TOKSİKOLOJİK AÇIDAN RİSK DEĞERLENDİRİLMESİ

Doz-cevap ilişkisinin Belirlenmesi

Bir ajanın toksik etki oluşturma potansiyelinin dozuyla ilişkisi

Riskin ihmal edilebilme veya oluşmama derecesinin toksik ajanın ne kadarına maruziyet sonucu gerçekleşebileceğinin tahmini

Bir kimyasala maruziyet ile toksik etki veya hastalığın oluşma derecesi arasındaki ilişki

Doz-cevap ilişkisi

Maruz kalınan ajan

Ajanın organizmada oluşturduğu cevap

Kullanılan deneysel model

Herhangi bir advers etkiye yol açma ihtimali olan en düşük dozun belirlenmesi

Doz-cevap analizi

• Bir maddenin farklı dozlarına karşı alınan cevapların ölçülmesi ile toksisitenin belirlenmesi

• Lab hayvanları kullanılmakta

• Fare ve sıçanlar benzer fizyolojiye ve kolay üretilebilme koşullarına sahip olduklarından tercih sebebi

• Bir doz-cevap eğrisi çıkartılır.

Doz-cevap eğrisi

• Doz-cevap eğrisi yüksek dozların etkilerini tahmin etmeyi sağlar.

• Eğriyi daha yüksek dozlara uyarlayarak bir maddenin insanlara hangi dozlarda toksik olabileceğini öngörürüz.

• Genellikle, cevap doz ile artar.

Fakat her zaman lineer bir artış olmayabilir.

Endokrin bozukluğa yol açan ajanlarda (DDT, PCB) cevap ta azalma görülebilir.

Toksisiteyi etkileyen faktörler

• Herkes eşit değildir.

• Bir toksik maddeye duyulan hassasiyet cinsiyet, yaş ve vücut ağırlığı ile bile değişebilir.

• Genellikle bebekler ve yaşlılar ayrıca sağlığı kötü durumda olanlar daha hassaslardır.

• Maruziyetin tipi;

• akut = kısa sürede yüksek maruziyet

• kronik = uzun zamana yayılan düşük miktarlarda maruziyet

Doz-cevap ilişkisinin değerlendirilmesi

Tüm çalışmalar göz önüne alınarak test edilmiş tüm doz aralıklarından veri sağlanması

Elde edilmiş verilerden hareketle insanlarda advers etkinin gerçekleşebileceği doz aralığının belirlenmesi

1. Basamak

Mevcut bilimsel veriler toksik etki veya cevabın tipinin veya ajanın etki şeklini belirlemeye yönelik olarak değerlendirilirler.

2. Basamak

Buradan elde edilen ajana ait etki şekline göre insanlara uyarlama yapabilmek için DOĞRUSAL OLMAYAN veya DOĞRUSAL doz-cevap değerlendirmesi uygulanır.

Doğrusal Olmayan (Non-lineer) doz-cevap değerlendirmesi

Eşik değerin belirlenmesi

Maruziyetin hiç olmadığı dereceden organizmada toksik etkinin oluşmadığı dereceye kadar değerlendirme

Ajana ait çalışmalardan elde edilen bir EŞİK değeri söz konusu ise

Doğrunun eğimi sıfırdır (Sıfırıncı dozda)

Hiç bir Advers Etkinin Gözlenmediği Düzey(NOAEL)

NOAEL= Herhangi bir advers etkinin görülmediği en yüksek düzey

LOAEL= Advers etkinin görüldüğü en düşük düzey

Referans Doz

Nonkarsinojenik etkiler yani eşik etkili bileşikler için Referans Doz (RfD) kullanılır.

RfD; ‘toplumdaki çocuk, yaşlı gibi en hassas alt popülasyonlar dahil insanların yaşamları süresince alındığında herhangi bir toksik etki göstermeyeceği varsayılan günlük doz’ dur.

EPA (Environmental Protection Agency), RfD terimini ‘kabul edilebilir’, ‘güvenli’ gibi önyargılı terimlerin kullanımın önlemek için ortaya koymuştur.

Referans Doz (RfD)

Yaşam boyu tüketilen bir ajanın hiçbir sağlık sorunu oluşturmadığı kabul edilebilir günlük maruziyet miktarı

Belirsizlik Faktörü (UF)

RfD = NOAEL (veya LOAEL) / Belirsizlik Faktörleri (UF’ler) x Modifiye Edici Faktör(MF)

mg/kg/gün

Modifiye edici faktör(MF): belirli kimyasallar için özel olarak yapılan çalışmalar sonucu belirlenmiş değerler(0,1-10)

Belirsizlik Faktörleri

İnsan popülasyonunda bireyler arasındaki farklılıklar (10x)

Hayvanlardan elde edilen verilerin uyarlanabilmesi için (10x)

Ajana ait az sayıda kronik çalışmanın olması (10x) (kronik çalışma yerine subkronk,vs. var ise)

NOAEL değeri yerine LOAEL değerine ulaşılabilmiş olması (10x)

RfD= NOAEL/ UF(1)xUF(2)x…..

İzin verilen Günlük Alım (ADI)

Kabul edilebilir kronik maruziyet düzeyleri

Yaşam süresi boyunca tüketim sonucu hiçbir advers etkinin gözlenmediği kabul edilebilir düzey

Güvenlik faktörü

mg/kg

ADI= NOAEL/Güvenlik Faktörü

Güvenlik faktörü:

türler arası farklılıklar için 10

bireyler arası farklılıklar için 10

her ikisi de söz konusu ise 10x10=100 alınmalıdır.

Doğrusal Doz-Cevap Değerlendirmesi

Çalışmalardan elde edilen EŞİK DEĞER yok

Karsinojenik etkili maddeler 

Doğrunun eğimi= Eğim faktörü

Doğru üzerindeki maruziyet düzeyleri ve kanser riski arasındaki ilişki

Eğim Faktörü

«Eğim Faktörü doz ve cevap arasındaki ilişkiyi tanımlayan toksisite değeridir»

veya

«Bir bireyin ortalama 70 yıllık ömrü boyunca bir kimyasala maruziyeti sonucu kanser oluşturacağı tahmin edilen üst sınırı temsil eder»

Kanser Riski= Maruziyet x Eğim Faktörü

Her bir doza ait risk belirlenebilir.

Riskin birimi (mg/kg/gün)-1

Karsinojen risk değerlendirmesi

İnsanlarda karsinojenik etki oluşturanlar

İnsanda karsinojenik etki oluşturabilecek ajanlar

Karsinojenik etki potansiyeli olduğuna dair kanıt olan ajanlar

Karsinojenik potansiyeli değerlendirebilmek için yetersiz veriye sahip olan ajanlar

İnsanlarda karsinojenite oluşturmayan ajanlar

Maruziyetin Değerlendirilmesi

Maruziyet toksisitenin ana bileşenidir.

Maruziyetin değerlendirilmesi maruziyetin oluştuğu popülasyonu detaylı incelemeyi ayrıca maruziyeti her anlamda belirlemeyi içeren bir süreçtir.

Maruziyetin değerlendirilebilmesi için öncelikli olarak maruz kalmış popülasyonlar belirlenmeli, bu popülasyonların içinde bulunduğu çevre,popülasyonların aktiviteleri ve özellikle hassasiyet noktaları belirlenmelidir.

Maruziyetin değerlendirilmesi basamağında;

İnsanların kirleticiye ne kadar, ne süre ile maruz kaldığı

Kaç kişinin maruz kaldığı

Kirleticinin ne olduğu ve hangi kaynaktan alındığı ve başka etkileşimlerin olup olmadığı

Maruziyetin Değerlendirilmesi Basamağında Neler Yapılmaktadır?

Maruziyetin olduğu çevre ve insanlardan veri toplanır.

Maruz kalınan madde belirlenir.

Maruziyet kaynağına nasıl maruz kalındığına dair model oluşturulur (veya mevcut veriler kullanılır.)

Maruziyet kaynakları tamamıyla belirlenir.

Maruziyet popülasyonuna ait herhangi bir farklılık/özellik varsa bulunur.

Maruziyetin Değerlendirmesinin Basamakları

1) Maruziyetin özelliklerinin belirlenmesi

2) Tüm maruziyet yolaklarının tanımlanması

3) Maruziyetin kantitatif tayini

Maruziyetin Özelliklerinin Belirlenmesi

Maruziyetin sebepleri nelerdir?

Hangi koşullarda hangi derecelerde maruziyet oluşmaktadır?

Akla gelebilecek maruziyet durumları için tüm şartlar nelerdir?

Maruz kalan popülasyonun özellikleri nelerdir?

Maruziyet Yolakları

Yer altı sularında kirlilikler: içme yoluyla(oral); dermal maruziyet; banyo yapma yoluyla; uçucu organik bileşiklerin inhalasyonu (duş alma esnasında)

Yüzey sularında kirlilikler: kaza yolu ile içme veya kirliliklerin dermal yolla absorbe edilmesi.

Gıdalardaki kirlilikler: balık, sebzeler, kirli toprakta yetişen meyvelerin yenmesi

Topraklarda kirlilikler: toprakta oynayan çocuklarca bu kirliliklerin oral veya dermal yolla absorbe edilmesi

Endüstriden kaynaklanan kazai kirlilikler: işçiler veya yakında yaşayanlarca inhale edilmeleri

Anne sütünün kontamine olması: yüksek derecede toksik lipofilik kirliliklere maruz kalmış annelerin çocuklarını emzirmeleri ile

Maruz kalınan maddenin nereden kaynak aldığı/ nereden salındığı

Maddeye nerede maruz kalındığı (maruziyet noktası)

Maddeye hangi yolla maruz kalındığı önem taşımaktadır.

Maruziyetin Kantitatif Tayini

Karsinojenik olmayanlar için:

Kronik Günlük Alım (CDI)

Karsinojenik olanlar için ise

Tüm yaşam boyu ortalama günlük doz (LADD)

Karsinojenik Olmayan Durumlarda Maruziyetin Kantitatif Tayini

Kronik günlük alım (CDI)

Günlük alım (DI) : DI (mg/kg-gün) = Konsantrasyon (mg/ hacim ) * Alım ( hacim/gün ) vücut ağırlığı(kg)

CDI = Kronik maruziyette temas sıklığı ve süresinin hesaba katılmasıyla günlük alımdan elde edilen değer (non-karsinojenik etkene ne süre ile maruz kalındıysa)

CDI = C x [ (CR) x (EFD)

BWxAT

CDI- Kronik Günlük Alım

C- kimyasal konsantrasyonu

mg/L

CR- temas oranı veya IR alım oranı

L/gün

EFD- maruziyet faktörü(yılda kaç gün)

ve süresi (kaç yıl boyunca)

BW- vücut ağırlığı (kg)

AT- zamanın ortalaması(maruz kalınan yıl*365 gün)

Örnek Problem

İçme suyuna eşit oranda su kaynakları ile maruz kalındığı düşünülen toluene ait kronik günlük alımı hesaplayınız.

Temas (Alım) oranı(tüm maruziyet yolakları ile alım oranı)= 2.0 L/gün

İzin verilen içme suyu konsantrasyonu (maksimum kirlilik seviyesi, MCL) 0.005 mg/L

Maruziyet süresi:70 yıl Maruziyet faktörü 365 gün/yıl

CDI= (0.005 mg*L-1)(2.0 L* gün -1)(365 gün * yıl -1)(70 yıl )

(70 kg)(70 yıl)(365 gün*yıl-1)

= 1.43 * 10-4mg*kg-1*gün-1

Yaşam boyu ortalama günlük doz (LADD):

LADD= kimyasalın kirlilik oranı x temas oranıx maruziyetin süresi

vücut ağırlığı x yaşam süresi

LADD= Günlük alımın 70 yıllık ömre ait ortalamasının alınması

LADD hesaplanması örneği

Dioksin ile kontamine olmuş balıklarla beslenen popülasyon için dioksine ait yaşam boyu ortalama günlük doz nasıl hesaplanır?

Balıklarda maksimum dioksin konsantrasyonu= 3x10-9 mg /g balık

Günlük temas oranı (oral alım oranı)= 1,2 g balık/gün

Bu verilerden hareketle LADD hesaplanırsa:

3x10 -9 mg dioksin/g balık x 1,2 g balık/gün x 365 gün/ yıl x 70 yıl/yaşam süresi

70 kg vücut ağırlığı x 70 yıl/yaşam süresi x 365 gün/yıl

LADD= 5.14 x 10-11 mg/kg/gün

Riskin Karakterizasyonu

Hem ekolojik hem insan sağlığına ait risk değerlendirmesinin birleştirici ve önemli bir bileşeni

• Bu basamakta risk değerlendirmesinin tüm bir sentezi gerçekleştirilerek sonuca varılır.

• Varılan nokta açıklayıcı ve tamamlanmış olmalı ve risk yönetimini desteklemelidir.

• Sağlığa ait risk değerlendirmesinde risk karakterizasyonu NAS (National Academy of Sciences’) tarafından 1983 yılında riskin özelliklerinin ve boyutunun belirsizlik faktörlerine bağlı olarak tanımlanması olarak belirtilmiştir.

• Risk karakterizasyonu risk değerlendiricisinin yargısını riskin tüm özelliklerini, nasıl değerlendirildiğini, belirsizlikleri koruyarak özetler.

• Pratikte her bir risk değerlendirmesi basamağının kendi içinde ayrı ayrı risk karakterizasyonu vardır. Tüm bu karakterizasyonlar bulgular, yaklaşımlar, sınırlılıklar ve belirsizlikler ışığında toplanarak bütünleyici bir risk karakterizasyonu gerçekleştirilir.

• Sonuç olarak risk karakterizasyonu hem ayrı ayrı risk karakterizasyonlarını hem de bunları bütünleştiren bir analize sahiptir.

a) Risk karakterizasyonunun potansiyel kullanıcılarının risk değerlendirmesinin başında belirlenmesi

b) Risk değerlendirmesinde verilmesi gereken kararların öncelikli olarak belirlenmesi

c) Risk değerlendirmesinin içeriğinin alınabilecek kararlar doğrultusunda olması (risk karakterizasyonunun teknik içeriği ve tahmini risklerin en geniş boyutuyla yer alması)

d) Risk değerlendiricileri ve kullanıcıları arasında diyalog kurulması

e) Risk karakterizasyonunun etkinliğini arttırmak için araştırmalar ve yaklaşımlar geliştirilmesi (AIHC, 1992).

Belirli maruziyetlerden kaynaklı advers sağlıksal ve ekolojik etkilerin oluşabilme olasılıklarını, boyutlarını, kanıtların sağlamlığını değerlendirme ve organize etme işlemi

(NAS, 1996)

EPA(1998) Ekolojik Risk Değerlendirmesi Raporu

• Problemin Formülasyonu: ilk aşamada, değerlendirmenin son noktalarının seçilmesi, uygun model dizaynı, analiz planının oluşturulması bu aşamada yapılır.

• Analiz: Etkene maruziyetin değerlendirilmesi ve etkene maruiyet seviyeleri ile oluşan etkiler arasındaki ilişkinin belirlenmesi

• Risk karakterizasyonu: ekolojik risklerin tahmin edilmesi, riske ait yapılayacak tahminlere ait güven aralığının tartışılması, riske ait tahminlerin kanıtlarla desteklenmesi, ve yorumlanması

Risk Değerlendirmesi ve Risk Karakterizasyonu

Risk değerlendirmesi pek çok basamaktan oluşan bir işlemler bütünüdür.

Risk karakterizasyonu ise risk değerlendirme işleminin en son noktasındaki basamaktır.

Ekolojik ve İnsan Sağlığına ait Risk Değerlendirmesinde riskin Karakterizasyonu

Risk karakterizasyonu ekolojik risk değerlendirmesinin tamamlayıcı unsuru, insan sağlığına ait risk değerlendirmesinin ise son basamağını oluşturmaktadır.

Ekolojik risk değerlendirmesinde risk karakterizasyonu tahmin edilen riskin gerçekleşmesi durumunda çevrede ne gibi değişiklikler ve gözlemler oluşacağını

belirlerken, insan sağlığına ait risk karakterizasyonunda benzer tehlikeler ve aktiviteler de ilişkili olarak değerlendirilmektedir.

Risk Karakterizasyonunun Prensipleri

• Saydamlık, Açıklık, Tutarlılık ve Kabul edilebilirlik prensiplerine uygun bir şekilde risk karakterizasyonu gerçekleştirilmelidir.

İyi bir Risk Karakterizasyonunun Kriterleri

Saydamlık: Risk değerlendirme işlemindeki apaçıklık

Yapılması Gerekenler

Değerlendirme yaklaşımının, varsayımların, uyarlamaların ve model kullanımlarının tanımlanması

Mantıklı alternatif yaklaşımları belirlenmesi

Verilerle ilgili Eksikliklerin belirlenmesi

Belirsizliklerin belirlenmesi

Değerlendirmenin gücününün tanımlanması

Açıklık: Değerlendirmenin her koşulda anlaşılır olması

Yapılması Gerekenler

İfadeler kısa ve öz olmalı

Açık bir dil kullanılmalı

Teknik terimlerden uzak durulmalı

Kolay anlaşılır araçlarla anlatım seçilmeli

Tutarlılık: Tüm risk değerlendirmelerinin sonuçları diğer EPA etkinlikleri ile uyumlu bir şekilde olmalıdır.

Yapılması Gerekenler

Statüler ve yönetmelikler takip edilmeli

Benzer risklerin içeriğine konmalı

Harcanan eforun seviyesi tanımlanmalı

Emsalleri ile yeniden gözden geçirilmeli

Kabul edilebilirlik: Risk değerlendirmesi güvenilir yargılamalara dayandırılmalıdır.

Yapılması Gerekenler

Emsalleri ile yeniden gözden geçirilmeli

En iyi bilimsel veriler kullanılmalı

İyi bir muhakeme yapılmalı

Mantıklı alternatifler kullanılmalı

Risk Karakterizasyonunun tipleri

1- Özgün, geniş çaplı kararlar ve risk karakterizasyonları: Büyük çevreleri ve çok sayıda insanı içine alan tek zamanlı ve oldukça uzun zaman sürebilen risk karakterizasyonlarıdır.

2-Rutin, küçük çaplı kararlar ve risk karakterizasyonları: Küçük bir coğrafi alanı ve az sayıda insanı içine alan önceden yapılmış olanlara benzer karakterizasyonlardır. Küçük tesislerdeki havayolu kısıtlamaları gibi.

3-Tekrarlanan, geniş çaplı kararlar ve risk karakterizasyonları: Büyük coğrafi bölgeleri ve çok sayıda insanı kapsar fakat daha önce yapıca benzer olanlar için yapılmış çalışmalara dayanarak risk değerlendirmelerini destekleyen tarzda karakterizasyonlardır.

4- Genel tehlikeler ve doz-cevap ile ilişkili kararlar ve risk karakterizasyonları: Yukarıda yazılı tipik risk karakterizasyonlarını destekler nitelikte belli bir kimyasala veya yapıya özgü riskin karakterizasyonundan bir basamağın eksiltilmiş hali olarak karşımıza çıkarlar.

Risk Karakterizasyonuna ait sorular

1- X kimyasalına maruziyet sonucunda toplumda kanser insidansında artış gözlenme olasılığı nedir?

2- Bir bireyin Y ilacını kullanımı durumunda hepatotoksisite oluşma olasılığı nedir?

«TOKSİKOLOJİ»

Risk Karakterizasyonunun Hesaplanması

Düşük Dozda Kanser Riski

Risk = Alım x Eğim Faktörü

Yüksek Karsinojenik Risk için (Risk>0.01)

Risk = 1- üsse ait sayı[-(Alım)x(Eğim Faktörü)]

Karsinojenik olmayan maddeler için Tehlike indeksi= Alım/RfD(Referans doz)

Örnek Problem

İçme suyuna eşit oranda su kaynakları ile maruz kalındığı düşünülen benzene ait kronik günlük alımı hesaplayınız.

• Temas oranı(tüm maruziyet yolakları ile alım oranı)= 2.0 L/gün

• İzin verilen içme suyu konsantrasyonu (maksimum kirlilik seviyesi, MCL) 0.005 mg/L

• CDI= (0.005 mg*L-1)(2.0 L* gün -1)(365 gün * yıl -1)(70 yıl )

(70 kg)(70 yıl)(365 gün*yıl-1)

• = 1.43 * 10-4mg*kg-1*gün-1

• Risk= Alım*Eğim Faktörü (Eğim faktörü benzen=0,029 mg/kg/gün)

• Risk = 4,06x10-6

• Bu denklemden elde edilen veri yaşam boyu gözlemlenen risk olmakla birlikte belli bir popülasyonda kanser riskinin hesaplanması o popülasyondaki insan sayısı ile riskin çarpımı sonucu elde edilir.

Popülasyonda 1.000.000 insan varsa=1x106 insan için

1x106 *4,06x10 -6 = 4 kişi

• Risk karakterizasyonunda her kimyasala ait maruziyet yolaklarının toplamına göre ayrı ayrı risk belirlenir.

• Eğer bir kimyasal karışımı varsa her kimyasal için ayrı ayrı belirlenen risk toplanır.

• Günümüzde EPA karsinojenler için kabul edilebilir yaşam boyu kanser riskini 10 -4 ile 10 -

6 arasında belirlerken, karsinojen olmayanlar için ise tehlike indeksi 1’den küçük olmalıdır.

BİYOMARKERLAR

• Toksisitenin belirlenmesi, doz-cevap ilişkisi, maruziyetin tayini ve riskin karakterizasyonu olarak birbirini takip eden 4 basamaktan oluşan risk değerlendirmesinde, karakterizasyonun tam olarak yapılabilmesinde kullanılabilecek en değerli verilerdir.

Toksik maddelere maruziyetle ilgili riskin değerlendirilmesinde karşılaşılan iki sorun,

• Maruziyet düzeyinin belirlenmesi

• Oluşan biyolojik etkilerin izlenmesidir.

• Maruz kalmanın yaratabileceği sağlık risklerinin

• Biyolojik olarak etkili dozların

bir ölçütü

• Olası biyolojik etkiler için erken bir gösterge olarak

• Bireyler arasında duyarlılığın tanımlanmasında

Kullanımdaki temel hedefler

• Klinikte hastalığın tanısı

• Tedavi etkinliğini belirleme

• Toksisite mekanizmalarına açıklık getirme

• Erken basamakta zararlı etkiyi belirleme

• Maruziyeti önleme ve izleme dolayısıyla olası ciddi riskleri önceden saptayarak engelleme sayılabilir

• Kimyasal bileşiğin kendisi

• metaboliti

• ara ürünler

• proteinler ve enzimler

Ölçümler

• pek çok doku, organ ve vücut sıvısında gerçekleştirilebilir.

• Bunlar arasında kan, idrar, saç örneği, karaciğer, akciğer, böbrek, beyin v.s. olabilir.

Biyomarkerlar 3 e ayrılır:

(I) Maruziyetin biyomarkerleri

(II) Etkinin biyomarkerleri

(III) Duyarlılığın biyomarkerleri

Biyomarkerların istenen özellikleri

• Spesifiklik,

• kolay uygulanabilirlik,

• ucuzluk,

• Hassaslık (nanogram ve pikogram düzeyinde ölçüm yapılabilmesi)

• tekrarlanabilirlik.

I) Maruziyetin biyomarkerleri

• Mutajenik ve karsinojenik kimyasallar

• Maruziyetin biyomarkerleri kimyasal maddenin, metabolitlerinin ya da biyolojik molekülle etkileşim sonucu oluşan reaksiyon ürünlerinin vücut sıvılarında veya dokularında ölçülmesi esasına dayanır.

1. İnternal doz Biyomarkerleri

2. Etkin doz Biyomarkerleri

a- İnternal Doz Biyomarkerleri

Bir bileşiğe maruz kalındığında bileşiğin ya da metabolitlerinin vücut sıvılarında ölçülmesi esasına dayanır.

• Çok düşük düzeydeki metabolitleri bile ölçebilecek çok gelişmiş teknikler günümüzde kullanılmaktadır.

• Bu çalışmalarda en büyük önem maruziyetin, potansiyel göstergesi olarak glutatyon konjugasyonu sonucu oluşan metabolitler.

• GSH konjugasyonunun son ürünü olan merkaptürik asit gibi spesifik metabolitlerin ölçümü internal doz için daha iyi bir biyomarkerdür,

b- Etkin Doz Biyomarkerleri

• Kimyasal bileşiğin kendisinin ya da metabolitlerinin belirli bir hedef yapıyla etkileştiklerinde oluşan değişimleri ifade etmektedir.

• Bu alandaki çalışmalar daha çok genotoksik kimyasallar üzerinedir.

• Burada, vücut doku ve sıvılarında katımlar ve spesifik metabolik ürünler ölçülmektedir.

• Örneğin, kandaki protein ve DNA katımları, endüstride yaygın olarak kullanılan etilen oksit gibi reaktif alkilleyici ajanlara karşı DNA'daki etkilerin göstergeleri olarak kullanılabilir.

• DNA katımları dokularda, kan hücrelerinde ve fraksiyonlarında ve idrarda tespit edilebilir.

• Bu tip katımlar gaz kromotografisi, yüksek performanslı sıvı kromotografisi (HPLC) + kütle spektrometrisi veya HPLC + florometrik tayinler gibi metodlarla saptanabilir.

• İdrardaki 8-hidroksi-2'-deoksiguanozin olup, bu biyomarker DNA'daki oksidatif hasarın bir göstergesidir.

• Oksidatif Stres Biyomarkerleri

• Dengenin oksidanlar lehine bozulmasına oksidatif stres denilmektedir.

• Oksidatif strese neden olan tehlikeli reaktif oksijen türleri çeşitli biyolojik makromoleküllerle (DNA, RNA, lipoproteinler) kolaylıkla etkileşebilmektedir. Bu etkileşimin şiddetli olması, hücre ya da dokuda harabiyete neden olmaktadır.

• glutatyon peroksidaz,

• katalaz, süperoksit dismutaz gibi enzimler

• oksidasyon süreci sonucunda ortaya çıkan F2-izoprostanları, protein karbonilleri ve 8-okso-7,8-dihidro-2'-deoksiguanozin gibi kimyasal bileşikler

II- Etkinin Biyomarkerleri

• Doğrudan hasarın tanımlanmasında ve olası risklerin değerlendirilmesinde, doz-yanıt ilişkilerinin belirlenmesi için kullanılabilir.

• Sadece bir tek ajan için spesifik olmayabilirler.

• Analizler, ancak belirli dokularda gerçekleştirilebilir.

• Maruziyetin biyogöstergeleri ile incelenen grubun maruziyet miktarları belirlendikten sonra etkinin biyogöstergeleri ile doza bağımlı olarak oluşabilecek toksisitenin sinyallerinin alınması, maruz kalan bireylerdeki risk karaterizasyonunun yapılabilmesinde kullanılan veriler.

Hematolojik Biyomarkerler

• Hem sentez yolağındaki enzimlerin inhibisyonu (ferroşelataz, levülinat dehidrataz gibi), kurşun maruziyetine karşı etkinin biyomarkerleri olarak kullanılabilir. Serbest eritrositlerdeki ve idrardaki Protoporfirin (FEP) düzeylerine de yansır.

• Demir yetersizliği de FEP üzerinde benzer etkiler göstermektedir.

• Lökosit, eritrosit ve trombosit düzeyleri sitotoksik ilaçlarla tedavi edilen hastaların ve benzen maruziyetine uğramış işçilerin izlenmesinde kullanılmaktadır.

Nefrotoksisite Biyomarkerleri

• Fonksiyonel markerler (kreatinin ve β2-globulin), idrardaki düşük ve yüksek molekül ağırlıklı proteinler (albumin, transferrin, retinol bağlayıcı globulin, romatoid faktör, immunglobulin G), idrardaki enzimler (N-glukozaminidaz, β- galaktozidaz) olarak sınıflandırılabilir.

Genotoksisite Biyomarkerleri

• Karsinojen maddelerin mekanizma bilgileri, kendisinin ya da metabolitlerinin saptanması biyomarker olarak kullanılır. DNA (özellikle N-7 pozisyonu) ve protein katım ürünleri, kromozom defekt testleri biyomarker olarak kullanılabilir.

• Tümör Biyomarkerleri

• Tümör biyomarkerleri, tümörün tanısında ve tedavisinin izlenmesinde kullanılan serolojik markerlerdir.

• Tümör hacmi ve aktivitesi hakkında bilgi verirler.

• Bence-Jones proteini kan ve idrarda- multipl miyelomun son organ hasarı (renal yetmezlik, anemi, kemik hasarları)

1.Neopterin:

• Önemli bir kanser biyomarkerüdür.

• Kötü huylu kanserde çok yükselir,

• Kanserin erken teşhisinde ve izlenmesinde çok önemlidir,

• İdrarda bakılabilir.

• Neopterin, Otoimmun hastalıklarda da (Romatoit artirit) kullanılabilir.

• Genital tümörler, akciğer kanseri, hematolojik neoplaziler, gastrointestinal karsinoma, pankreatik karsinoma, genitaüriner kanal tümörleri gibi malign hastalıkların artmış neopterin düzeyleri

2. Osteopontin:

Over kanserinde kullanılan bir biyomarkerdür,

• İlk olarak osteoblastlarda tespit edilmiş kemiğin organik bir bileşeni fakat fibroblastlar dahil pek çok hücreden sentez edilmekte kemik remodelinginde önemli antiapoptotik erken T hücre aktivatörü, kanserlerde miktarı artmakta

• 3. Nükleer Matriks Proteinleri (NMP) :

• Mesane kanseri için NMP-22

• 4. Kanser Antijenleri (CA):

• CA 125 Over Kanserinde

• CA 19-9 Pankreas Kanserinde

• CA 15-3 Meme kanserinde

• 5. Onkofetal proteinler:

• Onkofetal antijenler fetal yaşam sırasında üretilen proteinlerdir. Bu proteinler fetus serumunda yüksek miktarlarda bulunurlar. Doğumdan sonra düşük seviyelere iner ve kaybolurlar. Kanser hastalarında bu proteinler tekrar ortaya çıkar ve bazı kanserlerin

tanısında tümör belirleyici olarak kullanılırlar

ALFA FETO PROTEİN (AFP)

• 6. Enzimler:

• a) Nöron Spesifik Enolaz (NSE); nöroendokrin tümörlerde, küçük hücreli akciğer kanseri ve nöroblastomada yükselir.

• b) Laktik Dehidrogenaz (LDH), lösemi ve melanoma gibi malignitelerde yükselir.

• c) Plesental Alkalen Fosfataz (PLAP); germ hücreli tümörlerde önemli ölçüde yükselir.

• d) Prostat Spesfik Antijen (PSA), prostat kanserinin tanı ve izlenmesinde kullanılan önemli bir markerdür.

• 7. Hormonlar:

• a) Tirokalsitonin, tiroit kanserlerinde sentezlenir.

• b) Human Koryonik Gonadotropin (HCG); Total HCG, akciğer tümörler, over ve germ hücreli tümörlerde yüksek bulunabilir.8. Büyüme Faktörleri/Onkoproteinler:

• Hücre proliferasyon süreçlerinde görevli• Epitelyal büyüme faktörü reseptöründe mutasyon= Akciğer kanseri

Hepatotoksisite Biyomarkerleri• Serumdaki aminotransferaz aktivitesinin (çoğunlukla aspartat veya alanin transferaz)

ölçülmesiyle belirlenmektedir• R Değeri : Alanin aminotransferaz düzeyinin alkalen fosfataz düzeyine oranı R değeri

olarak adlandırılır• (R = Alanin aminotransferaz/Alkalen fosfataz).• R ≥ 5 ise, hasarın safrada olmadığı karaciğerde• olduğu,• R ≤ 5 ise, hasarın safrada olduğu,• R =2-5 ise, hasarın hem karaciğer hem de safrada• olabileceğini ifade etmektedir.

Diğer biyomarkerlar:• 5-nükleotidaz, • alkol dehidrogenaz, • Laktat dehidrogenaz, • izositrat dehidrogenaz, • Lösin aminopeptidaz, • glutatyon S-transferaz, • ornitin karbamoil transferaz

Karaciğer dışındaki dokularda da bu enzimler bulunmakla birlikte, aktiviteleri sadece karaciğer hasarı sonrasında ortaya çıkmamaktadır. Bu spesifiklik sorununu çözmek için, spesifik izoenzimler kullanılmaktadır.

• Alkalen fosfataz ve γ-glutamil transpeptidaz gibi enzimlerin serum aktiviteleri, özellikle safra atılmasıyla bağlantılı karaciğer hasarlarının biyomarkerleri olarak kullanılabilir.

• Çeşitli karaciğer fonksiyon testleri de etkinin biyomarkerleri olarak kullanılabilmektedir.• Bunlar arasında, karaciğerde sentezlenen serum proteinlerinin (albumin ve pıhtılaşma

faktörleri) ve safra asitlerinin (karaciğer yoluyla itrahın göstergesi olarak bromsülfoftalein yarı-ömrü) konsantrasyonları sayılabilir. Bu parametreler, karaciğerdeki viral infeksiyonlar, alkol ve ilaç kullanımı gibi durumlarda spesifikliklerini kaybetmektedir.

• Hepatotoksisiteye, sitokrom P450 enzim sistemi ile reaktif metabolitlere dönüşen kimyasal bileşikler neden olmaktadır. Örneğin, karbontetraklorür.

• Glutatyon düzeyleri, lipit peroksidasyonu ve nekrotik hücrelerin sayısı etki biyomarkerleri olarak kullanılabilir.

• Ornitin Dekarboksilaz enzimi (ODC) çok spesifik bir karaciğer toksisite biyomarkerıdır, poliaminlerin (DNA sentezinde yer alan maddeler) yolağında rol oynar, karaciğer harabiyetinde çok yükselir, ancak henüz klinikte kullanılmamakta olup araştırma safhasındadır.

• Taurin, bir beta aminoasittir, in vivo ve in vitro olarak güçlü antioksidan özellik göstermektedir, düzeyinin değerlendirilmesi karaciğer harabiyeti hakkında bilgi vermektedir.İmmunotoksisite biyomarkerleri

• Özellikle IgE gibi spesifik antikorların yüksekliği,• İmmun sistemin baskılanması enfeksiyon ve neoplazma oluşumu riskini arttırmaktadır.

Farklı lenfosit alt-popülasyonlarının (baskılayıcı ve yardımcı T-hücreleri) düzeylerindeki değişimler immun sistemdeki baskılanmanın biyomarkerleri olarak kullanılmaktadır.AsbestPulmoner Toksisite Biyomarkerleri

• Bu amaçla kullanılan biyomarkerler, genellikle hücreler ya da biyokimyasal süreçler üzerindeki etkilerden çok pulmoner fonksiyon üzerindeki temel değişimlerin (ekspirasyon ve zorlu ekspirasyon hacmi gibi) ölçülmesine dayanmaktadır. Bu etkiler, neden olan ajan için spesifik olmadığı gibi bazı hücreler için spesifik olan değişimlerin belirlenmesinde yetersiz kalabilir.

• Günümüzde Bronko-Alveoler Lavaj Sıvısı (BALF), akciğer harabiyetini saptamak, akciğer hastalıklarının ilerleyişini takip etmek ve ilaç tedavisinin etkinliğini değerlendirmek amacıyla kullanılmaktadır. Akciğer harabiyetinin biyomarkerleri olarak hücresel öğelerin kullanılması daha çok BALF‘ ta yapılan analizlere dayanmaktadır.

• Bronko-alveoler bölgede oluşan inflamatuar yanıtlar için en hassas biyomarkerler BALF‘ taki nötrofil sayısıdır.

• Ayrıca protein düzeyleri ve ekstraselüler enzimatik aktivite düzeyi de pulmoner toksisite için kullanılan biyomarkerlerdir.

• BALF'taki protein konsantrasyonlarının yükselmesi alveoler/ kapiler bariyerdeki permeabilitenin arttığını gösterir. BALF ‘DA Laktat dehidrogenaz tayini:

• Hücre içinde yerleşmiş bir enzimdir. Vücutta pek çok dokuda özellikle böbrek, kalp, iskelet kası, beyin ve karaciğerde bulunur. Hücre hasarının olduğu tüm durumlarda düzeyi artar. (Karaciğer hastalıkları, miyokard infarktüsü, iskelet kas hasarı, böbrek hastalıkları).Pirüvatın laktata çevriminde görevli enzimdir. Kalp ve karaciğer hastalıklarının tanısında kullanılır.

• Beta-glukronidaz ve benzeri lizozomal hidrolitik enzimler, inhalasyonla alınan partiküllerin toksisitesinin değerlendirilmesi için mükemmel biyomarkerlerdir. Bu partiküller, makrofajlar tarafından fagosite edilirler. Aktive olan ya da lizise uğrayan makrofajlardan çeşitli enzimler salınır.

• BALF'ta pulmoner makrofajlardan salınan sitokinlerin bulunması fibrozis gelişimine işaret eder.

• Sitokin, hayvan ve bitki hücrelerince üretilen, hücrelerin birbirleriyle iletişimini sağlayan protein ve peptidlerin bir grubudur. Yangı (enflamasyon) ve bağışıklık reaksiyonlarında, aktif lenfositler, makrofajlar, endotel, epitel ve konnektif dokular tarafından oluşturulurlar. Salınımları geçicidir. Sitokinler, hücrelerdeki reseptörlere bağlanarak hücre çoğalmasını uyarırlar.

• TNF artışı - fibrozis• Tnf-TÜMÖR NEKROZ FAKTÖR-hücre ölümü(apoptozis) göstergesi• BALF'taki GSH düzeyinin düşmesi oksidatif stres için bir göstergedir. İdiyopatik

pulmoner fibrozisi olan hastalarda ve kronik olarak egzoz dumanlarına maruz kalan hayvanlar da GSH düzeylerinde düşüşler gözlenmekte ve bu pulmoner fibrozis ile sonuçlanmaktadır.

• Akciğer harabiyetiyle ilgili olarak kanda saptanmış bir biyomarker bulunmamaktadır.• 4-Hidroksi pirolin, kollojen dokunun yıkım ürünü olup, kollojen kaynaklı fibrozisi

gösteren bir biyomarkerdır. 4-Hidroksi pirolin atılım profili, pulmoner toksisite biyomarkerı olarak kullanılabilir.

• 4-İpemeanol, sadece akciğer üzerine toksik etki gösteren bir madde olup tatlı patateslerde bulunmaktadır.

• Ülkemizde yetişen patateslerde 4-İpemeanol miktarı çok az olup daha çok solanin içermektedir.

• Patateslerin kabuklarının biraz derinden soyulması maruziyet riskini azaltmaktadır.Üreme Sistemi ve Gelişim Üzerine Toksik Etkilerin biyomarkerleri

• Üreme sistemindeki etkilerle ilgili markerler erkek ve kadınlardaki toksik etkileri yansıtabilir. Ya da bunlar embriyonik, fetal, perinatal veya neonatal gelişimle bağlantılı olabilir.

• Erkek üreme sistemi için sayılabilecek biyomarkerler arasında testiküler fonksiyonlarda bozukluklar, sperm sayısı ve sitogenetik (kromozom düzenlenimleri, analizleri, anomalilerini) parametreler gibi karakteristikler bulunmaktadır.

• Hormon düzeyleri (FSH, LH, testosteron vb.) kanda ölçülebilmektedir (testosteron idrar ve tükürükte de ölçülebilmektedir).

• Ancak sirkadiyan ritim, bu düzeyleri büyük oranda etkilediğinden bireyler arasında ve bireyin kendisinde büyük değişkenlikler göstermektedirler.

• Bazı kalıtsal bozuklukların saptanması için kullanılan yöntemler arasında, klasik sitogenetik teknikler ve spesifik DNA probları yer almaktadır.

• İdrardaki insan koriyonik gonadotropini (HCG) düşük riski için oldukça belirleyici bir biyomarkerdır.

• Üçlü test uygulamasındaki amaç; bebeğe ait özellikle Down sendromu, Trizomi 18 gibi kromozom bozuklukları ile birlikte "Nöral tüp defektleri" adı verilen bir takım anomalileri taranmasıdır.

• Üçlü test; gebeliğin 16-19. haftaları arasında anne kanından alınan örnekte β-HCG, alfa feto protein (AFP) ve bağlanmamış estriol (uE3) denilen üç biyokimyasal maddenin ölçümü ile yapılır.

• Amniyosentez • Alınan sıvıda bebeğe ait dökülen canlı hücreler vardır. Bu hücreler özel bir kültür

ortamında bekletilerek üretilir. Üretilen hücreler belli bir safhada toplanılarak kromozomları ayrıştırılır ve mikroskop altında görüntülenerek kromozomlar analiz edilir.

• Kromozom analizinde görüntülenen hücreler direkt bebeğe ait olduğu için bebeğin kromozom yayılımını gösterir. Bu şekilde bebeğe ait kromozomlarda olan problemler rahatlıkla görülebilir

• Nöral tüp defektlerinin diğer türleri ise omurilikle ilgilidir. Omurilik gelişirken onu çevreleyen omurga kemiklerinin tam kapanmaması sonucu omurilik dokusu bebeğin sırtındaki bir yarıktan dışarıya çıkar; bu duruma "spina bifida" denilir. Dış etkenlere çok hassas olan bu sinir dokusu zamanla zedelenir ve bebek belli bir seviyenin altında sinirsel fonksiyonlarını yapamaz. Sonuç olarak bebek açısından yine ölümcül olabilecek bir doğumsal anomalidir.

• Bu anomalilerde açıkta kalan dokudan "alfafetoprotein" (AFP) amniyon sıvısına, buradan da anne kanına geçer. Anne kanından yapılan testlerde bu gebelerde normal gebelerden daha yüksek miktarlarda alfafetoprotein saptanır.

• Üçlü testte AFP yüksek ise ayrıntılı ultrason ile beyin dokusu ve omurgalar değerlendirilir. Ultrason ile saptanamayan bir durum varlığında amniyosentez yapılarak amniyotik sıvıdaki AFP miktarı ölçülerek kesin tanı konulabilir. Ayrıca amniyon sıvısındaki "asetilkolin esteraz enzimi"nin miktarına da bakılabilir.

• Trizomi 18'de ise aynı problem 18. kromozomdadır. Trizomi 18'li bebekler yaşamla bağdaşmaz ve genel olarak anne karnında veya doğumdan hemen sonra ölürler. Trizomi 18 görülme sıklığı Down sendromuna göre oldukça azdır.

• Down sendromu (Trizom 21, mongolizm) yaklaşık olarak 850 doğumda bir görülür. Tedavisi olmayan bu kromozom anomalisinde fiziksel ve zeka geriliği olan bebekler söz konusudur.Nörotoksisitenin biyomarkerleri

• Nörotoksisitenin biyomarkerleri, kimyasal maddelerin sinir sistemi üzerindeki hücresel veya moleküler düzeydeki etkilerinden, oluşturdukları nörofizyolojik ya da davranışsal değişimlere kadar pek çok durumun göstergesi olarak kullanılabilirler.

• Plazma ve eritrositlerdeki asetilkolin esterazın inhibisyonu, organizmanın organik fosforlu bileşiklere ya da diğer kolinesteraz inhibitörlerine maruz kaldığına işaret etmektedir.

• Öğrenme ve bellek değişimlerini değerlendirmek için kullanılan metotlar, daha çok çeşitli çözücülere ve ağır metallere maruz kalan işçiler üzerinde denenmektedir.

• Bilgisayarlı beyin tomografisi, manyetik rezonans görüntüleme (MRI), nükleer manyetik rezonans spektrometrisi (MRS) ve pozitron emisyon tomografisi (PET) gibi sinirsel görüntüleme teknikleri non-invaziv olarak kabul edilmekle birlikte, bu tekniklerin bazılarında iyonize edici radyasyonun kullanılması gerekmektedir.

• MRI, mevcut klinik tekniklerle birlikte kimyasalların beyinde oluşturdukları değişimlerin değerlendirilmesi amacıyla kullanılabilir.

• MRS ve PET‘ in kullanımı santral sinir sisteminin biyokimyasal durumunun (enerji üretim hızı, kan akışı, L-glukoz metabolizması vb.) daha detaylı biçimde incelenmesine olanak sağlamaktadır.

• MR: 2 boyutlu beynin yapısını çizer; MRS brain metabolitlerinin miktarını belirleyebilir. PET direkt ışına maruziyetle seçilen aktif biyolojik molekülün dokudaki metabolik aktivitesini belirleyebilir kanser metastazının belirlenmesinde sıklıkla kullanılıyor.

• Nörotoksisite biyomarkerı glial fibriler asidik proteindir. Bu protein astrositlerde bulunmakta olup, kimyasallar beyinde toksik etkiler oluşturduğunda düzeylerinde belirgin artışlar meydana gelmektedir.III- Yatkınlık Biyomarkerleri

• Bu tip biyomarkerler, kalıtsal ya da çevresel etkiler sonucu gelişen ve bireyde özel bir ksenobiyotiğe karşı hassasiyeti yansıtan göstergelerdir.

• Günümüzde, kalıtsal varyasyonların oluşturabileceği etkiler, farmakolojik ve toksikolojik açıdan giderek daha fazla ilgi çekmektedir. Bu alanda yapılan araştırmaların çoğunda vücuda alınan ksenobiyotiklerin metabolizmasındaki farklılıklar üzerinde durulmaktadır.

• Genotoksik riskin biyoizlenimi üzerine yapılan çalışmalarda ksenobiyotiklerin metabolizmasına giren enzimlerin çok sayıda genetik polimorfizmi incelenmiştir.

• Aldehit dehidrogenaz (ALDH2), CYP1A1, CYP1A2, CYP2C, CYP2D6 (p450 sitokromları), EPHX (Epoksihidrolaz), GSTM1, GSTP1, GSTT1 (glutathione S-transferazlar), paraoksonaz (PON) bunlardan bazılarıdır.

• İnsanlarda polimorfizm gösteren metabolik süreçlerden biri karaciğer enzimlerinin asetilleme hızıdır (N- asetiltransferaz = NAT). Bu enzimi oluşturan genlerin birindeki nokta mutasyonu, hızlı ya da yavaş asetilleyici metabolik aktiviteye neden olmaktadır.

• Yavaş asetilleyicilerde, ilaçların neden olduğu yan etkiler ve aromatik aminlerle bağlantılı mesane kanserlerinde belirgin artışlar gözlenmektedir. Hızlı asetilleyiciler ise kolon kanserleri açısından risk grubu oluşturmaktadır.

• Sıçanlar üzerinde yapılan çalışmalar, idrardaki taurin düzeylerinin duyarlılığın bir biyomarkerü olarak kullanılabileceğini göstermektedir. Taurinin idrardaki düzeyleri karaciğer taurin konsantrasyonunu yansıtmaktadır.

• Sıçandaki bu düzeyler ile hepatotoksik ajanlara duyarlılık arasında anlamlı bir korelasyon bulunmaktadır. Bu durum, karaciğerde bulunan taurinin koruyucu özellik taşıdığını ve düşük taurin düzeylerine sahip bireylerin karaciğer hasarlarına karşı daha duyarlı olduğunu göstermektedir.