公共卫生学环境医学研究方法.ppt

环境医学研究方法,环境对健康影响的特征:区域性、多因素、弱效应、长期性、非特异性、潜隐期环境污染对人群健康的影响：1.引起急性中毒和死亡；2.慢性危害：生理生化功能、生长发育、慢性病、慢性中毒；3.致癌作用；4.遗传影响：胎儿性水俣病；酞胺胍啶；2,4,5-涕事件；氯乙烯5.其他：精神状态、传染病的暴发流行、过敏反应,环境流行病学研究,一、环境流行病学研究的目的1.研究与环境有关的疾病的分布规律，揭示环境因素的健康效应；2.已知暴露因素，研究其对健康的影响；3.出现健康异常，探寻环境病因；4.健康危险度评价，提出防治措施。,二、环境流行病学研究的内容（一）暴露测量1.环境测量2.生物检测（二）健康效应测量*选择早期敏感指标*针对敏感人群和高危人群,三、环境流行病学研究的方法（一）现况调查（二）病例-对照研究（三）队列研究前瞻性队列研究回顾性队列研究（四）实验验证研究（干预试验）,四、环境流行病学研究方法的应用（一）已知环境因素，探究健康影响1.确定暴露人群，选择合适对照可比性、代表性、随机性2.暴露监测及暴露估计3.健康资料的收集4.健康损害指标的统计分析举例：,原子弹爆炸与白血病的关系调查研究方法：定群研究（前瞻性研究）研究对象：暴露组：距离爆炸中心2500m对照组：距离爆炸中心2500m暴露监测与估计：射线和中子射线以T65剂量估计分1rad，1-99rad和100rad健康效应：发病率、死亡率（死因）结果：剂量-效应关系：1rad白血病发病率增加1-2倍；100rad与1rad比，RR增加37.5倍；时间-效应关系：以五年为观察周期递减,（二）已知疾病，探索病因1.一种新的疾病的突然暴发流行2.一种地方性疾病的连续发生和反复流行3.某些常见病的发病率增加举例：水俣病的流行病学调查经过,事件发生：动物人流行病学特征：1.时间分布：2.空间分布：3.人间分布：170岁都发病，无性别差异推论：1.不是传染病2.与鱼贝类有关3.是食物中毒实验研究：1.毒物提取2.动物试验验证,病因流行病学研究各阶段的重点工作：1.描述性阶段：（1）确定“病例”的定义；（2）描述病的分布及特征；（3）当地动物疾病的流行情况。2.形成病因假设阶段：（1）患者组织样品的检查；（2）环境中可能的线索调查；（3）考虑可能的暴露途径。,3.检验病因假设阶段：（1）查阅世界各地类似的发病事件报告；（2）确定化学物质的暴露和毒性效应的特意性生物学标志；（3）确定实验室检查分析方法；（4）确定收集到的流行病数据的范围和类型；（5）组织专职人员作出现场调查的决策；（6）制订动物毒理学研究的计划。,4.验证病因假设阶段的追踪性研究（1）普及宣传，精确评价疾病流行范围和严重程度；（2）确定特定人群的污染来源和引起暴露的决定因素；（3）采取相应措施去除病因因子或减少高危人群的暴露。,环境毒理学研究,环境毒理学研究内容：1.环境毒物在机体的吸收、分布、代谢和排泄；2.环境毒物对机体的影响及毒作用机理；3.环境毒物对机体影响的作用条件和影响因素；4.环境毒物及其转化产物的毒性及其评定方法；5.制订环境卫生标准,环境化学物,胃肠道,皮肤,肺脏,组织（贮存）,靶器官（损害）,分泌腺,肺脏,肾脏,分泌物,呼出气,尿,胆汁,肝脏,粪便,摄入,吸入,接触,（分布）,血液和淋巴,门脉血,（排泄）,（吸收）,环境化学物,结合反应,水解反应,还原反应,氧化反应,排出,组织蓄积,相反应,相反应,排出,无生物转化,环境化学物的生物转化：,环境毒物的毒作用类型：1.变态反应2.特异体质反应3.速发或迟发毒性作用4.可逆和不可逆毒作用5.局部和全身毒作用,环境毒物的联合作用类型：1.独立作用：2.相加作用：3.协同作用：4.拮抗作用：（1）功能拮抗（2）化学拮抗（3）配置拮抗（4）受体拮抗,环境毒物毒作用的一般机理：1.干扰正常受体配体的相互作用2.干扰膜功能3.干扰细胞的能量产生4.与生物大分子结合5.钙稳态失调6.选择性细胞致死作用7.体细胞非致死遗传改变,影响环境毒物毒性作用的因素：1.毒物因素2.接触条件3.实验动物因素4.环境因素,环境化学毒物的毒性评定方法：1.急性毒性试验：目的是在短期内了解试验物质毒性大小，为其它毒性试验提供设计依据。（1）急性致死毒性试验LD100与LD50（2）急性非致死毒性试验急性阈剂量（浓度）的测定局部刺激试验：急性皮肤刺激试验急性眼刺激试验,2.蓄积性和耐受性试验：（1）蓄积性试验：蓄积系数固定剂量法递增剂量法二十天试验法（2）耐受性试验,3.亚急性、亚慢性毒性试验：目的是在急性试验的基础上，在较短时间内了解受试物对机体的主要毒性作用及其靶器官，探讨敏感的观测指标和剂量反应关系，为慢性毒性试验提供设计依据.（1）动物选择（2）试验期限（3）剂量分组（4）染毒方式（5）观察指标：一般性指标、特异性指标、常规检查指标：血液学指标；肝、肾功能指标；病例组织学指标；毒物分布、代谢、排泄指标。,4.慢性毒性试验目的试评价受试物在长期小剂量作用的条件下对机体产生的损害及其特点，确定其慢性毒作用阈剂量和最大无作用剂量，为制订最高容许浓度（MAC）提供依据。（1）试验动物（2）试验期限（3）剂量分组（4）观察指标,5.特殊毒性试验（1）致突变试验目的是确定化学物改变细胞内遗传物质的能力，确定其致突变与对哺乳动物的影响，对可遗传损伤、致癌性以及其它有关损伤进行评价或预测。致突变作用的类型：A.基因突变：碱基置换：转换、颠换移码突变B.染色体畸变：,a.染色体结构异常：染色体型畸变：裂隙、断裂、缺失、倒位、易位、重排、重复和插入染色单体型畸变：姐妹染色体交换b.染色体数目异常：试验方法遵循化学品测试准则有关规定进行设计和实施。,（2）致癌性的研究方法（5个阶段4个决定点）阶段A:化学物的结构阶段B：体外短期试验DNA损伤试验基因突变试验染色体效应试验决定点1：A.如果1个以上的试验得到遗传毒性的明确证据，则判断位可疑致癌物。B.如果Ames试验和肝细胞DNA修复试验均为阳性，揭示受试物具有致癌性。,阶段C：促长剂的测试细胞间间隙连接通讯抑制试验非整倍性和SCE的诱发细胞转化试验决定点2：阶段D：哺乳动物体内短期致癌试验啮齿动物肝脏转变灶诱发试验小鼠肺肿瘤诱发试验小鼠皮肤肿瘤诱发试验SD雌鼠乳腺癌诱发试验决定点3：初步判断致癌性上是安全的。阶段D中一种以上结果阳性，确定致癌物；阶段B中两种试验阳性，D中一种试验阳性，判断为潜在致癌物。,阶段E：长期致癌试验鉴定动物致癌物最可靠、应用最多的方法，主要用于：（1）体内短期致癌试验中结果可疑的化合物；（2）在前阶段试验中结果为阴性但人类较高水平接触的化学物；（3）资料显示可能的致癌作用是通过间接的非遗传毒性机理的化合物。检测方法：受试物的准备动物选择（种系及数量）染毒剂量、方法试验期限结果观察及判定决定点4：最后评价，结果外推至人并估计其危险度,（3）致畸性研究方法致畸作用的机理：1.细胞毒作用2.特异致畸作用（1）受体介导与致畸性（2）干扰激素功能与致畸性（3）抑制生化酶与致畸性3.非特异致畸作用,环境致畸物的研究方法1.动物致畸实验研究（三段试验）段试验：主要测试化学物对受孕和生殖功能的影响；雄性6080天，雌性14天段试验：孕鼠器官形成期对雌鼠单独染毒；段试验：对分娩和出生后发育影响观察，妊娠最后三天及整个授乳期对雌鼠染毒2.行为致畸实验研究反射和运动；情感；识别功能；社会行为；生殖功能3.体外致畸试验全胚胎培养；器官培养和细胞培养,健康影响的危险度评价,一、基本内容与方法1.危害鉴定：目的是确定化合物是否具有对健康的损害效应以及固有的毒性特征及类型。（1）致癌性（2）致突变性（3）致畸性（4）器官/细胞病理学损伤,2.暴露评价3.剂量-反应关系的评定：是环境化学物暴露与健康不良效应之间的定量评价，是健康危险度评价的核心。4.危险度特征分析5.危险度评价中的不确定因素,二、应用预测预报特定环境暴露的危险度有害物质的分类管理标准法规的制定,环境卫生标准,一、环境卫生标准制订的依据：（WHO四级要求）第一级：在小于此种浓度和接触时间内，根据现有知识，不会观察到直接或间接的反应；第二级：在大于此种浓度和接触时间时，对人的感觉器官有刺激，对某些植物有损害，或对环境产生其它有害作用；第三级：在大于此种浓度和接触时间时，可使人的生理功能发生障碍或衰退，引起慢性疾病和缩短寿命；第四级：在大于此种浓度和接触时间时，可使对污染物敏感的人发生急性中毒或死亡。,二、环境卫生标准制订的原则：1.对人体健康无直接损害；2.对人的主观感觉无不良影响；3.对人体健康无简介危害；4.选用最敏感指标的原则；5.掌握经济合理和技术可行的原则。,三、环境卫生标准制订的方法：1.制订一般环境卫生标准的方法（1）对大气、水体感观性状影响的研究方法（2）对地面水、土壤自净过程影响的研究方法（3）环境毒理学研究方法（4）环境流行病学调查方法,2.工业企业卫生防护距离标准的研究方法（1）现场实测（2）环境流行病学调查（3）沿用与引进方法3.快速计算法化学物某些理化性质常数；同系物化学结构生物活性；毒性指标,中山大学公共卫生学院预防医学系胡前胜2005.6,环境基因组计划EnvironmentalGenomicsProgram,EGP,什么是组学（-omics),目前把对细胞内RNA、DNA、蛋白质、代谢中间产物的整体分析手段，称为组学技术（-omics)。该词源于拉丁文后缀“-ome”，指一个组或群。根据研究对象的不同相应地产生了基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢物组学等。其他生物分子如脂类、糖类、脂蛋白等，也都会成为基因组学研究对象。由于通常毒性剂量下的人体试验是不能进行的，通过这些技术就可以检测亚病理剂量下人体内蛋白质组和代谢物组发生的变化，对环境医学和毒理学研究将是一个重大进步。,基因与基因组学,基因是DNA分子上具有遗传效应的特定核苷酸序列的总称，是具有遗传效应的DNA分子片段。基因组就是一个物种中所有基因的整体组成。人类只有一个基因组，大约5-10万个基因。人类基因组有两层意义：遗传信息和遗传物质。要揭开生命的奥秘，就需要从整体水平研究基因的存在、基因的结构和功能、基因之间的相互关系。,人类基因组计划HumanGenomicsProgram,HGP,1985；1990；2000.6.26HGP的目的：阐明人类基因组30亿个碱基对的序列，发现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置，破译人类全部信息，使人类第一次在分子水平上全面地认识自我；了解生命起源、了解生命体生长发育的规律、认识种属之间和个体之间存在差异的起因、认识疾病产生的机制以及长寿与衰老等现象、为疾病诊治提供科学依据。,人类基因组研究的惊人发现：,19号染色体是含基因最丰富的染色体，而13号染色体含基因量最少；目前已经发现和定位了26000多个功能基因，其中尚有42的基因不知道功能；人类基因组中存在“热点”和大片“荒漠”，在染色体上有基因成簇密集分布的区域，也有大片的区域只有无用DNA”不包含或含有极少基因的成分。基因组上大约有1/4的区域没有基因的片段；35.3的基因包含重复的序列。这说明那些原来被认为是“垃圾”的DNA也起重要作用，应该被进一步研究。,基因组学技术在环境医学中的应用：,研究有害环境因素的毒作用机制；对环境因素可能的危害进行预测；评价剂量反应关系；毒性作用在种属间的外推；确定环境污染物暴露和作用的生物学标志；确定多种环境因素暴露后联合效应。,随着人类基因组逐渐被破译，一张生命之图将被绘就，人们的生活也将发生巨大变化，人类基因研究的意义在于它可以支持和推动生命科学中一系列重要的基础性研究。如基因组遗传语言的破译，基因的结构与功能关系，生命的起源和进化，细胞发育、生产、分化的分子机理，疾病发生的机理与治疗等。,人类基因组计划的意义：,伴随着人类基因组计划的迅速发展，基因的全序列逐步被完整的测出，会出现大量的不知道任何功能信息的序列。因此在HGP完成之后即全部人类基因被定序之后，还需要继续发展能对大量的基因进行功能分析的方法，还要继续分析大量未知功能基因的具体生物学功能。包括基因克隆计划、蛋白质计划以及细胞计划等。,后基因组工作：,后基因组工作：基因表型图谱基因表型图谱实际上是基因宏观功能即基因的相关细胞表型图谱，用来直接、简便和快捷地对衰老性致命性疾病的基因治疗的靶基因和药物基因加以标志和定位，为基因诊断、基因治疗药物的设计提供高效技术平台。,HGP：遗传图谱、物理图谱、序列图谱、基因图谱,Post-genomicEraofBiology,Genome,Genotype,Genomics,Geneexpression,Environmentalstressors,MetabolismProteins,Transcriptomics,Proteomics,MolecularPhenotype,Metabonomics,“Genesloadthegun,theenvironmentpullsthetrigger”,环境基因组计划（EGP）,1997.10提出，1998.4.4立项资助预计2004年完成参加单位：美国国立环境卫生科学研究所（NIEHS)美国国立卫生院（NIH）的几个研究所美国能源部（DOE,DepartmentOfEnergy）联邦研究机构,EnvironmentalGenomics,KnowledgeOfToxicology,CandidateGenes,ExposureModelStudies,FindGeneticsVariation,FuntionalAnalysis,?,PopulationStudies,RiskAssesment,研究目标：专门研究与环境相关疾病的遗传易感性，寻找对化学损伤易感的基因。研究人群：不同年龄、性别和种族背景的10个群体中1000个个体。研究目标：1.鉴定与环境相关疾病易感基因的等位片段多态性（allelicpolymorphism）；2.建立这些基因多态性的中心数据库；3.服务于疾病流行病学中基因与环境相互作用的人群研究。4.准确地预测出影响人类健康的危险度和帮助政府制定出环境保护策略。,努力方向：1.环境基因组图谱的建立，包含足够的血样数和20个基因多态性；2.大规模从具有代表性的美国人群中检测主要的化学物质；3.恢复这些因素的真实相互作用；4.用转基因鼠和其他改进模式建立快速和更好的检测系统。,具体研究项目：1、生命统计学，研究分析环境和基因之间的关系，建立用于分析大分子物质（DNA、RNA、蛋白质）的计算机分析数据库以及基于Web的资源的开发和利用。2、DNA测序，DNA测序或序列分析，人群中遗传学