NIH Public Access Author Manuscript Published in final edited form as: Przegl Lek. 2008 ; 65(10): 696 699. Zastosowanie oznaczeń nikotyny we włosach jako narzędzia do oceny narażenia na dym tytoniowy Bartosz Koszowski 1, Jan Czogała 1, Maciej Łukasz Goniewicz 1, Andrzej Sobczak 1, Ewelina Kolasińska 2, Leon Kośmider 2, and Tomasz Kuma 2 1 Zakład Chemii Ogólnej i Nieorganicznej, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach Kierownik: Dr hab. n. med. Andrzej Sobczak 2 Koło Studenckiego Towarzystwa Naukowego przy Zakładzie Chemii Ogólnej i Nieorganicznej, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach Opiekun Koła: Dr n. przyr. Jan Czogała Abstract Pierwsza praca dotycząca oznaczania nikotyny we włosach została opublikowana w 1983 roku przez Ishiyama i wsp. Od czasu tych pionierskich badań minęło już ponad 25 lat, a badanie zawartości nikotyny we włosach stało się cennym narzędziem służącym ocenie narażenia na liczne ksenobiotyki, w tym na dym tytoniowy. Niniejszy artykuł jest próbą zwięzłego przeglądu najważniejszych badań ostatnich lat, które wykorzystywały nikotynę we włosach jako biomarker. W artykule opisano także stosowane do oznaczeń nikotyny we włosach techniki laboratoryjne oraz przedstawiono wady i zalety włosów jako biomarkera narażenia na dym tytoniowy. Dodatkowe słowa kluczowe biomarkery; nikotyna; włosy; dym tytoniowy; palenie czynne i bierne Wstęp Pomimo promowania niepalenia, licznych akcji skierowanych przeciwko paleniu tytoniu oraz promujących zdrowy tryb życia, a także wprowadzania obostrzeń dotyczących palenia w miejscach publicznych - uzależnienie od nikotyny wciąż jest poważnym problemem społecznym. Odsetek palaczy nie zmniejsza się, a dodatkowo każdego roku w nałóg palenia wpada coraz większa ilość osób poniżej 18 roku życia. W walce z nikotynizmem ważną rolę odgrywa podnoszenie świadomości osób palących na temat skutków zdrowotnych związanych z tym nałogiem. Jednym z najważniejszych działań zmierzających do oceny skutków palenia są badania typu dawka-odpowiedź z wykorzystaniem odpowiedniego biomarkera narażenia. Lista możliwych do zastosowania biomarkerów pozwalających ocenić czynne lub bierne narażenie na dym tytoniowy jest bardzo długa. Dzięki rozwojowi zaawansowanych metod i technik analitycznych badacze mają coraz większe możliwości w zakresie oznaczania wielu substancji w bardzo niskim zakresie stężeń. Biomarkery narażenia na składniki dymu tytoniowego powszechnie oznaczane są w moczu, osoczu krwi, ślinie, czy powietrzu wydychanym. Jedną z bardziej pożądanych cech, jaką powinna się charakteryzować próbka w której oznaczany będzie biomarker jest jak najmniejsza inwazyjność jej poboru (także w aspekcie psychologicznym). Rodzaj próbki powinien także umożliwiać przebadania Adres do korespondencji: Dr Bartosz Koszowski, Zakład Chemii Ogólnej i Nieorganicznej, Śląski Uniwersytet Medyczny, 41-200 Sosnowiec, ul. Jagiellońska 4, Tel.: (+32) 364 15 68, koszowski.bartosz@gmail.com.
Koszowski et al. Page 2 stosunkowo dużej grupy osób w jak najkrótszym czasie. Pożądaną cechą jest także łatwość i niskie koszty przechowywania pobranego materiału. W świetle przytoczonych uwag bardzo interesującą perspektywą oceny narażenia na toksyczne składniki dymu tytoniowego jest oznaczanie biomarkerów narażenia w próbkach włosów. Pierwsza praca dotycząca oznaczania nikotyny we włosach została opublikowana w 1983 roku przez Ishiyama i wsp. [7]. Od czasu tych pionierskich badań minęło już ponad 25 lat, a badanie zawartości nikotyny we włosach stało się cennym narzędziem służącym ocenie narażenia na liczne ksenobiotyki, w tym dym tytoniowy. Niniejszy artykuł jest próbą zwięzłego przeglądu najważniejszych badań ostatnich lat, które wykorzystywały nikotynę we włosach jako biomarker. W artykule opisano także techniki laboratoryjne stosowane do oznaczeń nikotyny we włosach oraz przedstawiono wady i zalety włosów jako biomarkera narażenia na dym tytoniowy. Charakterystyka włosów a nikotyna jako biomarker Znajomość fizjologii i budowy włosa, a także sposobu przenikania i wbudowywania ksenobiotyków do ich wnętrza jest niezwykle istotna podczas planowania wykorzystania nikotyny włosowej jako biomarkera narażenia na składniki dymu tytoniowego. Poniżej krótko scharakteryzowano tą problematykę. Włosy (łac. pili) są zrogowaciałymi tworami naskórka pokrywającymi skórę. U człowieka porastają one całe ciało, z wyjątkiem skóry na wewnętrznej stronie dłoni, podeszwie stóp, powierzchni zgięć stawów, czerwieni warg, żołędzi prącia, łechtaczki, napletka i wewnętrznej powierzchni warg sromowych. Najwięcej włosów znajduje się na skórze głowy, pod pachami oraz w okolicy narządów płciowych. Włosy zbudowane są z części położonej powyżej skóry zwanej łodygą oraz z części położonej pod powierzchnią skóry korzenia włosa. Głównym składnikiem włosa jest kreatyna. Występująca we włosach melanina odpowiada za ich kolor. Włosy rosną cyklicznie - wyróżnia się trzy etapy ich wzrostu: anaben, katagen i telogen. W korzeniu włosa wyróżnia się dwie części: 1) stałą i 2) ulegającą zmianom w czasie wzrostu. W anagenie (trwającym od dwóch do pięciu lat) znajduje się do 90% włosów u 20 letniej osoby. W tym okresie cebulki są dobrze wykształcone z wyraźnym wybrzuszeniem zawierającym komórki macierzyste, których intensywne namnażanie zapewnia wzrost włosa. W katagenie następuje zmniejszenie wielkości cebulek włosa i szybkości rozmnażania komórek. W okresie telogenu (trwającym pięć do sześciu tygodni) ma miejsce intensywna redukcja mieszków i korzeni włosów - dochodzi do zahamowania wzrostu i wypadania włosów. Miesięczny przyrost włosa wynosi ok 1 ± 0,3 cm i zależy od takich czynników jak: przynależność rasowa, zróżnicowanie osobnicze, odżywianie, ewentualne zmiany patologiczne w organizmie. Podczas wzrostu włosa, dzięki mechanizmom absorpcji, substancje z krwiobiegu (np. ksenobiotyki) są wyłapywane przez cebulkę włosa i w procesie keratynizacji i okluzji są sukcesywnie zatrzymywane w łodydze podczas jego wzrostu. Po wydostaniu się włosa ponad powierzchnię skóry, skład chemiczny łodygi włosa praktycznie nie ulega zmianie. Dzięki temu historia narażenia (którą można przeanalizować) zależy tylko od długości włosów osoby badanej. Każdy centymetr włosa zawiera informacje na temat około miesięcznej ekspozycji na ksenobiotyki [21]. Ta bardzo cenna informacja wykorzystywana jest podczas badań narażenia na różnego rodzaju substancje, w tym na toksyczne składniki dymu tytoniowego. Pomiar zawartości nikotyny we włosach umożliwia pozyskanie informacji nie tylko na temat samej absorpcji tego alkaloidu we włosach, ale pozwala na estymację narażenia także na inne składniki dymu tytoniowego (z którymi nikotyna pozostaje w pewnej równowadze). Przegląd metod i technik analitycznych wykorzystywanych do oznaczania nikotyny we włosach Rozwój nowoczesnych metod i technik analitycznych z każdym dniem ułatwia badaczom pracę nad oznaczaniem różnorodnych związków chemicznych w skompilowanych matrycach,
Koszowski et al. Page 3 jakimi niewątpliwie są próbki biologiczne. Oznaczanie biomarkerów narażenia na dym tytoniowy bardzo często jest związane z pracochłonną procedurą przygotowania próbki. Substancje, które próbujemy oznaczać, w większości przypadków występują w wyjątkowo niskich stężeniach. W przypadku oznaczania nikotyny we włosach, trzeba się zmierzyć z przynajmniej dwoma problemami analitycznymi: 1) przygotowaniem próbki w taki sposób, aby inne substancje obecne we włosach nie przeszkadzały nam w oznaczeniu oraz 2) dobraniu odpowiedniej techniki oznaczania, która umożliwi wykrycie i oznaczenie nikotyny na bardzo niskim poziomie stężeń. W literaturze opisano sporo metod oznaczania nikotyny we włosach poniżej zamieszczono ich krótki przegląd i charakterystykę. U osób narażonych na dym tytoniowy, nikotyna wbudowywana jest we włos. Oczywiście występuje ona także na powierzchni włosa w wyniku adsorpcji z powietrza zanieczyszczonego dymem, jednakże ta forma alkaloidu w niewielki stopniu interesuje badaczy z uwagi na dużą zmienność właściwości adsorpcyjnych włosów. Największą zaletą oznaczania nikotyny we włosach jest możliwość oceny narażenia w ciągu dłuższego okresu czasu, np. poprzez sekwencyjną analizę zawartości ksenobiotyku zaabsorbowanego wewnątrz włosa. Takie podejście stosowane jest bardzo często w analityce sądowej, gdzie na podstawie analizy określonej partii włosa ocenia się moment narażenia badanej osoby na odpowiedni związek egzogenny. Aby nikotyna znajdująca się na powierzchni włosa nie wpływała na wynik pomiaru frakcji wbudowywanej wewnątrz włosa, pierwszym etapem przygotowania próbki jest najczęściej oczyszczenie włosów poprzez przemycie odpowiednim rozpuszczalnikiem organicznym (np. dichlorometanem). Następnie włosy są rozpuszczane w roztworze silnie zasadowym (np. roztwór. NaOH), po czym stosowana jest odpowiednia technika ekstrakcyjna (SPE, ekstrakcja ciecz-ciecz itp.) mająca na celu zagęszczenie analitu i pozbycie się złożonej matrycy. Ostatnim etapem jest właściwe oznaczenie (jakościowe i ilościowe) nikotyny. W literaturze przedmiotu opisano dotychczas przynajmniej kilka możliwości rozdziału i detekcji nikotyny. Pośród nich można znaleźć wykorzystanie chromatografii gazowej z detektorem azotowo-fosforowym [23] czy sprzężonej ze spektroskopem mas [2,3,8-9,13-14,19-20]. Dostępne prace opisują również wykorzystanie chromatografii cieczowej czy to z detekcją UV [16], czy z detekcją masową [6,11]. Chetiyanukornkul i wsp. [1] opracowali metodę oznaczania nikotyny we włosach z wykorzystaniem techniki HPLC-ESI-MS. Metodę charakteryzował niski poziom oznaczalności (0,9 μg/l). Interesującą metodę oznaczania nikotyny we włosach opracowali Gentili i wsp. [4]. Zespół ten zaproponował wykorzystanie bardzo zaawansowanej i cenionej przez chemików analityków metody headspace-spme (mikroekstrakcja do fazy stałej) połączonej z GC-MS. Opisywana metoda charakteryzuje się łatwością przygotowania próbki do analizy oraz bardzo wysoką specyficznością. Z kolei Klein i wsp. [9] opisywali możliwość wykorzystania do oznaczeń nikotyny metod radioimmunochemicznych, wykrywających reakcję antygenu ze swoistym dla niego przeciwciałem w oparciu o pomiar radioaktywności izotopu promieniotwórczego, którym wyznakowany był jeden ze składników reakcji. Upowszechnienie się i obecnie duża dostępność spektroskopii mas sprawia, że to właśnie ta metoda jest najchętniej wykorzystywana przez zespoły badawcze do analiz zawartości nikotyny we włosach. Stąd też, w znakomitej większości dostępnych publikacji, oznaczenia zostały przeprowadzone w oparciu o metody HPLC-MS, GC-MS i podobne. Zaprezentowane jednak powyżej dane pokazują, że możliwe jest zastosowanie także innych technik analitycznych do oznaczeń nikotyny włosowej. Opisane inne niż spektroskopowe metody oznaczania nikotyny we włosach mogą być jednak równie, a nawet bardziej przydatne, szczególnie przy dysponowaniu niewielką ilością materiału do badań.
Koszowski et al. Page 4 Nikotyna we włosach a ekspozycja na dym tytoniowy Liczne badania wykazują ścisły związek pomiędzy ekspozycją na dym tytoniowy (czynne lub bierne palenie) a występowaniem nikotyny we włosach [10,12,15,18-19,22] Badania przeprowadzone przez Seńczuk i wsp. [18] u matek palących w czasie ciąży oraz ich nowonarodzonych dzieciach wykazały, że palenie tytoniu przez ciężarne kobiety powoduje spore narażenie nienarodzonych dzieci na toksyczne składniki dymu tytoniowego. Oznaczony poziom nikotyny we włosach noworodków (średnio 1,9 ± 3,2 ng/mg włosów) korelował z oznaczonym poziomem kotyniny w moczu ich palących matek (średnio 1132,5 ± 1236,3 ng/ mg kreatyniny). Korgen i wsp. [10] wykorzystali metody immunochemiczne do badania metabolizmu nikotyny i kotyniny u kobiet w zaawansowanej ciąży. Stężenia badanych związków oznaczane były we włosach badanych w każdym trymestrze ciąży. W badaniach wykorzystano sekwencyjną metodę oznaczania nikotyny i kotyniny we włosach (przyjęto średni przyrost miesięczny włosa wynoszący 1 cm). Wynikiem badań było zaobserwowanie silnej korelacji pomiędzy liczbą dziennie wypalanych papierosów a oznaczanymi stężeniami nikotyny i kotyniny we włosach badanych kobiet. Stosunek zawartości nikotyna:kotynina zmniejszał się znacząco od pierwszego do trzeciego trymestru ciąży. Badacze wyjaśnili to ciekawe zjawisko przyspieszonym (w zaawansowanej ciąży) metabolizmem nikotyny i w efekcie zwiększoną przemianą tego związku do jego głównego metabolitu - kotyniny. Przyspieszony metabolizm nikotyny wyjaśnia także fakt, dlaczego uzależnione od nikotyny ciężarne kobiety odczuwają w czasie ciąży zwiększoną potrzebę sięgania po papierosa oraz dlaczego stosowanie nikotynowej terapii zastępczej (co wykazano w badaniach klinicznych) okazuje się u nich w wielu przypadkach nieskuteczne. Opublikowane na początku 2008 roku badania Wipfii i wsp. [22] opisują natomiast zależność pomiędzy poziomem nikotyny w powietrzu pomieszczeń, a poziomem tego związku we włosach biernie narażonych kobiet i ich dzieci. Ilość oznaczanego związku we włosach wzrastał wraz z liczbą palaczy wspólnie mieszkających z badanymi osobami. Zaobserwowano ponadto, że zależność dawka-odpowiedź była silniejsza w przypadku narażonych na ETS (środowiskowy dym tytoniowy) dzieci. Inne badania [12], oceniające narażenie badanych osób na środowiskowy dym tytoniowy również potwierdziły zależność pomiędzy oznaczaną ilością nikotyny w powietrzu pomieszczeń i we włosach. Średnie oznaczane stężenie nikotyny w dziecięcych włosach wynosiło 11,8 ng/mg włosów. W przypadku badanych dzieci wykazano bardzo silną zależność między stężeniem nikotyny we włosach a poziomem tego alkaloidu w powietrzu pomieszczeń, w których przebywały oraz liczbą wypalanych w ciągu dnia papierosów (odpowiednio r=0,54, r=0,50, p<0,001). Opublikowane w 2007 roku badania Sorensen i wsp. [19] przeprowadzone na dużej grupie (411 noworodków) oceniły zależność pomiędzy narażeniem na ETS a zawartością nikotyny we włosach. Również i w tym przypadku opisano wysoką ścisłą korelację pomiędzy ekspozycją na środowiskowy dym tytoniowy, a obecnością nikotyny w badanych próbkach włosów. Pomimo, że oznaczano nikotynę i kotoninę nie tylko we włosach, ale i osoczu krwi, to finalnie właśnie nikotyna we włosach okazała się być najlepszym biomarkerem narażenia na ETS. Dodatkowo warto zauważyć, że zastosowanie bardzo czułej i specyficznej metody analitycznej z zastosowaniem techniki GC-MS pozwoliło autorom na przeprowadzanie oznaczeń z użyciem tylko cztero miligramowej próbki włosów, co ma niebagatelne znaczenie w badaniu noworodków, które często w niewielkim stopniu mają owłosioną skórę głowy.
Koszowski et al. Page 5 Pichini i wsp. [17] przeprowadzili prace mające na celu ocenę zależności pomiędzy poziomem biomarkerów narażenia na składniki dymu tytoniowego (u noworodków w czasie całej ciąży) a wykazanym przez ich matki (w odpowiednich kwestionariuszach) narażeniem na dym tytoniowy. Badaniom poddano 150 matek i ich noworodków. Pomiaru poziomów nikotyny dokonano w dwóch oddzielnych segmentach włosów matek: odpowiadającym narażeniu na dym tytoniowy w pierwszym i ostatnim miesiącu ciąży. Średnie stężenie nikotyny we włosach badanych kobiet (w zależności od stopnia ekspozycji na dym tytoniowy) wahało się od 2,8 do 14,40 ng/mg włosów. Nikotyna we włosach jest coraz chętniej stosowana przez różne zespoły badawcze. Dla przykładu, badania poziomu nikotyny we włosach posłużyć mogą np. do oceny narażenia na środowiskowy dym tytoniowy przez i po wprowadzeniu zakazu palenia w miejscu publicznym. Takie podejście zaproponowali Hahn i wsp. [5] w opublikowanej w 2006 roku pracy oceniającej narażenie na ETS pracowników barów (jednej z najbardziej narażonej na ETS grupy zawodowej). Fidan i wsp. [3] badali narażenie na dym tytoniowy pracowników 86 tureckich barów typu coffeehouse, gdzie palenie tytoniu jest bardzo popularne. Średnie stężenie oznaczonej nikotyny we włosach badanych osób było bardzo wysokie. W przypadku osób niepalących, biernie narażonych na dym tytoniowy oznaczono średnio 23,2 ± 12,3 ng nikotyny/mg włosów, natomiast u palących pracowników barów 62,5±49,8 ng nikotyny/mg włosów. Wykazano tym samym, że pracownicy opisywanych miejsc są w bardzo dużym stopniu narażeni na toksyczne składniki dymu tytoniowego, a w efekcie mogą się nich rozwinąć rozmaite choroby tytoniozależne. Opisane powyżej wyniki badań jasno wskazują, że badanie poziomu nikotyny we włosach osób czynnie czy też biernie narażonych na dym tytoniowy dostarcza wielu cennych informacji i że może być ważnym narzędziem w ocenie długoterminowego narażenia. Ocena nikotyny we włosach jako biomarkera W chwili obecnej standardową i najczęściej stosowaną procedurą służącą ocenie narażenia na dym tytoniowy jest pomiar stężenia kotyniny w moczu. Jednakże w ciągu ostatnich 25 lat badania innych biomarkerów, a wśród nich nikotyny we włosach zyskało na znaczeniu. Świadczą o tym wyniki zaprezentowanych powyżej badań. Pomiar nikotyny włosowej okazał się być przydatny dla oceny kumulującego się i czasowego narażenia na dym tytoniowy. Oznaczanie nikotyny we włosach, podobnie jak inne biomarkery narażenia na dym tytoniowy, posiada szereg zalet i wad. W tabeli I przedstawiono najważniejsze z nich. Bez wątpienia wykorzystanie pomiarów nikotyny włosowej pozwala szeroko spojrzeć na problem narażenia na dym tytoniowy, zwłaszcza w ocenie narażenia długoterminowego (wspomniana analiza sekwencyjna włosa). Stosowanie tej metody może być szczególnie użyteczne w połączeniu z oznaczaniem biomarkerów w innych niż włosy próbkach. Mimo prowadzonych od wielu lat na całym świecie badań oceniających wpływ palenia papierosów na organizm człowieka, wciąż nie istnieje narzędzie, które pozwoliłoby jednoznacznie określić zależność między pobraną dawką substancji toksycznej zawartej w dymie papierosa a odpowiedzią organizmu. Niestety należy pamiętać, że także zawartość nikotyny we włosach zależna jest od szeregu, często trudnych do przewidzenia czynników. Wśród nich należy wymienić: osobnicze parametry metabolizmu nikotyny wynikające czy to bezpośrednio z właściwości genetycznych danej osoby czy też np. ze stosowania leków przyspieszających lub zwalniających przemianę nikotyny do metabolitów. Pomiar stężeń biomarkerów daje tylko przybliżony obraz analizowanej sytuacji. Zastosowanie jednak kilku biomarkerów narażenia jednocześnie, a wśród nich nikotyny włosowej, pozwala
Koszowski et al. Page 6 Piśmiennictwo zobiektywizować otrzymywane rezultaty. Pomocnym narzędziem w interesującej nas ocenie narażenia może mieć także połączenie oznaczeń nikotyny we włosach z pomiarami topografii palenia papierosów (zindywidualizowanego sposobu palenia papierosów). Każdy palacz wypala papierosy w inny sposób, a określenie zawartości biomarkerów, w tym nikotyny włosowej, wraz z wynikającym z topografii palenia określeniem dostarczanych do organizmu dawek substancji toksycznych, dałoby najpełniejszy obraz realnego a nie przybliżonego narażenia palaczy czynnych na dym tytoniowy. Nikotyna we włosach osób narażonych występuje w bardzo niewielkich ilościach, więc oznaczanie tego alkaloidu związane było z szeregiem problemów. Upowszechnienie się i obecnie duża dostępność techniki spektroskopii masowej, która w połączeniu z chromatografią gazową i cieczową stanowi najlepsze obecnie narzędzie do oznaczania nikotyny we włosach sprawiła, że włosy jako próbka biologiczna jest coraz chętniej wykorzystywana w różnego rodzaju prowadzonych badaniach. W najbliższych latach z dużą pewnością nikotyna włosowa będzie się coraz częściej pojawiała w publikacjach dotyczących oceny narażenia na dym tytoniowy. 1. Chetiyanukornkul T, Toriba A, Kizu R, et al. Hair analysis of nicotine and cotinine for evaluating tobacco smoke exposure by liquid chromatography-mass spectrometry. Biomed Chromatogr 2004;18:655. [PubMed: 15386502] 2. Dimich-Ward H, Gee H, Brauner M, et al. Analysis of nicotine and cotinine in the hair of hospitality workers exposed to environmental tobacco smoke. J Occup Environ Med 1997;39:946. [PubMed: 9343759] 3. Fidan F, Guven H, Eminoglu O, et al. Turkish coffeehouse kahvehane is an important tobacco smoke exposure area in Turkey. J Toxicol Environ Health A 2005;68:1371. [PubMed: 16009651] 4. Gentili S, Torresi A, Marsili R, et al. Simultaneous detection of amphetamine-like drugs with headspace solid-phase microextraction and gas chromatography-mass spectrometry. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci 2002;780:183. 5. Hahn E, Rayens M, York N, et al. Effects of a smoke-free law on hair nicotine and respiratory symptoms of restaurant and bar workers. J Occup Environ Med 2006;48:906. [PubMed: 16966957] 6. Hegstad S, Khiabani H, Kristoffersen L, et al. Drug screening of hair by liquid chromatography-tandem mass spectrometry. J Anal Toxicol 2008;32:364. [PubMed: 18544222] 7. Ishiyama I, Nagai T, Toshida S. Detection of Basic Drugs (Methamphetamine, Antidepressants, and Nicotine) from Human Hair. Forensic Sci 1983;28:380. 8. Kintz P. Gas chromatographic analysis of nicotine and cotinine in hair. J Chromatogr 1992;580:347. [PubMed: 1400830] 9. Klein J, Karaskov T, Koren G. Clinical applications of hair testing for drugs of abuse - the Canadian experience. Forensic Sci Int 2000;107:281. [PubMed: 10689580] 10. Koren G, Blanchette P, Lubetzky A, et al. Hair nicotine: cotinine metabolic ratio in pregnant women: a new method to study metabolism in late pregnancy. Ther Drug Monit 2008;30:246. [PubMed: 18367989] 11. Kronstrand R, Nyström I, Strandberg J, et al. Screening for drugs of abuse in hair with ion spray LC- MS-MS. Forensic Sci Int 2004;145:183. [PubMed: 15451091] 12. Maziak W, Ali R, Fouad M, et al. Exposure to secondhand smoke at home and in public places in Syria: a developing country's perspective. Inhal Toxicol 2008;20:17. [PubMed: 18236217] 13. Nilsen T, Nilsen O. Accumulation of nicotine in human hair during long-term controlled exposure to a low concentration of nicotine vapour. Pharmacol Toxicol 1997;81:48. [PubMed: 9258985] 14. Nilsen T, Zahlsen K, Nilsen O. Uptake of nicotine in hair during controlled environmental air exposure to nicotine vapor: evidence for a major contribution of environmental nicotine to the overall nicotine found in hair from smokers and non-smokers. Pharmacol Toxicol 1994;75:136. [PubMed: 7800653]
Koszowski et al. Page 7 15. Okoli C, Rayens M, Hahn E. Behavioral effects of nicotine exposure from secondhand tobacco smoke among bar and restaurant workers. Addict Behav 2007;32:1922. [PubMed: 17239546] 16. Pichini S, Altieri I, Pellegrini M, et al. Hair analysis for nicotine and cotinine: evaluation of extraction procedures, hair treatments, and development of reference material. Forensic Sci Int 1997;84:243. [PubMed: 9042730] 17. Pichini S, Garcia-Algar O, Munoz L, et al. Assessment of chronic exposure to cigarette smoke and its change during pregnancy by segmental analysis of maternal hair nicotine. J Expo Anal Environ Epidemiol 2003;13:144. [PubMed: 12679794] 18. Seńczuk M, Florek E, Piekoszewski W, et al. Nicotine in the hair as a biomarker of tobacco smoke by pregnant women - preliminary study. Przegl Lek 2007;64:729. [PubMed: 18409297] 19. Sorensen M, Bisgaard H, Stage M, et al. Biomarkers of exposure to environmental tobacco smoke in infants. Biomarkers 2007;12:38. [PubMed: 17438652] 20. Torano J, van Kan H. Simultaneous determination of the tobacco smoke uptake parameters nicotine, cotinine and thiocyanate in urine, saliva and hair, using gas chromatography-mass spectrometry for characterisation of smoking status of recently exposed subjects. Analyst 2003;128:838. [PubMed: 12894819] 21. Uematsu T, Mizuno A, Nagashima S, et al. The axial distribution of nicotine content along hair shaft as an indicator of changes in smoking behavior: evaluation in a smoking-cessation programme with or without the aid of nicotine chewing gum. Br J Clin Pharmacol 1995;39:665. [PubMed: 7654485] 22. Wipfli H, Avila-Tang E, Navas-Acien A, et al. Secondhand smoke exposure among women and children: evidence from 31 countries. Am J Public Health 2008;98:672. [PubMed: 18309121] 23. Zahlsen K, Nilsen O. Gas chromatographic analysis of nicotine in hair. Environ Technol 1990;11:353.
Koszowski et al. Page 8 Tabela I Wady i zalety nikotyny włosowej jako biomarkera narażenia na dym tytoniowy Advantages and disadvantages hair nicotine as a biomarker of tobacco smoke exposure. zalety Wykorzystanie nikotyny we włosach jako biomarkera narażenia na dym tytoniowy Badanie zawartości nikotyny we włosach daje obraz narażenia na dym tytoniowy w długiej perspektywie czasu. Nikotyna we włosach utrzymuje się dłużej niż inne biomarkery, których poziomy bada się w moczu, osoczu krwi czy też ślinie; ponadto z uwagi na krótki okres półtrwania nikotyny w płynach fizjologicznych ma ona ograniczone zastosowanie jako biomarker inaczej jest w przypadku oznaczania jej we włosach. Przy pomiarze nikotyny we włosach występują niewielkie wahania w porównaniu np. z pomiarem stężenia kotyniny w moczu (różnice stężeń w próbce pobranej rano i wieczorem od tej samej osoby). Uzyskanie materiału do analizy jest czynnością nie inwazyjną i bardzo prostą i szybką, a także bezbolesną i łatwo akceptowaną przez osoby poddawane badaniom. Nie jest wymagane wcześniejsze przygotowanie osób badanych do poboru próbki (jak ma to miejsce przy pobieraniu moczu czy krwi). Włosy jako materiał do analizy są odporne na działanie czynników chemicznych i mechaniczne uszkodzenia. Nie ma też potrzeby specjalnego czy też kosztownego ich przechowywania. W przypadku zanieczyszczenia lub zagubienia próbki analiza nowo pobranych włosów będzie wykazywać większą powtarzalność niż analiza kotyniny w moczu pobranym w tym samym odstępie czasu. Nikotyna we włosach jest bardzo użytecznym biomarkerem umożliwiającym ocenę narażenia noworodków na ETS w czasie życia płodowego. Pobranie próbki włosów i przygotowanie próbki do badań jest bezpieczniejsze dla osoby badającej niż w przypadku moczu czy krwi (niskie ryzyko transferu chorób). wady Nie ma jednoznacznego modelu pozwalającego jednoznacznie określić zależności pomiędzy zawartością nikotyny we włosach a narażeniem na toksyczne składniki dymu tytoniowego (dawkaodpowiedź). Zawartość nikotyny we włosach (podobnie jak w przypadku innych biomarkerów) jest zależna od cech genetycznych i osobniczych. Na metabolizm nikotyny i jej dystrybucję do włosów może wpływać dieta, zmiany patologiczne organizmu, przyjmowanie leków itp. (brak jest dokładnych danych oceniających wpływ opisywanych czynników na zawartość nikotyny we włosach). Na zawartość nikotyny we włosach w dużym stopniu (jednakże niedokładnie określonym brak odpowiednich badań) wpływają: zabiegi kosmetyczne na włosach (farbowania, suszenie itp.) czy też np. przebywanie na słońcu (szybsze płowienie włosów, zwiększona łamliwość). W pewnych grupach wiekowych może zaistnieć problem z poborem odpowiedniej ilości próbki do badań (noworodki, mężczyźnie w okresie andropauzy). Ograniczeniem może być też szybkość wzrostu włosa. Nie we wszystkich kulturach pobieranie próbki włosów do badań jest łatwo akceptowalne. Praktycznie niemożliwe jest zbadanie krótkotrwałej i jednorazowej ekspozycji na dym tytoniowy. Z uwagi na bardzo niskie stężenia nikotyny we włosach (zwłaszcza w grupie osób biernie narażonych na dym tytoniowy) istnieje konieczność stosowania do oznaczeń zaawansowanych i często kosztownych technik analitycznych. Brak ujednoliconych sposobów pobierania próbki włosów do badań oraz samego przygotowania próbki do analizy stwarza problemy podczas porównywania badań zawartości nikotyny we włosach na podstawie wyników różnych zespołów badawczych.