Olovo je ustvari štetno za razvoj mozga i nervnog sistema fetusa i djece i boje na bazi olova predstavljaju najčešći izvor izlaganja djece u SAD.

Starije zgrade, posebno prije 1978, najvjerovatnije su obojene olovo bogatim bojama, gdje milioni djece žive i imaju rizik od izlaganja. Zbog većeg postotka ljudi sa niskim socio-ekonomskim statusom , oni imaju tendencu življenja u starim zgradama, socio-ekonomski status je čest predictor mogućeg izlaganja olovu.

Nešto rijeđi izvori izlaganja još uvijek postoje, uključujući glaziranu olovom keramiku, vodeni sistemi sa olovo-zalemljenim spojevima ili olovne cijevi, olovna prašina. Nedavno je još jedan naizgled nevin izvor olova otkriven koji stavlja djecu u opasnost od trovanja: jeftine igračke i sitnice. Neki slučajevi teškog trovanja olovom javljaju se kod djece koja su progutala igračku. Djeca takođe mogu biti izložena olovo sa odjeće odraslih čiji posao ili rekreacija uključuju olovo.
Ovdje opisujemo prednosti i mane metoda za analizu krvi na olovo, kao i zašto su javo-zdravstveni napori da identificiraju djecu izloženu olova tako ozbiljni.

Javno zdravstveni problem

Olovo utiče na skoro svaki organski sistem u tijelu, ali je posebno štetan za centralni nervni sistem. Pri visokom nivou, rezultira konvulzijama, komom i čak smrću. Čak i pri niskim nivoima izloženosti, olovo može uzrokovati poteškoće u učenju i probleme ponašanja. Koji je bezbjedni nivo olova je još uvijek pitanje debata javno zdravstvenih eksperata, ali ne postoji siguran nivo olova kod mladih.
Ne samo da su životi djece i njihovih porodica izloženi lošem uticaju olova, ali i društvo plaća visoku cijenu za brigu o ovoj djeci. Ustvari, iako astma zahvata više djece , ukupni ekonomski troškovi za astmu blijede u poređenju sa onim usljed izlaganja olovu. 2002, istraživači su ispitivali uticaj zagađivača okoliša na incidencu, prevalencu, mortalitet i troškove kod Američke djece i utvrdili da su troškovi za astmu 2 milijarde dolara godišnje,dok za izlaganje olovu 34 milijarde dolara. Negativan efekat izlaganja čak i malim količinama olova na razvojni status djeteta i obrazovna dostignuća imaju značajan efekat na cijeli život djeteta vodeći ka još većem ekonomskom teretu društva.

olovo-1

 

Slika 1. Nivo olova u krvi djece. Nivo olova u krvi, ≥10 µg/dL, opada kod djece 1-5 godina u SAD. Izvor: Jones RL, Homa DM, Meyer PA, Brody DJ, et. al. Trends in blood lead levels and blood lead testing among U.S. children aged 1 to 5 years, 1988–2004. Pediatrics 2009;123(3):376–85.

Krv

Čak i nivo olova u krvi koji može dovesti do neuroloških oštećenja, ne mora dati vidljive simptome te visok nivo olova u krvi može ostati neprepoznt. Laboratorijsko testiranje krvi je jedina pouzdana metoda za identifikaciju osoba izloženim olovu. Koncentracija olova u krvi je opšte prihvaćena kao najbolja mjera kumulativnog izlaganja, jer nivo u krvi odražava i nedavni unos i pohranjeno olovo u drugim tkivima, skeletu.

Drugi mediji (pljuvačka, kosa, nokti) za mjerenje izlaganja olovu kao alternativa su problematični zbog mnogih razloga. Bilo koji medij koji se koristi kao alat za monitoring mora biti certificiran za analit koji se testira; tako da ovi alternativni mediji nisu certificirani, takođe nemaju pouzdan referentni raspon ili korelaciju analit/medij za ljudsku populaciju. Laboratorije koje analiziraju ove medije moraju imati internu kontrolu kvaliteta materijala kao i kalibracijske krivulje tako da uticaj medija neće imati bijas na analitičke rezultate. Nadalje, alternativni mediji mogu imati visok potencijal za kontaminaciju koja se ne može efektivno eliminisati. Ova kontaminacija može uticati na visok analitički bijas i dati lažno-pozitivni rezultat. Na kraju, ne postoji stručni testni program utvrđen za testiranje na olovo pljuvačke, kose i noktiju. Zbog ovoga, ovaj članak će se samo osvrnuti na mjerenje olova u krvi.

Javno zdravstveni vodič

1985, Centar za kontrolu i prevenciju bolesti (CDC) utvrdio je vrijednost ≥25 µg/dL kao povišen nivo olova u krvi kod djece i preložio eritrocitni portoporfirinski test (EPP) kao skrining test za izlaganje olovu. Ali 1991, ovaj nivo je smanjen na 10 µg/dL za djecu ispod 6 godina. Za ovaj niži nivo, EPP test nije bio više senzitivan. Tako je takođe preporučeno direktno mjerenje olova u krvi kao najbolji test za detekciju izlaganja olovu.

Analitičke metode za mjerenje olova

Danas, laboratorije primarno procjenjuju izlaganje olovu sa mjerenjem olova u krvi. Iako brojna tkiva i tečnosti takođe daju informacije o izlaganju olovu, najviše objavljenih radova je bazirana na koncentraciji olova u krvi. U krvi se olovo veže za eritrocite i potom se prvo distribuira u meka tkiva. Obzirom da olovo ima relativno dug polu-život 1-2 mjeseca, frakcija absorbiranog olova može se inkorporirati u kost i čak zube. Posljedično, koncentracija olova u krvi služi kao mjera nedavnog izlaganja, a olovo u kostima kao indicator dugotrajnog izlaganja.

U slučajevima vema velikog izlaganja, mjerenja in vivo mogu biti neophodna da bi se znalo tačno izlaganje. Koncentracija olova in vivo može se odrediti ne-invazivno, in vivo X-zrakama fluorescencija (XRF); iako XRF je još uvijek tehnika u nastajanju i dostupna samo u istraživačke svrhe. Nekoliko istraživačkih timova radi da bi razumjeli lokalizaciju olova u kosti, način hemijskog vezivanja kao i hemijsku i fiziološku distribuciju.

Laboratorije skupljaju uzorke venske krvi za procjenu olova; iako kapilarni uzorci iz prsta mogu biti jednako korisni. Nadalje, process skupljanja uzorka mora se provesti oprezno da bi se izbjegla kontaminacija. Tri najčešće tehnike se koriste za mjerenje olova u krvi: voltametrija sa anodnim ogoljavanjem (ASV), atomska absorpcija spektroskopija (AAS), i masena spektrometrija induktivno spregnute plazme (ICP-MS).

Mjerenja cink protoporfirina (ZPP) takođe se koristio za procjenu nivoa izloženosti djece olovu do 1991. Iako metoda još uvijek se upotrebljava danas za slučajeve kod kojih je nivo olova ≥25 µg/dL. U slučajevima akutnog izlaganja, iako nivo olova u krvi opada, obzirom na poluživot od 1-2 mjeseca, ZPP olovo nivo ostaje povišen cijeli poluživot eritrocita. Nivo olova mjeren ZPP ne reflektuje nedavno ili akutno izlaganje olovu i ne mjenja se brzo kad se izvor olova ukloni. ZPP mjerenje može pomoći u detekciji osoba koje su izložene olovu tokom 3-4 mjeseca; metoda nije senzitivna dovoljno za skrining test kod djece.

Iako je AAS metod zasatrio, on je specifičan i senzitivan, daje precizne laboratorijske podatke za nivo olova. Metod uključuje upotrebu atomske absorptivne spektrometije sa grafitnom peći (GFAAS) i baziran je na činjenici da će slobodni atomi absorbirati svjetlo sa frekvencama ili valnim dužinama karakterističnim za element od interesa. Mjerenjem svjetlosti absorbirane na 283.3 nm daje korisne informacije: količina svjetla absorbirana može se linerano korelirati sa koncentracijom analita. Npr. 100 µL krvi rastvoreno sa matriksom i stavljeno u grafitnu peć što je mala grafitna tuba. Kada se grafitna peć zagrije, uzorak ispari i olovo se atomizira. Iako GFAAS je precizan i tačan, može mjeriti po samo jedan element.

ICP-MS , multi-elementarna analiza povećava produktivnost laboratoriju i mnoge javno zdravstvene i privatne laboratorije koriste ovaj metod. ICM-MS daje visok stepen specifičnosti, senzitivnosti i selektivnosti kao i mogućnost da se analiziraju drugi toksični i esencijalni metali iz malog uzorka. Tehnika takođe može odrediti omjer izotopa olova u grupi uzoraka, što nije moguće sa AAS. Ovi omjeri pomažu da se utvrdi da li određeni izvor olova moguće doprinosi trovanju.

U rutinskoj kliničkoj praksi koje koriste uzorak pune krvi <100 µL (bilo venske ili kapilarne iz prsta), ICP_MS analiza daje daje adekvatan limit detekcije (često <0.5 µg/dL) koji se može dobiti sa minimalnom pripremom uzorka. Ova tehnika je bazirana na kvadripolnoj ICP-MS tehnologiji koja povezuje radio frekventnu snagu u tekući argon bogat elektronima, čineći plazmu. Pozitivni argonski joni i elektroni dominiraju u plazmi. Upotrebom raspršivača u kojem je rastvoren uzorak pune krvi, pretvara se u aerosol koji se transportuje u centralni kanal plazme gdje je temperature 6000-8000oK. ova teramalna energija atmoizira i jonizuje uzorak i joni sa argonskim gasom, ulaze u maseni spektrometar. Jednom kada uđe u maseni spektrometar, joni prolaze kroz jonsku optiku i analizirajući kvadripol prije nego dođu do površine detektora. Električni signali nastali od jona se pretvaraju u digitalnu informaciju koji označavaju intenzitet jona, a potom koncentraciju elementa.

Analitičke metode kao GFAAS i ICP-MS su dobre za rutinsko mjerenje nivoa olova u krvi <0.5 µg/dL. Međutim kako granična vrijednost za nivo olova u krvi pada, laboratorije koje žele da koriste rutinski biomonitoring moraju evaluirati pre-analitičke varijable pažljivo, eliminirajući što više moguću kontaminaciju. Upotreba epruveta, alkoholnih maramica i reagensa koje nemaju olova je esencijalno.

Testiranje olova uz pacijenta

Uvidjevši potrebu za dodavanje metoda za olovo u grupu metoda point of care (POC) – uz pacijenta, CDC je proširio razvoj prvi te vrste, portabilni instrument za olovo koji se do nedavno koristio za globalnu identifikaciju trovanjem olovom. 1997, naučnici u CDC u suradnji sa ESA Biosciences, dostavljač medicinskih analitičkih instrumenata, razvili su prvi portabilni aparat za testiranje olova u krvi, odobren za upotrebu u klinikama. LeadCare instrument koristi elektrohemiju sa malom, koloidnom zlatnom elektrodom za mjerenje količine olova u krvi sa ASV. Na početku, pomješa se 50 μL svježe, pune krvi sa reagensom. Ovaj process ometa eritrocite koje sadrže većinu olova i hemijski odvaja olovo od eritrocita. Olovo je oslobođeno u reagens u vidu dvovalentnog olova, koje je potom dostupno za detekciju na elektrodama. Nakon što se mikstura krvi i reagensa prenese na sensor i test se započne, električni potencijal uzrokuje sa se olovo veže na testnu elektrodu. Analizator pomjera olovo ka više pozitivnom potencijalu. Aparat mjeri i automatski ga pretvara u vrijednost olova u krvi koji se prikaže na analizatoru.

FDA klasificirala je ASV aparat kao umjereno kompleksan, klasifikacija koja limitira njegovu upotrebu u SAD. Ipak, poboljšanje dizajna na kraju je dovelo do puštanja uređaja 2007, CLIA. Druga generacija LeadCare II koji je brz i jednostavan system koji omogućava detekciju olova u krvi pacijenata. Sada je široko zastupljen u različitim zdravstvenim ustanovama.

S obzirom na potrebu zdravstvenih ustanova za testiranje olova, CDC finansira razvoj LeadCare II kao uređaj CLIA. Ovaj POC uređaj je doveo do promjene u testiranju krvi. Zdravstveni radnici sada mogu uraditi testove tokom jedne posjete djeteta i izbjeći nepotrebna odgađanja u detekciji, savjetovanju i liječenju slučajeva sa trovanjem sa olovom. Tamo gdje je implementiran, aparat omogućava značajan zdravstveni benefit, pomažući da se prevenira trovanje olovom.
Biti u mogućnosti da se educiraju roditelji o opasnosti olova i u isto vrijeme mogu naučiti o nivou olova kod njihove djece i biti efikasni u reduciranju izlaganja olovu. Obzirom da je trovanje olovom ustvari zdravstevno stanje životne sredine, monitoring javnog zdravstva je značajno. Izrazito je važno da laboratorije i drugi zdravstveni radnici prijave sve rezultate olova u krvi javnozdravstvenim službenicima. Mnoge države već propisuju ovo prijavljivanje i CDC je radial sa ESA da razviju program koji podržava obavezu prijavljivanja.

Cilj

1991, CDC je definisao 10 µg/dL kao nivo olova u krvi koji je zabrinjavajući koji treba hitne akcije javnog zdravstva te je SAD odjel za zdravlje i ljudske resrurse utvrdio nacionalni cilj za eliminaciju nivoa olova u krvi ≥10 µg/dL kod djece mlađe od 6 godina. Značajan progress je napravljen. Kao rezultat smanjene upotrebe olova u komercijalnim produktima i javno zdravstvenim naporima u edukaciji javnosti o opasnostima izlaganja olovu, podaci NHANES National Health and Nutrition Examination Survey , broj djece od 1-5 godina sa nivoom olova u krvi ≥10 µg/dL pao sa 8.6% tokom 1988-1991 na 1.4% tokom 1999-2004.
NHANES, istraživanje zdravlje ne-institucionaliziranog stanovništva takođe govori u prilog da nivo olova u krvi nastavlja opadati od 1976 (Slika 1). NHANES podaci iz 2007-2008 , prosječno 1.2% od 817 djece koji su testirani imaju nivo olova u krvi testirano ≥10 µg/dL. Od ove djece 100% u grupi od 1-5 godina imali su detektabilne vrijednosti olova, definisane kao 0.25 µg/dL limit detekcije. Za NHANES 2007-2008 istraživački period, srednja vrijednost za djecu od 1-5 godina je bio 1.24 µg/dL, u poređenju sa 1.57 µg/dL za period od 2003–2008 .

Iako nivo olova u krvi u SAD kod djece stalno opada, laboranti će morati nastaviti da evaluiraju analitičke metode i instrumente koji će im omogućiti najbolji monitoring populacije. Obzirom da je izlaganje olovu kao olovnom benzinu i bojama smanjen, izlaganje igračkama i drugim proizvodima je postao razlog za zabrinutost. Ovi novi izvori izloženosti naglašavaju potrebu za laborante da obezbjede analitičke metode sposobne za detekciju niskog nivoa olova u krvi id a se može testirati krv u netradicionalnom okruženju, kao npr ambulantama, kućnim posjetama ili vani. Napori u identifikaciji aficirane djece i eliminacija olova će zahtjevati stalne inovacije i prisustvo i javno zdravstvenih radnika i laboratorijskih profesionalaca.

REFERENCE

1. Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR). Toxicological Profile for Lead. Atlanta: ATSDR; 1999.
2. Centers for Disease Control and Prevention, Advisory Committee on Childhood Lead Poisoning Prevention (ACCLPP). Recommendations for blood lead screening of young children enrolled in Medicaid: Targeting a group at high risk. MMWR Recomm Rep. 2000;49(RR-14):1–13.
3. Centers for Disease Control and Prevention. Recommendations for blood lead screening of medicaid-eligible children aged 1–5 years: An updated approach to targeting a group at high risk. MMWR 2009; 58(RR09);1–11.
4. Centers for Disease Control and Prevention. Childhood lead poisoning prevention program. Available online. Accessed December 9, 2009.
5. Centers for Disease Control and Prevention. Blood Lead Levels—United States, 1999–2002. MMWR 2005; 54(20):513–516.
6. Nordberg G, Fowler B, Nordberg M, and Friberg L, Eds. Handbook on the toxicology of metals. Philadelphia: Elsevier; 2007.
7. Jones RL, Homa DM, Meyer PA, Brody DJ, et al. Trends in blood lead levels and blood lead testing among U.S. children aged 1 to 5 years, 1988–2004. Pediatrics 2009;123(3):376–85.
8. Landrigan PJ, Schechter CB, Lipton JM, Fahs MC, et al. Environmental pollutants and disease in American children: Estimates of morbidity, mortality, and cost for lead poisoning , asthma, cancer and developmental disabilities. Environ Health Perspect 2002;110(7):721–728.
9. U.S. Department of Health and Human Services. Healthy People 2010 (conference edition, 2 volumes). Washington, DC: U.S. Department of Health and Human Services; 2000. Available online. Accessed December 9, 2009.
10. U.S. Department of Health and Human Services, Centers for Disease Control and Prevention. The Fourth National Report on Human Exposure to Environmental Chemicals. Available online. Accessed December 9, 2009.

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*