Biomonitoring of inorganic arsenic species in pregnancy

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dc.contributor.author

Ashley-Martin, Jillian

Fisher, Mandy

Belanger, Patrick

Cirtiu, Ciprian Mihai

Arbuckle, Tye E.

dc.date.accessioned

2023-06-10T23:46:23Z

dc.date.available

2023-06-10T23:46:23Z

dc.date.issued

2022-08-10

dc.description - en

Health Canada helps to protect the health of Canadians by assessing and managing the health risks associated with exposure to environmental contaminants. Arsenic is a naturally occurring metal that can combine with inorganic or organic substances to form many different compounds. Arsenic can adversely affect the health of pregnant women and children at elevated levels of exposure. Measurement of human exposure (biomonitoring data) to arsenic, including the different arsenic compounds, is essential for risk assessment. Measuring exposure during pregnancy is challenging due to the complexity of arsenic and the changes that occur during pregnancy. Health Canada scientists reviewed published research to understand the challenges in measuring arsenic during pregnancy. Specifically, the scientists considered the pros and cons of measuring inorganic arsenic in different biological matrices such as urine, blood, hair, nails, and saliva. Only a few studies measured arsenic in pregnant women at low levels of exposure. None of these studies considered how pregnancy might impact arsenic metabolism and excretion from the body. Each biological matrix has different advantages and disadvantages regarding ease of collecting sample, how long arsenic stays in the body, and difficulty in measuring arsenic compounds. Urine and blood measurements are common, yet the method for measuring arsenic compounds in blood is not well established. Hair and nails show promise yet valid laboratory methods are needed. Research is needed on how pregnancy influences arsenic metabolism and excretion. This work will help prioritize future biomonitoring research in vulnerable Canadian populations.

dc.description.abstract - en

Exposure assessment of inorganic arsenic is challenging due to the existence of multiple species, complexity of arsenic metabolism, and variety of exposure sources. Exposure assessment of arsenic during pregnancy is further complicated by the physiological changes that occur to support fetal growth. Given the well-established toxicity of inorganic arsenic at high concentrations, continued research into the potential health effects of low-level exposure on maternal and fetal health is necessary. Our objectives were to review the value of and challenges inherent in measuring inorganic arsenic species in pregnancy and highlight related research priorities. We discussed how the physiological changes of pregnancy influence arsenic metabolism and necessitate the need for pregnancy-specific data. We reviewed the biomonitoring challenges according to common and novel biological matrices and discussed how each matrix differs according to half-life, bioavailability, availability of laboratory methods, and interpretation within pregnancy. Exposure assessment in both established and novel matrices that accounts for the physiological changes of pregnancy and complexity of speciation is a research priority. Standardization of laboratory method for novel matrices will help address these data gaps. Research is particularly lacking in contemporary populations of pregnant women without naturally elevated arsenic drinking water concentrations (i.e. <10 µg/l).

dc.description.abstract-fosrctranslation - fr

L'évaluation de l'exposition à l'arsenic inorganique est difficile en raison de l'existence de multiples espèces, de la complexité du métabolisme de l'arsenic et de la variété des sources d'exposition. L'évaluation de l'exposition à l'arsenic pendant la grossesse est encore compliquée par les changements physiologiques qui se produisent pour soutenir la croissance du fœtus. Étant donné la toxicité bien établie de l'arsenic inorganique à des concentrations élevées, il est nécessaire de poursuivre les recherches sur les effets potentiels d'une exposition à de faibles niveaux sur la santé de la mère et du fœtus. Nos objectifs étaient d'examiner la valeur et les défis inhérents à la mesure des espèces d'arsenic inorganique pendant la grossesse et de mettre en évidence les priorités de la recherche dans ce domaine. Nous avons examiné comment les changements physiologiques de la grossesse influencent le métabolisme de l'arsenic et rendent nécessaire l'obtention de données spécifiques à la grossesse. Nous avons passé en revue les défis de la biosurveillance en fonction des matrices biologiques courantes et nouvelles et nous avons examiné comment chaque matrice diffère en fonction de la demi-vie, de la biodisponibilité, de la disponibilité des méthodes de laboratoire et de l'interprétation dans le cadre de la grossesse. L'évaluation de l'exposition dans les matrices établies et nouvelles, qui tient compte des changements physiologiques de la grossesse et de la complexité de la spéciation, est une priorité de recherche. La normalisation des méthodes de laboratoire pour les nouvelles matrices contribuera à combler ces lacunes en matière de données. La recherche est particulièrement insuffisante dans les populations contemporaines de femmes enceintes qui ne présentent pas de concentrations naturellement élevées d'arsenic dans l'eau de boisson (c'est-à-dire <10 µg/l).

dc.description.fosrctranslation - fr

Santé Canada contribue à protéger la santé des Canadiens en évaluant et en gérant les risques pour la santé liés à l'exposition aux contaminants environnementaux. L'arsenic est un métal naturel qui peut se combiner avec des substances inorganiques ou organiques pour former de nombreux composés différents. L'arsenic peut avoir des effets néfastes sur la santé des femmes enceintes et des enfants à des niveaux d'exposition élevés. La mesure de l'exposition humaine (données de biosurveillance) à l'arsenic, y compris les différents composés de l'arsenic, est essentielle pour l'évaluation des risques. Mesurer l'exposition pendant la grossesse est un défi en raison de la complexité de l'arsenic et des changements qui se produisent pendant la grossesse. Les scientifiques de Santé Canada ont passé en revue les recherches publiées afin de comprendre les difficultés liées à la mesure de l'arsenic pendant la grossesse. Plus précisément, ils ont examiné les avantages et les inconvénients de la mesure de l'arsenic inorganique dans différentes matrices biologiques telles que l'urine, le sang, les cheveux, les ongles et la salive. Seules quelques études ont mesuré l'arsenic chez les femmes enceintes à de faibles niveaux d'exposition. Aucune de ces études n'a pris en compte l'impact de la grossesse sur le métabolisme et l'excrétion de l'arsenic dans l'organisme. Chaque matrice biologique présente des avantages et des inconvénients différents en ce qui concerne la facilité de collecte de l'échantillon, la durée de séjour de l'arsenic dans l'organisme et la difficulté de mesurer les composés de l'arsenic. Les mesures dans l'urine et le sang sont courantes, mais la méthode de mesure des composés d'arsenic dans le sang n'est pas bien établie. Les cheveux et les ongles sont prometteurs, mais des méthodes de laboratoire valables sont nécessaires. Des recherches sont nécessaires sur l'influence de la grossesse sur le métabolisme et l'excrétion de l'arsenic. Ces travaux aideront à définir les priorités des futures recherches sur la biosurveillance dans les populations canadiennes vulnérables.

dc.identifier.doi

https://doi.org/10.1038/s41370-022-00457-2

dc.identifier.uri

https://open-science.canada.ca/handle/123456789/645

dc.language.iso

en

dc.publisher

Springer Nature

dc.subject - en

Health

Health and safety

dc.subject - fr

Santé

Santé et sécurité

dc.subject.en - en

Health

Health and safety

dc.subject.fr - fr

Santé

Santé et sécurité

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Biomonitoring of inorganic arsenic species in pregnancy

dc.type - en

Article

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