第二章環境與健康的關系環境（environment）是指作用于人類所有外界力量（因素）的總和。人與環境既相互對立，又相互制約，既相互依存又相互轉化，兩者存在著對立統一關系。人類依賴環境，受到環境的影響，不斷適應環境；同時，人類又在與自然界的長期斗爭中發揮主觀能動性而改造環境，成為自然界的主人。但人類改造和利用環境的過程中也對環境帶來了負面影響，甚至使環境遭受嚴重破壞。環境包括自然環境（naturalenvironment）和社會環境（socialenvironment），均包含有益因素(beneficialfactors)和有害因素harmfulfactors環境衛生學是研究自然環境（naturalenvironment）和生活環（livingenvironment）與人群健康的關系，闡明環境因素對人群健康影響的發生和發展規律，為制訂環境衛生標準提供科學依據，并研究環境有利因素（profitablefactors）和控制環境不利因素（harmfulfactors）的對策，預防疾病、保障人民健康的一門科學。第一節人類的環境：自然環境：指環繞在人類周圍的各種自然因素（大氣圈-atmosphericsphere、水圈-hydrosphere、土壤巖石圈lithosphere、生物圈-biosphere）；社會環境（socialenvironment）由政治、經濟、文化等社會因素構成。人為環境(anthropogenicenvironment)：①工農業生產活動過程造成環境污染；②人為環境：利用有利因素、抵御不利因素（嚴寒、酷暑等）生活環境(livingenvironment)是與人類生活關系密切的各種自然的和人工的環境條件，如居住、工作、娛樂和社會活動環境。生態環境（ecologicalenvironment）是與人類生存和發展有關的生態系統所構成的自然環境。生活環境與生態環境難于截然劃分，從廣義上講，生態環境可以包括生活環境。由于人類在改造環境過程中所帶來的新的環境問題，生態系統是影響人類健康與疾病發生和流行的重要基礎。深入研究環境與健康的關系，闡明其相互作用規律，對于更好地利用有益因素，避免有害因素，消除環境污染，預防疾病，增進健康，具有十分重要的意義。一、人類自然環境的構成(constitutionofnaturalenvironmentforhumankind)（一）大氣圈（atmosphericsphere）包括整個大氣層：對流層、平流層、中間層、熱層、逸散層各種氣體：O2、N2、Ar、CO2、CH4等（二）水圈（hydrosphere）包括地表水和地下水，還有大氣中的水水圈中的總水量13.6億km3，覆蓋地球面積的71%。除海洋以外的地表水約3500多萬km3。（三）巖石圈（lithosphere）通常指地殼，主要由巖漿巖和沉積巖構成。巖漿巖是由地球深處的熾熱巖漿侵入地殼或噴出地表冷卻而形成的巖石。沉積巖又稱水成巖，由沉積在水盆地中或陸地上的物質固結而形成的巖石。大多含有動植物化石。占地殼巖石總體積的5%，地表分布面積的75%。所含礦產極為豐富，如煤、石油等。（四）生物圈（biosphere）有生物生存的地球表層，叫生物圈。包括大氣圈下層、巖石圈的上層、水圈和土壤圈，其范圍通常指海平面以下12km至海平面以上約10km。生物圈內生存著200多萬種生物,我國有60多萬種，其中昆蟲20多萬種。各種生物之間相互依賴、相互制約，不斷進行著物質循環（substancecycle）、能量流動（energyflow）和信息傳遞（messagetransmission），使生物圈充滿了生機與活力。二、生態環境（一）生態系統（ecosystem）：生物群落（biocenose）與其生存環境所構成的整體系統，即生態系統。生態系統的組成：生產者（producer）（綠色植物、光合細菌等）、消費者（consumor）（動物，根據食物類型可分為多個級別）、分解者(decomposer)（微生物）、無機界（theinorganicworld）（空氣、水、陽光、礦物質等）（二）食物鏈（foodchain）在生態系統中不同營養級的生物逐級被吞食以滿足生存需要而建立起來的鏈鎖關系，稱食物鏈。其本質是生物通過食物鏈使物質和能量在生物種群間得以循環和流動。食物鏈對環境中的物質轉移和累積起重要作用。生物放大作用（biomagnification）環境中的重金屬（heavymetal）元素和難降解（degradation）的有機物，可通過食物鏈而轉移到高位營養級生物的體內，而使其濃度逐級在生物體內放大，即生物放大作用。生物富集作用（bioenrichment）生物從環境中攝入濃度極低的重金屬元素或難降解的化合物，在體內逐漸累積起來，使生物體內該元素或化合物的濃度大大超過環境中的濃度，這種現象稱為生物富集作用。例如，海水DDT濃度0.00005ppm→浮游生物0.04ppm（約1000倍）→魚2.07ppm（約4萬倍）→海鳥75.5ppm（約100萬倍）世界上已確認的公害?。╬ublicnuisancedisease）如水俁?。∕inamatadisease）、痛痛病（Itai-Itaidisease）都與食物鏈的生物放大作用有關。（三）生態系統健康生態系統健康(ecosystemhealth)是指具有活力、結構穩定和自調節能力的生態系統，是生態系統的綜合特性。活力指生態系統的功能性，包括維持系統本身復雜特性的功能和為人類的服務功能；結構穩定指具有平衡、完整的生物群落，多樣的生物種群；生態系統自調節功能主要靠其反饋作用，通過正、負反饋相互作用和轉化，在受脅迫時出現維持系統的正常結構和功能，保證系統達到一定的穩態。自然資源的過度開發、森林植被的破壞、野生動植物生存環境惡化等，導致生物種群減少及其關系失調，自然生態環境中生物結構和組成改變等，即造成生物多樣性（biodiversity）銳減。人類生產、生活活動排放的“三廢”，農藥、化肥的大量施用等均可污染環境，造成環境破壞，影響人類健康。第二節人與環境的辯證關系“人與天地相參，與日月相應”、天人合一的觀點，即人與環境之間的對立統一。客觀環境的多樣性和復雜性：（1）多種環境介質，（2）生活環境、居住環境，（3）受污染的環境，（4）氣候條件的變化，（5）社會環境因素一、環境與機體的相互作用人類改造和利用環境的主觀能動性：1利用環境中的有利因素（profitablefactors），抵御不利因素（harmfulfactors）2向大自然索取，過度開發資源而破壞生態環境人類為了生存發展→向大自然索取、開發資源、創造財富→過度開發引起環境破壞→危害人類健康。例如：1998年長江流域特大洪災，是三分天災，七分人禍。機體對環境的適應性和環境因素的復雜性：1

機體對環境的適應性：適者生存2環境因素對機體影響的多樣性：內因（遺傳），如環境因素致癌，吸煙與肺癌，疾病發生的易感基因起作用。如芳烴羥化酶基因高表達者，則易患肺癌。人與環境的辯證統一關系1新陳代謝2人與環境在物質上的統一性，環境元素與人體元素呈豐度相關3人類對客觀環境的適應性4環境因素及其對機體影響的雙重性（duality）二、環境有害因素對機體作用的一般特征（一）劑量-效應（反應）關系：無閾值化合物、閾值化合物、必需元素反應曲線各部相同（二）作用時間：時間-效應關系，物質蓄積（substanceaccumulation）、功能蓄積物質在體內蓄積的量與其攝入量、生物半減期和暴露時間有密切關系。暴露量大、生物半減期長、暴露時間長，在體內蓄積量大，易發生慢性中毒。對于具體某毒物來說，暴露濃度相對穩定、生物半減期為一常數，這時是否發生慢性中毒就取決于暴露時間。功能蓄積（functionalaccumulation）：功能受損的累加（體內毒物量未見增加，但對機體的功能損傷作用累加）。耐受性（其本質解毒酶活性的誘導、代謝與排泄加速）。三、健康效應譜和敏感人群（一）健康效應譜（spectrumofhealtheffect）：指人群暴露于環境污染物時產生的不良反應在性質、程度和范圍上所表現出的征象。它反映了環境污染引起的健康危害在人群中的分布情況。（1）無效應負荷，（2）生理性波動，（3）代償狀態，（4）患病，（5）死亡預防醫學工作一個很重要的任務就是發現代償狀態（臨床前期-preclinicalphase）的早期敏感指標。很多慢性疾病、傳染病、地方病、職業病、公害病等在代償狀態時早期發現，對于預防這類疾病的發生非常重要。（二）人群易感性易受環境有害因素影響的人群，稱為敏感人群（susceptivegroup）。機體對環境有害因素的反應，與人的健康狀況、生理機能狀態、遺傳因素（易感基因）等有關。一般說來，老、弱、病、幼和特殊體質者對環境污染物較為敏感。高危（險）人群（highriskgroup）：敏感人群和高暴露人群。如吸煙者是肺癌的高危人群；交通警察是汽車廢氣和鉛危害的高危人群。敏感人群對環境污染物敏感性異常增高，最重要的原因是基因對毒物危害易感性高（環境易感基因）。嬰幼兒和老人對環境有害因素的作用往往有更高的易感性。如1952年倫敦煙霧事件期間，年齡在45歲以上的居民死亡人數為平時的3倍，1歲以下嬰兒死亡數比平時也增加了1倍，在4000名死亡者中，80％以上患有心臟或呼吸系統疾患。

遺傳因素，如：性別、種族、遺傳缺陷和環境應答基因多態性等。如：先天性缺乏α1-抗胰蛋白酶的個體，對刺激性氣體非常敏感，易造成肺的損傷；紅細胞6-磷酸葡萄糖脫氫酶(glucose-6-phosphatedehydrogenase,G6PD)缺陷者，對硝基苯類化合物及多種氧化物的損害異常敏感；顯性慢性乙酰化狀態，在白種人和黑種人中約占60%,而在東方人中僅占10～20%，由于該類個體乙?；饔寐黾臃枷惆坊衔镎T導的膀胱癌發生的危險度。對環境因素的作用產生應答反應有關的基因稱之為環境應答基因（environmentalresponsegene），環境應答基因的多態性是造成人群易感性差異的重要原因。

表2-2已知的易感基因多態性及其環境暴露相關疾病基因多態分類環境暴露相關疾病CYPlAlNATl及NAT2GSTTl(null)對氧磷酶LA-HTGF-

HLA-DPbetl標記ALADCYP2D6激活解毒解毒解毒營養因子生長因子免疫反應生物合成生物氧化吸煙吸煙氯化消毒劑神經殺蟲劑飲食中鐵母親吸煙鈹鉛錳肺癌膀胱痛，乳腺癌癌癥神經系統損傷血色素沉著病唇裂、顎裂慢性鈹性肺病鉛中毒錳中毒環境基因組計劃簡介：1997年10月美國國家環境衛生科學研究所（NationalInstituteofEnvironmentHealthSciences，NIEHS）提出環境基因組計劃（EnvironmentalGenomeProject，EGP），擬在美國人口中尋找環境相關疾病的遺傳基因的多態性（genepolymorphisms）。收集、分析和確定200多個環境疾病易感基因。EGP的主要目標：推進有重要功能意義的環境應答基因的多態性研究，確定它們引起環境暴露致病危險性的差異；推進基因-環境相互作用對疾病發生影響的流行病學研究。擬研究的環境相關疾病和缺陷有7類：1癌癥：肺癌、膀胱癌、乳腺癌及前列腺癌2呼吸系統疾病：哮喘、纖維囊性腫3退行性神經系統疾病：早老性癡呆、帕金森綜合征、肌萎縮內側硬化癥4發育紊亂：智力低下、注意力缺陷-多動癥5先天缺陷：口面裂6生殖功能缺陷：不育、子宮肌瘤、子宮內膜異位、青春期早熟7自身免疫疾病：全身性紅斑狼瘡、多發性硬化癥提出的需鑒定的十類基因：①DNA修復基因，②外源化合物代謝及解毒基因，③激素代謝基因，④信號轉導基因，⑤受體基因，⑥免疫和炎癥反應調節基因，⑦參與氧化過程的基因，⑧營養因素調節基因，⑨細胞周期基因，⑩細胞死亡控制基因第三節自然環境與健康自然環境的有益因素（profitablefactorsofprimaryenvironment）：Primaryenvironment：天然形成的未受或少受人為因素影響的環境。原生環境中存在大量對機體艱苦的有益因素：清潔并含有正?；瘜W成分的空氣、水、土壤、山珍野味；充足的陽光和適宜的氣候；優美的植被；秀麗的風光等。一、不良氣象因素與健康氣象因素（meteorologicalfactor）包括溫度、濕度、氣壓、風速等多種要素，氣象學把瞬間至十余天內多種氣象要素的綜合狀態稱為天氣（weather），更長時期的天氣的總和稱為氣候（climate）。人生活在大氣中，無時不受天氣變化的影響，氣象要素對人體的影響是通過皮膚、呼吸系統、感覺系統等來實現的。人體不同部位的感受器可接受不同的氣象要素刺激，皮膚和粘膜主要接受氣溫、濕度、降水、風、大氣酸度、太陽輻射、霧等刺激；呼吸系統主要接受氣溫、濕度、風、氣壓、氣溶膠、大氣電及大氣中一切化學物質的刺激；感覺器官、包括眼、鼻、耳可接受光線(如可見光)、氣壓、霧、大氣電、氣味等刺激。

（一）不良的天氣和氣候條件對健康的影響極端氣溫對健康的危害：一般人群死亡人數每年有2個高峰：盛夏和嚴冬盛夏酷暑、熱浪襲人：心腦血管疾病患者熱負荷增加，死亡的危險性增大。2003年法國8月初的熱浪中有一萬多人死亡上海的調查顯示，炎熱天午后溫度每升高1oC,死亡增加10人。嚴冬季節：冠心病、高血壓、呼吸循環系疾病等患者易發作上海氣象中心和復旦大學公共衛生學院研究發現，SARS爆發和流行最適溫度17～28oC,冷空氣后的降溫和升溫引起的溫度劇烈變化可能是引起SARS高發的氣象原因之一。

（二）

天氣和氣候條件對健康影響的方式1.對人體的物理作用。2.影響人體生理和代謝功能3.對生物性病原體和生物性傳媒的影響4.影響環境質量，增加環境污染物對健康的不良影響

二、生物性有毒有害物質與健康

（一）動物毒素澳洲燈水母高居首位。它的蜇刺會令人極其疼痛，導致惡心、嘔吐、呼吸困難，如果不立刻注射抗毒藥的話會很快致人于死地。悉尼的漏斗網蜘蛛被視為毒性最強的蜘蛛，其毒牙足以穿透人類的指甲。非洲的黑曼巴蛇是世界上毒性最強且速度最快的蛇。它能以高達19公里的時速追逐獵物，人一旦被它咬到，致死率將近100%中南美洲的毒箭蛙，它在受到攻擊的威脅時，會從皮膚分泌毒液，南美洲印第安人冒極大的生命危險抽取其毒液，使用在自己的箭尖上。毒箭蛙中毒性最強的是小黃金毒箭蛙，一只小黃金毒箭蛙就擁有足以殺死1000人的毒液。17個國家的科學家評出的10種動物屬“世界毒王”：1)

澳洲方水母：生活在澳大利亞沿海，人若觸及其觸手，30秒鐘后便會死亡。2)

澳洲艾基特林海蛇：它長著一張大嘴，和澳洲方水母棲身于同一水域。3)

澳洲藍環章魚：這種軟體動物的身長僅15厘米，蜿足上有藍色環節，常在澳大利亞沿海水域出沒。4)

毒魚由Synanceiaverrucosa〝ReefStonefish：棲身于澳大利亞沿海水域。

5)

巴勒斯坦毒蝎：生活在以色列和遠東的其他一些地方。6)

澳大利亞漏斗形蜘蛛：生活在澳大利亞悉尼市近郊。7)

澳洲泰斑蛇。8)

澳洲褐色網狀蛇。9)

眼鏡王蛇。10)

非洲黑色莽巴蛇。

二、植物毒素天然存在于植物中對人或動物有毒的化學物質稱為植物毒素(planttoxins)。植物所產生的有毒物質主要有生物堿、糖苷、毒蛋白、多肽、胺類、草酸鹽和霉菌毒素等。生物堿是含氮化合物，具有堿的性質，可與酸形成鹽類。常見有毒植物多屬豆科、馬錢科、石蒜科、天南星科、防己科、毛茛科、茄科、百合科等。

糖苷類是由糖分子和非糖分子以苷式結合而成，其中非糖分子即糖苷配基，又名配糖體。糖苷類又可分為氰苷和皂苷等，還有許多對心臟具有強烈作用的強心苷類。氰苷多存在于薔薇科和豆科植物中，也存在于大戟科中。皂苷多存在于豆科、無患子科和薯蕷科中。強心苷類多存在于夾竹桃科、百合科、衛矛科等植物中。某些藻類含有天然毒素，如軟骨藻酸（domoicacid），具有神經毒性；藻類肝毒素（微囊藻和節球藻毒素）具有致癌性。霉菌毒素:如黃曲霉毒素B1（AflatoxinsB1）、赭曲霉素A(OchratoxinA)、脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(Deoxynivalenol)等三、地球化學因素與健康（一）地表化學在人體內的分布根據化學元素在人體內含量多少，分為常量和微量元素。常量元素（majorelement）：碳、氫、氧、氮、硫、鉀、鈉、磷、鈣、鎂、氯等11種元素，占人體內化學元素總量99.95％。微量元素（traceelement）：在人體內正常含量小于人體體重0.01％且每日需要量小于100mg的化學元素。（二）微量元素的生物學效應及對健康的影響

目前認為有14種微量元素(如鋅、鐵、銅、鉬、鉻、錳、鈷、鎳、錫、釩、碘、硒、氟和硅)在生物體內是維持正常生理、生化功能、生長發育和生殖繁衍所必不可缺的元素，稱為必需微量元素（essentialtraceelement）。必需微量元素不能通過機體自身合成，必須從外界攝取。它們的需要量很小，但對生命活動過程的作用極大。微量元素的生物學效應主要包括：①參與酶的構成和酶的激活，影響酶的活性。②參與某些蛋白質的合成，發揮特殊功能。③參與激素及其輔助因子的合成，與內分泌活動密切相關。④維持正常的生殖功能。⑤增強機體的免疫功能（三）地球化學因素與疾病由于地球結構上的原因，造成地球表面化學元素分布的不均勻性使某一地區水和/或土壤中某種（些）元素過多或過少，當地居民通過飲水、食物等途徑攝入這些元素過多或過少，而引起某些特異性疾病，即生物地球化學性疾病（biogeochemicaldisease）。由于這類疾病的發病特點具有明顯的地區性，故又稱之為endemicdisease。最常見的生物地球化學性疾?。旱馊狈Σ　⒌胤叫苑　⒌胤叫陨橹卸?、地方性硒中毒、地方性硒缺乏病；克山病、大骨節病等也與當地地理環境條件有密切關系。生物地球化學性疾病的發病原因：多與人體的必需微量元素（essentialtraceelements）有關，如氟、碘、硒等，也有人認為砷也是人體的必需微量元素。Section4environmentpollution&healthWhatistheenvironmentalpollution?Theenvironmentalpollutiongenerallyreferstoexcessoutputsbyvariousfactorsproducedbynaturalreasonsandhumanactivitiesintotheenvironment，disruptionsofenvironmentalconstitutionandfunctionand/orincreasesofnormalenvironmentalcomponents，leadingtothedeteriorationofenvironmentalqualityandtheendangermentofpopulationhealth.Inthiscase,excessmeanssomethingproducedinamountshightobeharmfultous,otherlifeorenvironmentalconditions,soitcanleadtotheenvironmentdeterioration.Pollutionisawidespreadenvironmentalproblem:air,water,soil,foodandsoonEnvironmentalpollutants:Physicalpollutants:abnormaltemperature,noise,ultravioletray,ionizingradiation,non-ionizedradiation,Chemicalpollutants:variouschemicals(13,000000chemicals)Biologicalpollutants:pathogenicmicroorganisms,mouldtoxins(aflatoxin),parasites,pollen,toxicplants,toxicanimals(snakeandbeesvenoms)Complicationsofeffectsofenvironmentalpollutiononthepopulationhealth:①Variousenvironmentfactors,water,air,food，②theindividualvariationofpopulationeffectsinducedbyenvironmentalpollutants，③noteasilytofindoutthespecialandsensitivebiomarkers④transformation，degradationornewpollutantsbyphysical，chemicalandbiologicalactions1.Acute,chronicharmfulness(1)Acutehazard:acutetoxication（mostseeninenvironmentpollutionincidents）1952,LondonsmogincidentLosAngelesphotochemicalsmogincidentYokkaichiasthma（四日市哮喘）someseriousproductiveaccidents:inDec.3.1984,Bhopalpesticidefactoryexploded,45textremelytoxiccompound(methylisocyanate異氰酸甲酯)leakedandcausedseriousenvironmentalpollution.500,000personswereintoxication;50,000personsbecameblind;2500weredeadTheecologicalsysteminthelocalitywasseverelydestroyed.ChernobylnuclearpowerplantexplodedinApril,26,1986andcausedapollutionintherangeof150,000km2.130,000residentswereacutelyexposedtoirradiation,31personsweredeadand233personswereinjured.Theecologicalenvironmentwasseverelydestructed.Tillnow,morethan300,000personsweredeadowingtothispollutionaccidentinEurope.Northeuropeanalsoweredamaged.InDec.23,2003,naturalgas(containingmorehydrogensulfide)blowoutaccidentoccurredatGaoqiaotowninkaixiancounty,Chongqing.243personsweredead.Environmentalcontaminationofbiologicalfactors:Drinkingwater(pathogenicmicrobial，hepatitisvirus,cryptosporidium－隱孢子蟲)Air:respiratorycommunicabledisease,SARS(2)chronichazardDefinition:hazardinducedbythelongtermexposuretolowconcentrationpollutants.Substanceaccumulation:heavymetals,organochlorideFunctionalaccumulation:chronicobstructivepulmonarydisease,COPD

Characterizationofchronichazard:1.increasesofmorbidityandmortalityinthepopulation2.chronicdisease↑,i.e.COPD3.increaseofpollutantburdeninthebody4.chroniccombinedeffects2.EnvironmentpollutionandcancerDr.Pottreportedscrotumcanceroftheyoungboyscleaningchimneyin17756,900,000casesyearlydiedfrommalignanttumorintheworld.Newcasesofcancers:8,700,000InChina,yearlynewcasesofcancers:1,600,000Diedofcancer:1,300,000ⅠClassificationofcarcinogenandenvironmentalchemicalcarcinogen

Internationalagencyofresearchoncancer(IARC)(2002):878chemicalsreportedaccordingtothecarcinogenicityonhumans1.carcinogenicitytohumans:872A.probablycarcinogenicitytohumans:632B.possiblycarcinogenicitytohumans:2343.unclassifiableastocarcinogenicitytohumans:4934.probablynotcarcinogenictohumans:1TheInternationalAgencyforresearchoncancer(IARC)classifiedcarcinogensasfollows:1.Sufficientevidenceofcarcinogenicity,whichindicatesthatthereisacausalrelationshipbetweentheagent(s)andhumancancer.2.Limitedevidenceofcarcinogenicity,whichindicatesthatainterpretationiscrediblebutthatalternativeexplanations,suchaschance,bias,orconfoundingvariables,couldnotbecompletelyexcluded.3.Inadequateevidence,whichindicatesthatoneofthreeconditions,prevailed:⑴therewerefewpertinentdata;⑵theavailablestudies,whileshowingevidenceofassociation,didnotexcludechance,bias,orconfoundingvariables;⑶studieswereavailablethatdidnotshowevidenceofcarcinogenicity.Accordingtotheactivityofchemicalcarcinogen：DirectcarcinogenIndirectcarcinogen/procarcinogenAccordingtothemutagenicityofchemicalcarcinogen：GenotoxiccarcinogenNongenotoxiccarcinogenCocarcinogen:promotingtumorgrowth表2-4常見的致癌物直接烷化劑芥子氣、氯甲甲醚、環氧乙烷、硫酸二乙酯間接烷化劑氯乙烯、苯、丁二烯、烷化抗癌藥多環芳烴類苯并芘、二甲基苯蒽、二苯蒽、三甲基膽蒽、煤焦油、瀝青

芳香胺類聯苯胺、乙萘胺、4-氨基聯苯、4-硝基聯苯金屬和類金屬鎳、鉻、鎘、鈹、砷亞硝胺及亞硝酰胺二甲基亞硝胺、二乙基亞硝胺、亞硝酰胺霉菌和植物毒素黃曲霉毒素、蘇鐵素、黃樟素、固體（不可溶）物結晶硅及石棉嗜好品吸煙、嚼煙、檳榔、鼻煙、過量的酒精飲料食物的熱裂解產物雜環胺類、2-氨-3-甲基-咪唑喹啉、2-氨-3，4-甲基-咪唑喹啉類別化學物舉例藥物(含某些激素)環磷酰胺、噻替派、己烯雌酚ⅡMechanismofcarcinogenesisinfluencedbymulti-stepsandvariousfactors

1.Multi-stepsofcarcinogenesis⑴initiationoftumor:activateproto-oncogenorinactivatetumorsuppressorgene----DNAinjury----genemutation---mutatedcells------⑵promotion:TPA(佛波酯),crotonoil(巴豆油)，saccharine(糖精)⑶progression:changesofthegenotypeofmutatedcell----malignantcells2.Multi-geneandvariousfactorsparticipateinCarcinogenesisActivityofproto-geneandinactivityoftumorimpressinggene,p53Carcinogenesisprocessofmulti-step,severalgene,variousfactors:①inducinggeneticchangesofswitchpointgene;②inducingepigeneticchangesofswitchpointgene;③increasingcellclonalexpressionofgeneticchangesofswitchpointgene;

Ⅲairpollutionandlungcancer

Airpollutioninurbiaismoreseriousthanruralareas.Themortalityoflungcancerofurbanresidentsishigherthanthatofruralareas.Carcinogens(polycyclicaromatichydrocarbon,PAH)arefoundoutinurbanair.Demonstratedbyepidemiologicalinvestigations

1.1thedifferenceinlungcancermortalitiesofbetweenurbiaandruralareaCentraldistrict:27.26/100,000Suburbiadistrict:14.27/100,000Ruralarea:8.5/100,000

1.2indoorairpollutionandlungcancerXuanweicountyYunnanprovince,ChinaBasicdataofepidemiologicalinvestigationforthelungcancerinXuanweicounty:Highmortalityoflungcancercameupto174.21/100000

①lungcancerisinthefirstplaceinvariouskindsofcancers②lungcancermortalityinfarmersishigherthanworkersorstaffinthiscounty③lungcancermortalityofwomenishigherthaninmen④Cigarettesmokingisnotrelatedtolungcancer:male42.7%,female0.23%⑤significantdifferenceoflungcancermortalityinvariousdistricts⑥themortalityoflungcancerishighlyrelatedtotheindoorairpollutioninducedbyfuel(softcoal煙煤)burning,andtheconcentrationofbenzo(a)pyreneis626μg/m3,Lungcancermortalityisrelatedtofuelburning,softcoal＞hardcoal(無煙煤）＞wood表2-5空氣中BaP濃度與肺癌死亡率公社室外BaP(μg／100m3)室內BaP(μg／100m3)1973～1979年肺癌調整死亡率(1/10萬)城關來賓榕城龍潭龍場板橋海岱普立落水熱水寶山3.361.8515.653.147.010.530.291.541.160.523.12108.5667.97248.5055.98107.9939.9553.9428.6243.7635.6046.37174.21128.31104.0922.9639.4619.0313.487.499.552.089.18

ⅣWATERPOLLUTIONANDTUMOR2221organiccompoundswerefoundoutfromwater,765fromtapwater,20ofthemwererecognizedcarcinogens（確認致癌物）,26suspectedcarcinogens（可疑致癌物）,18tumorpromotersandcocarcinogens（促癌物和輔致癌物）,48mutagensinAmestest2.1mutagenicityandtumorRelationshipbetweenmutagenicityofwaterfromHuangpuriverandtumorofpopulation(1/100,000)WaterareamutagenicitystomachleverUpperreachesneg/suspected62.756.9Middlepositive86.267.7Lowersig.positive146.081.3表2-7飲用水種類與肝癌發病率宅溝水21,2371002094.18泯溝水26,35611623.288.03河水16,91230635.48井水23,41510.20.85飲用水種類調查人數五年肝癌例數平均每年例數年發病率（/10萬）合計87,92024749.456.19LivercancerinGuangxi,NanningPondwater39.71/100,000Reservoirwater25.77/100,000Smallstream19.56/100,000Shallowwell19.10/100,000Springwater18.14/100,000Deepwell12.17/100,000Trihalogenatedmethaneisthecommonestcarcinogenindrinkingwater.Chloroform(CHCl3)indrinkingwaterisnotmorethan60μg/LinChina3.EnvironmentalpollutionandTeratogenicityBirthdefectinclude:StructuralmalformationBehavioralabnormalityCongenitalmalformationrate:1.28%inChina;2%inUSA；800,000~1,200,000birthdefectsinChina;Teratogen1.physicalfactors:radiation,xray,γray(s),microwave2.chemicalfactors:drugs,pesticide,organicsolvents,industrialtoxicants,environmentalpollutants3.biologicalfactors:rubellaviruses(風疹病毒),chickenpoxviruses（水痘病毒),toxoplasma(弓形體原蟲),syphilisspirochete(梅毒螺旋體)Basiccharacterization:CriticalperiodofteratogenicityDose-responserelationshipofteratogenicitySpeciesdifferentiationofteratogenicityPlacentatransportationandtransformationPollutants→reproductivecell→mutagenicity→birthdefect→structuralmalformation,behaviorabnormalityPollutants→embryo/fetus→development/growth→birthdefect→structuralmalformation,behaviorabnormality(structuralandmental

developmentalretardations)Relatedincidentsinducedbyenvironmentpollutions:1940’Japannuclearbombexplosion1950’JapancongenitalMinamatadisease1960’Germanythalidomideincident（phocomelia,海豹肢畸形）1970’2,4,5-Tpollutionincident1980’SovietUnionnuclearpowerplantexplosionEnvironmentHormoneEffectAlotofenvironmentalchemicalpollutantshavehormone-likeactiondisruptingendocrinefunctionsofthebody,thatisenvironmentalendocrinedisruptingchemicals（EDCs）.Disturbingestrinogen(雌激素)、thyroxine(甲狀腺素)、testosterone(睪酮)Foundoutmorethan100EDCs,including:phthalate(鄰苯二甲酸酯)、polychlorinatedbiphenyl,PCB(多氯聯苯)、organo-chlorineinsecticide(有機氯殺蟲劑)、alkylphenol(烷基酚)、vegetablehormone(植物激素)、heavymetals(重金屬)“Endorinedisruptors”hasbeenbroadlydefinedas“anexogenousagentthatinterfereswiththeproduction,release,transport,metabolism,binding,action,oreliminationofnaturalhormonesresponsibleforthemaintenanceofhomeostasisandtheregulationofdevelopmentprocesses.”Chemicalsfromwidelyvarietyofchemicalclasses(e.g.,pesticides,herbicides,fungicides,plasticizers,surfactants,organometals,halogenatedpolyaromatichydrocarbons,phytoestrogens)havebeenshowntoinducedevelopmentaltoxicityviaatleastfourmodesofactioninvolvingtheendocrinesystem:①byservingassteroidreceptorsligands;②bymodifyingsteroidhormonemetabolizingenzymes;③byperturbinghypothalamic-pituitaryreleaseoftrophichormones;④byasyetuncharacterizedproximatemodesofaction.HazardsofEDCsReproduction

impediment(sperm↓↓)BirthdefectDevelopmentalabnormalityEndocrinemetabolismdisturbanceCarcinogenesise.g.mammarycancer,testicularcancer,ovarycancerOrganochlorinepesticidesisakindofendocrinedisruptingcompounds,alsopersistentorganicpollutants,coulddisruptendocrinefunctionoftheorganismandinduceincreasesofbreastcancer,testiscancer,prostatecancer,aswellasbirthdefectsintheexposedpopulation.POPs(persistentorganicpollutants)areakindofchemicalsubstancesimpactingonthehumanhealthandtheglobalenvironment.12POPs,whichareclaimedasprecedentlyeliminatedsubstances,include:Aldrin(艾氏劑)、chlordane(氯丹),Dieldrin(狄氏劑)、Endrin(異狄氏劑)、Heptachlor(七氯),Mirex(滅蟻靈)、toxaphen(毒殺酚)、DDT、hexachlorobenzene(六氯代苯)、polychlorinatedbiphenyl(多氯聯苯,PCB)、polychlorinated-dibenzo-p-dioxin(二惡英)andfuran(呋喃)，9of12substancesareorganicchlorinepesticides,1industrialchemical,2by-productsofindustrialproductionandrefuseburning.ThedefinitionofPOPsPOPscouldexistpersistentlyintheenvironment,andremotelymigratebydifferentenvironmentmediasuchasair,water,andorganisms,andtakeplacethebioenrichmentbymeansoffoodchains,andfinally,severelyimpactonthehumanhealthandtheecologicalenvironment.thespecificpropertyofPOPs1.persistency:POPshavethepropertyagainstphoto-decomposition,chemicaldecomposition,biologicaldecomposition,sotheycanstayforalongperiodoftimeintheenvironmentmediasuchaswaterbody,substratesludge,andsoil.2.accumulation:POPsareoftenhalogenatedandhavethecharacteristicsof

lowwater-solubilityandhighlipid-solubility,sothatthey

easilyaccumulateinfattissues,andcouldharmthehumanhealthbyfoodchains.3.migration(遷移性)：POPscanmigratetotheremoteareabywind,waterflow,andvaporfromwaterbodyorsoilintotheatmosphericenvironmentoradheretotheatmosphericparticulate,migrateforalongdistancebymeansoftheatmosphericcirculation.POPseasilymigratefromwarmareatocoldarea.ThiscanwellexplainwhyPOPscouldbedetectedintheArcticCircle(北極圈).4.hightoxicity:TheLD50value

of2,3,7,8-TCDD(2,3,7,8-tetrachlorateddibenzo-p-dioxin)onguineapig(豚鼠)is0.6~2.0μg/kgbw.。POPsalsohavethebiomagnificationbyfoodchains.ThisisthefamousStockholmConventiononPersistentOrganicPollutants(POPs).ChinahadapprovedStockholmConventioninMay,17,2004.Studymethodsofenvironment&health1.environmentalepidemiology2.environmentaltoxicology3.populationinvestigationsarecombinedwithlaboratorystudies1.Environmentalepidemiology1.1studyingeffectsofoneormoreenvironmentfactorsonpopulationhealth,canthisfactorproducethespecifichealtheffect(s)?Informationanalysisaboutit

1.2Theinfluenceofenvironmentalfactorsonthepopulationhealthisrelatedtothewholehealtheffectspectrum.Asforpreventivemedicine,findingoutthepreclinicalstateisthemostimportant.Healtheffectindicators1.3Theepidemiologicalinvestigationsofenvironmentalfactorsonpopulationhealth:①exposurefactor(reason)→→→healtheffects(results)②healtheffects(results)e.g.Xuanweilungcancer,Minamatadisease,Itai-Itaidisease→→→exposurefactor

1.4speciallypayattentiontothestudyingofexposure-effectrelationshipandexposure-response

relationship,toworkouttheenvironmentalstandardizationsEnvironmentexposure&healtheffect1.exposuremeasurement:externalexposure（外暴露）(pollutantsconcentrationintheenvironment),internalexposure（內暴露）(toxicantconcentrationinthebodyorbiologicalmolecularadducts)2.healtheffectassessment:①internalburdenincreaseofpollutant,nochangesofphysiologicalfunction&biochemicalmetabolism②withfartherincreaseofinternalburden,minimalchangesofphysiologicalfunction&biochemicalmetabolism(reversiblechanges)③somechangesofbiochemicalmetabolismorphysiologicalfunction,enoughtoleadtopathologicalchanges,butnoclinicalsymptoms(preclinicalstate).④significantclinicalsymptoms,disease⑤serioustoxicationordeath

Applicationofenvironmentalepidemiology1.accordingtoexposurefactors→→findouthealtheffectsandthedegreeofhealthdamages(crosssectionstudy,perspectivestudy)2.accordingtohealthdamages→→exploreenvironmentalpathogenicfactors(case-controlstudy,retrospectivestudy)2.EnvironmentaltoxicologyObjectives:(1)toxicity,targetorgans&targetsites(2)basiccharacterizationoftoxicactionofpollutants,e.g.toxicmanifestation,accumulation(3)themechanismoftoxicaction&mainbiologicaleffects(4)kineticcharacteristicsoftoxicants(5)specifictoxicityoftoxicantse.g.mutagenicity,carcinogenicity,teratogenicity,delayedneuro-toxicity(6)specificsusceptiveindicators(biomarkers)(7)safetyassessment

Biologicalmarkersinthestudyofenvironment&healthBiologicalmarkermeansfunctionaland/orcellular,biochemical,ormolecularchangesinthebodyexposedtopollutants.Itincludes:(1)exposurebiomarker(2)effectbiomarker(3)susceptibilitybiomarker表2-11從暴露到疾病前各階段主要生物標志內劑量(毒物及其代謝物)

生物有效劑量標志

早期生物效應分子生物標志

細胞結構／功能改變標志

易感性標志

生物標志暴露生物介質可鐵寧(cotinine)苯乙烯、鉛、鎘、砷多氯聯苯、DDT、DDE、TCDD致突變性香煙苯乙烯、鉛