生物标志物

生物标志物（biomarker）
思路总结：
第一部分：Biomarkers Introduction
1.什么是生物标志物？
生物标志物是生物体内对于单个或多个环境压力（污染物）
和非化学的。

生物标志物反应，
因此能够提供不良反应的早期预警。

生物标志物反应通常在亚致命毒性范围内观察到，作为对生长、繁殖和生存影响的前兆。

它们包括正常生理功能的细微变化，如生殖行为、疾病复原力和捕食能力，这些能力会对生物体的长期生存和生殖输出产生深远影响;最终，这些会影响生态系统健康
(生物体受到严重损害之前，在不同生物学水平（分子、细胞、个体等）上因受环境污染物影响而异常化的信号指标。

它可以对严重毒性伤害提供早期警报。

这种信号指标可以
是细胞分子结构和功能的变化、
的变化或生成异常的代谢产物或其含量，可以是某一生理
可以是个体表现出的异常现象，可以是种群或群落的异常变化，可以是
系统的异常变化。

)
2. 生物标志物的选择原则:
1) 生物标志物必须能够表明暴露于污染物。

2) 生物标记物的反应必须能够与对个体和生态系统的影响联系起来 3) 必须具有足够的灵敏度，即所选标志物的水平与外接触水平要有剂量-反应关系，在无害效应接触水平下仍能维持这种关系。

3. 生物标志物的具体应用：
种群或群体-- 但在这一水平上的影响通常是由于许多个体适应度的变化而产生的。

对于一个个体的有机体来说，接触污染物是有害的，因为它们改变了个体的正常生理，而这些变化通常可以在分子或亚细胞水平上测量。

在分子或亚细胞水平上的损伤是由酶过程、蛋白质表达和功能的变化、突变或Pollutant Exposure Molecular
Sub-cellular (organelle)
Cellular
Tissue
Systematic (organ)
Organism
Population
Community
Ecosystem ‘Early’ biomarker signals ( rapid ) ‘Later’ effects ( slow )
细胞膜降解导致细胞死亡引起的。

这些变化发生在短时间内（从几小时到几天）。

当被视为“预警系统”时，对于可能导致人口或社区影响的损害，可在在早期采取行动，防止不可逆转的生态系统问题。

生物标记物可以帮助弥合暴露和影响之间的差距，为评估微妙的长期影响提供必要的信息。

包括生化、生理和组织学终点的生物标志物可分为“接触生物标志物”，反映生物体试图补偿或耐受其环境中的应激源，或“效应生物标志物”，它反映了有害的亚致死生物效应，可能与生物组织的四个层次之一有因果关系：生化和细胞、整个生物体、种群和群落。

生物标志物可分为接触生物标志物、效应生物标志物和易感性标志物。

但三者之间并无严格的界限，同一种标志物在一种情况下作为接触生物标志物，而在另一种情况下则可能可作为效应生物标志物。

第二部分：Biomarkers of exposure
暴露（接触）生物标志物：
对一种外源化学物质进行危险度评价，最重要的一点就是
对接触情况进行评价。

以往我们通常是通过问卷调查和职业登记及监测资料来获取接触信息。

与之相比，利用接触生物标志物来反映接触情况则更准确。

类别：化学物及其代谢产物称为内剂量的生物标志物，是指直接测定细胞、组织（脏器、骨髓、头发、指甲、脂肪和牙齿）或体液（血液、乳汁、羊水、唾液和胆汁）或排泄物（粪便、尿液、汗液）或呼出气中外源性化学物及其代谢产物的浓度。

例如，呼出气中的有机溶剂，血液中的苯乙烯、铅、镉砷等，脂肪组织中的多氯联苯和多溴联苯、二氯二苯、三氯乙烯，四氯二苯和二英，尿中的黄曲霉毒素和苯的代谢物，头发中的砷、铅等重金属，血液中的碳氧血红蛋白、高铁血红蛋白等。

暴露的生物标志物包括化合物或化学类的特异性和非特异性生物标志物，表明暴露于某种外源性化学物质。

它们可能代表一般或特定反应，并且具有仅量化生物可用毒物的优点。

暴露的生物标志物反映了外源剂与目标分子或细胞之间的相互作用，目标分子或细胞是在生物体内的一个隔间内测量的，生理、生殖和遗传毒性生物标记物通常对一系列污染物作出反应，包括金属和有机物，而其他生物标记物则对特定的化学类别作出反应；例如金属硫蛋白对金属、细胞色素P450对有机物、乙酰胆碱酯酶对农药、卵黄蛋
白原对雌激素（表6.1）。

第三部分： Biomarkers of effect
●生物效应标志物可用于证明污染物暴露或其他压力因
素所产生的效果，包括有机体组织或体液中的可测量的生化、生理或其他变化，这些改变可能与健康损伤或疾病有关。

●易感生物标志物也被定义为一个单独的类别（世卫组织，
1993年）。

这有助于阐明在不同个体之间观察到的对污染暴露的反应程度的变化，包括遗传因素和受体的变化，这些变化改变了生物体对特定污染暴露的敏感性。

●效应生物标志物可以是酶、细胞或生理变化的直接测量
（例如，DNA损伤、乙酰胆碱酯酶抑制），或者是诸如亚
细胞溶酶体降解的间接测量。

●一般生物标志物包括细胞和遗传损伤的指标，如抗氧化
酶活性的增加、溶酶体损伤、DNA损伤和组织病理损伤（表6.1）。

●大多数效应生物标志物对一系列化学物质作出一般反
应，当环境中的有机体对污染物混合物的暴露作出反应时，这是一种有用的筛选工具。

例如，当活性氧物种（或其副产品）导致细胞和组织损伤时，氧化应激就发生在所有生物体中。

接触广泛的化学品，包括杀虫剂、金属和多环芳烃，可增加水生生物细胞氧化应激水平（Winston，1991；
将生物标志物划分为暴露或影响的类别在某种程度上是任意的，因为它们是根据如何使用而不是根据固有的二分法来划分的（Suter，2006）。

生物标记物的反应可以看作是指示暴露于应激源的生物或生化效应，这使得它们在理论上可用作暴露和效应的指标（van der Oost等人，2003）。

暴露的生物标记物可用于确认和评估个人或群体暴露于特定物质组（例如金属、碳氢化合物、农药等）中，从而在外部暴露和内部剂量之间提供联系。

生物效应标志物可用于记录临床前的变化或由于外部暴露和内部吸附污染物而产生的不良健康影响。