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Human-Biomonitoring in der Umweltmedizin

Unter dem Oberbegriff Human-Biomonitoring oder "biological monitoring " werden derzeit drei verschiedene Monitoring-Arten zusammengefasst [DGAUM 2004]:

• Belastungsmonitoring
• Effektmonitoring
• Suszeptibilitätsmonitoring

In diesem Zusammenhang ist das Human-Biomonitoring eingebettet in ein System zur Erfassung und Überwachung von Umwelteinflüssen auf den Menschen (siehe folgende Tabelle1) und vervollständigt die im Umweltmonitoring erhobenen Daten zur äußeren Exposition.

Unter Belastungsmonitoring bezeichnet man Messungen der Konzentration von Fremdstoffen oder deren Stoffwechselprodukten (Metabolite) in humanbiologischen Materialien wie Blut, Urin oder Zähnen. Das Belastungsmonitoring dient somit als Maß für die tatsächlich vom Organismus aufgenommene Schadstoffdosis über alle Aufnahmepfade und spiegelt zudem die individuellen Besonderheiten bezüglich der Aufnahme, Speicherung, Metabolisierung und Ausscheidung des Fremdstoffes im menschlichen Organismus wieder.

Beim Effektmonitoring werden biologische Parameter gemessen, die auf Belastungen durch Fremdstoffe reagieren oder deren Wirkung anzeigen. Es beinhaltet die die quantitative Erfassung von Reaktionen und Wechselwirkungen des Fremdstoffs mit Proteinen, Nukleinsäuren (z.B. Hämoglobin- und DNA-Addukten bei der Belastung mit kanzerogenen Substanzen) und anderen funktionellen Biomolekülen des Organismus.

Das Messen von modulierenden Eigenschaften bestimmter Gene bzw. Gengruppen auf den Metabolismus und die Toxizität von Fremdstoffen bezeichnet man als Suszeptibilitätsmonitoring [DGAUM 2004]. Beispiele für Suszepibilitätsmonitoring in der Medizin sind die Modulation der Expression von Tumor-Suppressorgenen oder Wachstumsfaktoren [Vainio 2001]. Auch die Bestimmung von Enzymen des Phase I- (z.B. Cytochrom P450-Isoenzyme) und Phase II-Stoffwechsels (z.B. Glutathion-S-Transferasen) zählen zum Suszeptibilitätsmonitoring [Hallier 2000].

Tabelle 1: Überwachung von Schadstoffbelastungen und schadstoffbedingten Wirkungen

Äußere Belastung	Schadstoffe in Umweltmedien, Lebensmitteln, Bedarfsgegenständen, Verbraucherprodukten und Baumaterialien	Umwelt-Monitoring; Lebensmittel-Monitoring; Prüfung und Überwachung von Bedarfsgegenständen
Innere Belastung	Schadstoffe und Metabolite im menschlichen Organismus	Belastungsmonitoring
Beanspruchung (biochemische, biologische und subklinische Effekte)	Abweichung biologischer Messgrößen von der Norm; Reaktionsprodukte mit Biomaterialien	Effekt-Monitoring Suszepibilitätsmonitoring
Gesundheitsstörung, Erkrankung	Individualmedizinische Diagnostik, Morbidität, Mortalität	Kasuistik Epidemiologie Health Surveillance

Modifiziert nach [Ewers und Wilhelm, 2001 und DGAUM 2004]

In der Umwelttoxikologie/Umweltmedizin und Umweltepidemiologie gehört das Human-Biomonitoring zum gängigen Instrumentarium bei der Abschätzung der tatsächlich aufgenommenen Schadstoffmengen und des damit verbundenen Gesundheitsrisikos sowohl bei Einzelnen als auch Bevölkerungsgruppen. Es kann darüber hinaus zur Expositionskontrolle von Einzelpersonen dienen, um nach ergriffenen Maßnahmen eine Minderung der inneren Exposition zu belegen. Das Human-Biomonitoring kann aber auch zur Beobachtung der Auswirkungen von Umwelteinflüssen auf die menschliche Gesundheit eingesetzt werden. Dazu werden Entwicklungstrends von bestimmten Schadstoffen (z. B. Blei im Blut) in bestimmten Regionen und über bestimmte Zeitintervalle beobachtet.
Das Effekt-Monitoring hat einen besonderen Stellenwert bei der Bewertung des Gesundheits- bzw. Krebsrisikos genotoxischer bzw. kanzerogener Schadstoffe (z.B. aromatische Amine).

Als biologische Materialien werden in der Regel Blut und Urin, im Einzelfall aber auch Ausatemluft (z.B. Perchlorethylen) und Speichel benutzt. Bei speziellen Fragestellungen kommen Muttermilch, Haare, Zähne und Nägel und sehr selten Material aus invasiven oder nicht-invasiven Eingriffen wie z.B. Fettgewebe, abgeschilferte Zellen der Mundschleimhaut, Zellen des Nieren- und Blasenepithels oder des Lungengewebes in Frage.