环境卫生学-第7章-生物地球化学性疾病

生物地球化学性疾病第一节概述生物地球化学性疾病

（biogeochemicaldisease）：由于地壳表面化学元素分布的不均匀性,使某些地区的水和(或)土壤中某些元素过多或过少,当地居民通过饮水、食物等途径摄入这些元素过多或过少，而引起某些特异性疾病。如何判定一种疾病为生物地球化学性疾病？1疾病的发生有明显地区性2疾病的发生与地质中某种化学元素之间有明显剂量反应关系一、生物地球化学性疾病的流行特征＊如如在海拔相对较高的山区、丘陵地带，由于土壤、饮水、粮食、蔬菜中碘含量较低，多有碘缺乏病的流行。如碘缺乏病病区环境介质中碘水平普遍偏低，尤以水碘为甚。（一）明显的地区性分布（二）与环境中元素水平相关二、影响生物地球化学性疾病流行的因素在流行区，人们生活条件和营养状况的改善，可降低流行强度。如西藏、内蒙等地区，居民习惯饮用砖茶，砖茶含氟量很高，引起饮砖茶型氟中毒。例如在某些山区有地方性氟中毒的流行，同时存在着碘缺乏病。（一）营养条件（二）生活习惯（三）多种元素的联合作用三、生物地球化学性疾病的控制措施1.建立健全专业队伍和防治网络2.开展经常性疾病调查监测1.限制摄入对于环境中元素水平过高所致的中毒性疾病，应减少、控制机体总摄入量。2.适量补充对于环境中元素水平过低所致的缺乏性疾病，应适当补充、增加摄入量。（一）组织措施（二）技术措施第二节碘缺乏病碘缺乏病（iodinedeficiencydisorders，IDD）

是指从胚胎发育至成人期由于碘摄入量不足而引起的一系列病症。碘缺乏病的表现形式亚临床型克汀病地方性克汀病智力障碍生殖功能障碍因胚胎婴幼儿期缺碘地方性甲状腺肿：因儿童成年期缺碘地方性克汀病：因胚胎婴幼儿期缺碘流产早产死产一、碘在自然界中的分布二、碘在人体内的代谢三、碘的生理作用四、碘缺乏病的流行病学特征碘缺乏病是世界上分布最广泛、危害人数最多的一种地方病，全球110个国家16亿人生活在缺碘地区我国病区人口达4.25亿，约占世界病区人口的40%，亚洲病区人口的60%

病区分布在亚洲、非洲、南美和大洋洲的大部分经济欠发达国家全球每年因缺碘造成死胎3万，新生儿智力和身体发育障碍12万，地方性甲状腺肿5.66亿，克汀病人600万以上，脑功能受损病人高达3亿人我国仍有700万地方性甲状腺重病人和19万克汀病人，14岁以下的智力残疾儿童有539万人我国现有智力残疾人1000万，其中80%以上是因缺碘造成2.人群分布：任何年龄均发病,但青春期居多

1.地区分布山区高于平原内陆高于沿海农村高于城市（一）流行特征

3.时间趋势采取补碘干预后，碘缺乏病呈逐年下降趋势1.自然地理因素2.水碘含量3.协同作用4.经济状况5.营养不良（二）影响碘缺乏病流行的因素五、地方性甲状腺肿地方性甲状腺肿（endemicgoiter）

是一种主要由于地区性环境缺碘引起的地方病，是碘缺乏病的主要表现形式之一，其主要症状是甲状腺肿大。（一）发病原因碘缺乏:主要是饮水中碘不足1致甲状腺肿物质:如硫氰酸盐2其他：高碘是另一个致甲状腺肿大的原因3木薯、杏仁、芥菜高碘深井水缺碘→甲状腺激素合成↓→TSH↑→甲状腺代偿性增生（补碘可逆）酪氨酸碘化不足或错位→异常甲状腺球蛋白→不易水解分泌而堆积→滤泡肿大→胶质性甲状腺肿压迫滤泡上皮细胞→局部纤维化，坏死→结节性甲状腺肿（不可逆）（二）发病机制（三）临床表现1、甲状腺肿大2、压迫症状气管受压→呼吸受限食管受压→吞咽困难喉返神经受压→声音嘶哑颈交感神经受压→Horner综合征上腔静脉受压→上腔静脉综合征颈内静脉受压→皮肤瘀点，肺不张异位甲状腺肿（四）诊断1．诊断标准1生活与缺碘地区或高碘地区2甲状腺肿大超过本人拇指末节3排除甲亢、甲状腺炎、甲状腺癌等其他甲状腺疾病。

临床分型弥漫型混合型结节型2.临床分型3．分度标准甲状腺摸不着，看不见颈部端正时，甲状腺“看得见”，拳头1/3大甲状腺虽不大但能摸到结节者，也应判为l度。Ⅰ度：Ⅱ度：颈部端正时，甲状腺摸得着、看得见。Ⅲ度:自己拳头2/3大Ⅳ度:自己拳头以上大正常：六、地方性克汀病地方性克汀病（endemiccretinism）

是在碘缺乏地区出现的一种比较严重的碘缺乏病的表现形式。患者生后即有不同程度的智力低下，体格矮小，听力障碍，神经运动障碍和甲状腺功能低下，伴有甲状腺肿。（一）发病机制1．胚胎期：缺碘→中枢神经系统的发育分化障碍→听力，语言障碍，上运动神经元障碍，智力障碍等2.出生后至两岁：缺碘→甲状腺激素缺乏→影响身体和骨骼生长→体格矮小、性发育落后、粘液性水肿等。呆瘫哑聋小（二）临床表现1.智力低下2.聋哑3.生长发育落后②婴幼儿生长发育落后④性发育落后4.神经系统症状

下肢痉挛性瘫痪，肌张力增强，腱反射亢进5.甲状腺功能低下症状

主要表现为6.甲状腺肿③克汀病面容①身材矮小粘液水肿辅助条件必备条件①出生、居住在碘缺乏地区。②有不同程度的精神发育迟滞，IQ≦54①神经系统障碍②甲状腺功能障碍有上述必备条件及任何一项或一项以上的辅助条件，排除其他原因造成的疾病后，即可诊断。（三）诊断甲低、身体、性发育落后智力低下神经功能障碍前面两种临床型的表现之和神经型粘液性水肿型混合型（四）临床分型（一）预防措施碘盐WHO推荐１/10万碘油其他口服碘化钾七、预防与治疗（二）治疗原则1.地方性甲状腺肿2.地方性克汀病第三节地方性氟中毒地方性氟中毒（endemicfluorosis)是由于一定地区的环境中氟元素过多，而致生活在该环境中的居民经饮水、食物和空气等途径长期摄入过量氟所引起的以氟骨症和氟斑牙为主要特征的一种慢性全身性疾病，又称地方性氟病.饮水食物空气一、氟在自然界中的分布地下水、岩石、空气及各种食物中。燃烧高氟煤取暖、做饭和烘烤粮食可引起室内空气和粮食氟的污染。砖茶中氟含量很高，一般在100mg/kg以上。二、氟在人体内的代谢三、氟的生理作用四、地方性氟中毒的流行病学特征（一）病区类型和分布1、饮水型病区：饮用高氟水，是最主要的病区类型。2、燃煤污染型病区：燃用高氟煤，污染室内空气和食物。3、饮茶型病区：长期饮用含氟过高的茶叶4、其他影响因素：主要为饮食营养因素。蛋白质、维生素类、钙、硒和抗氧化物具有拮抗氟毒性作用。（二）人群分布1、年龄：氟斑牙主要发生在恒牙，氟骨症发病主要在成年人，发病率随着年龄增长而升高。2、性别：一般无明显性别差异。3、居住时间：在病区居住年限越长，氟骨症患病率越高，病情越重。五、发病原因和机制长期摄入过量氟是发生本病的根本原因。我国北方病区主要为饮水所致，西南病区为燃煤污染。营养不良，特别是蛋白质、钙、维生素供给缺乏时，机体对氟的敏感性增高。（一）发病原因

（1）氟＋羟基磷灰石→氟磷灰石→难溶性氟化钙→骨质硬化，骨密度增高（2）成骨、破骨细胞活动→骨皮质增厚、粗糙，外生骨疣（3）血钙↓→甲状旁腺分泌激素↑→磷代谢紊乱→骨钙释放入血→骨质脱钙、骨质疏松、骨软化、骨骼变形（4）过量氟对骨代谢调控网络的干扰（二）发病机制1、对骨组织和钙磷代谢的影响氟化钙沉积→牙釉质不能形成正常棱晶结构→产生不规则球形结构→粗糙、白垩状斑点、条纹、斑块，松脆，缺损，色素沉着对神经系统、肌肉、肾脏、血管和内分泌等有一定毒性作用2、对牙齿的影响3、对其他组织的影响4、抑制酶的活性六、地方性氟中毒的临床表现氟斑牙Dean法是目前广泛使用的分类方法1、釉面光泽度改变2、釉面着色3、釉面缺损（一）氟斑牙正常牙齿轻度中度重度（二）氟骨症1、症状（1）疼痛呈持续性，多为酸痛，活动后可缓解。（2）神经症状肢体麻木、蚁走感；

肌肉松弛，握物无力。（3）肢体变形，，，（4）其他神经衰弱症候群。关节功能障碍肢体弯曲变形活动受限瘫痪2、体征（1）硬化型广泛性骨质增生，硬化及骨周软组织骨化所致的关节僵硬及运动障碍。（2）混合型在骨质硬化即骨旁软组织骨化的同时，因骨质疏松、软化而引起脊柱及四肢变形。

3、X线表现（1）骨结构改变：

（2）骨周改变

（3）关节改变

关节软骨发生退变坏死，关节面增生凸凹不平，关节边缘呈唇样增生。氟骨症骨密度降低密度增高或减低软组织的钙化（三）非骨相氟中毒1、神经系统损害：沿受损神经根走向的放射性疼痛2、骨骼肌损害：常见手部肌肉或下肢肌肉萎缩3、肾脏及其他损害主要表现为肾功能不全，继发性甲状旁腺功能亢进。七、地方性氟中毒的诊断和鉴别诊断1、诊断出生或幼年在氟中毒病区生活，或幼年时长期摄氟过量者，牙齿釉质出现不同程度的白垩样变，伴不同程度缺损和棕黄、棕黑色色素沉着，排除其他非氟性改变者即可诊断为氟斑牙。2、鉴别诊断①非氟斑②釉质发育不全③四环素牙④外源染色⑤龋齿（一）氟斑牙1、诊断（1）生活在高氟地区，饮高氟水，食用被氟污染粮食或吸入污染空气。（2）氟斑牙，伴骨关节痛，肢体或躯干运动障碍及变形。（3）骨及骨周软组织具有氟骨症X线表现。（4）尿氟超过正常值。（二）氟骨症2、氟骨症的X线诊断标准①长期生活在氟病区。②凡X线发现骨增多、骨减少或混合（骨转换）以及肌腱、韧带、骨间膜骨化和关节退变继发骨增生变形等X线征象者，均可诊断为地方性氟骨症。3、鉴别诊断类风湿风湿性关节炎骨与关系结核强直性脊椎炎退行性骨关节病神经根痛八、地方性氟中毒的预防措施和治疗原则1、饮水型氟中毒2、燃煤污染型氟中毒

3、饮砖茶型氟中毒改换水源饮水除氟（一）预防措施改良炉灶减少食物氟污染不用或少用高氟劣质煤（二）治疗原则1、合理调整饮食和推广平衡膳食2、药物治疗3、氟斑牙治疗4、其他对症治疗第四节地方性砷中毒地方性砷中毒（endemicarseniasis)是由于长期自饮用水、室内煤烟、食物等环境介质中摄入过量的砷而引起的以末梢神经炎、皮肤色素代谢异常、掌跖部皮肤角化、肢端缺血坏疽、皮肤癌变为主要表现的一种慢性全身性疾病。饮水室内燃煤食物一、砷的毒作用机制三价砷+酶蛋白的双巯基或羧基→络合物或环状化合物→酶活性受到抑制。（转氨酶、丙酮酸氧化酶、丙酮酸脱氢酶、磷酸酯酶、细胞色素氧化酶、脱氧核糖核酸聚合酶）五价砷抑制α-甘油磷酸脱氢酶、细胞色素氧化酶→阻断肝细胞线粒体中的氧化磷酸化过程→抑制ATP的合成。酶活性↓→影响细胞的代谢，改变染色体结构和核分裂过程。砷→皮肤的酪氨酸酶↑或↓→皮肤色素异常（一）抑制酶活性细胞凋亡：是由基因控制的细胞自我消亡过程，其发生为机体维持衡态所需，因而有积极的生物学意义。典型的细胞凋亡形态学变化：细胞皱缩，染色质致密固缩，细胞浆浓缩，核碎裂，最终形成嗜酸性、圆形或椭圆行的凋亡小体。凋亡小体被邻近的细胞吞噬。电镜显示凋亡小体包被有胞膜，内含许多细胞器。凋亡细胞周围无炎症反应。砷可诱导多种细胞的凋亡：包括正常细胞和肿瘤细胞。（二）导致细胞凋亡细胞凋亡与肿瘤发生细胞凋亡(磷脂酰丝氨酸外翻）

砷导致细胞凋亡的机制：对p53、c-myc、bcl-2、bcl-x、bax等基因产生作用。对bcl-2基因表达的影响尤显重要。砷可使bcl-2基因表达下降，诱导NB4细胞凋亡。端粒酶的活性改变与p53、c-myc、bcl-2基因表达异常有关。砷→bcl-2基因表达异常→端粒酶活性变化→端粒水平变化→细胞稳定性↓→凋亡。1、影响细胞凋亡控制基因的表达2、改变端粒酶的活性蓝色为染色体,黄色为端粒端粒砷→激活胱天蛋白酶（caspase)家族成员→caspase活性↑→改变细胞信号转导系统→凋亡。砷+谷胱甘肽酶结合→细胞清除自由基能力及抗氧化能力↓→诱发细胞凋亡3、细胞内信号转导异常1、DNA损伤砷可引起DNA损伤及DNA损伤后的修复→改变染色体的完整性2、基因表达异常砷可影响癌基因及抑癌基因的表达3、DNA甲基化反应砷可影响DNA的碱基修饰→DNA甲基化反应→基因表达水平改变4、氧化应激与活性氧的产生砷→MMA、DMA→活性氧（ROS）→DNA损伤（三）砷的致癌机制二、地方性砷中毒的流行病学特征1.饮水型病区：该类病区是居民长期饮用含砷量较高的水而引起的慢性砷中毒，台湾、新疆、内蒙、山西病区均属此类型。淡水中砷含量在0.01～0.6mg/L，山西省某些病区水砷含量高达4.4mg/L。当地下水流经含砷岩层时，大量的砷溶解于水中，致使含砷量高达10mg/L以上。有些温泉含砷可高达25mg/L以上（一）病区类型和分布2.燃煤污染型病区煤一般含砷量为5～40mg/kg，而贵州省病区县的煤含砷量高达100～9600mg/kg。室内空气中的砷含量高达0.16～0.76mg/m3，使室内干燥和储存的粮食也受到污染。贵州省黔西南州的兴仁县、兴义市和安龙县是世界、国内最严重的燃煤污染型地方性砷中毒病区，暴露人口近4万人，现症病人2800余人。

贵州省氟中毒重灾区3.混合型病区一个地方性砷中毒病区内同时还有一种或几种地方病存在。如新疆奎屯某居民村饮水含砷量为0.85mg/L，含氟量9.9mg/L，两种地方病同时存在。燃煤污染型病区也发现有砷氟中毒同时存在。年龄分布：在饮用高砷水的人群中，任何年龄均可受害。年龄最小的为3岁，最大的为80岁，且随年龄的增长患病率上升，20岁以上居民患病率明显高于20岁以下，40～50岁年龄段是患病的高峰期。明显的家庭集聚性：新疆调查85户中，81户有病人，且大部分有2例或更多的病人，有一户6口人均患病。内蒙调查111户居民，有2个以上病人的家庭为53户，最多的一家有7人患病。患病与职业、民族、性别无关。（二）人群的分布特点三、地方性砷中毒的临床表现1、末梢神经炎2、四肢肌肉疼痛3、毛发干枯，易断、脱落（一）地方性砷中毒的特异表现4、皮肤损害：皮肤色素异常、皮肤角化、皲裂、皮肤癌5、毛细血管毒物：乌手/脚病花肚皮1.肝脏损害：肝肿大、肝区痛、肝功能异常等。2.神经系统损害：末梢神经炎（特异）；植物神经功能紊乱（非特异）。3.肾脏损害：肾功能损害、肾实质损害。4.血液系统损害：贫血（RBC破坏、Hb合成减少）等。5、雄性生殖系统损害：引起人类少精、不育6、心血管系统损害：心脏扩大、心电图异常（二）地方性砷中毒的多系统多脏器损害1.致癌作用：砷是确认致癌物，主要引起皮肤癌和肺癌，也可使当地居民肾癌、膀胱癌、乳腺癌等发生率升高。2.致突变作用：基因突变、染色体畸变，DNA修复酶活性抑制。对黑脚病流行区砷相关皮肤癌P53基因的突变谱进行了研究，发现许多突变位点位于第5和第8外显子，直接测序分析发现有7个密码子发生错义突变，如密码子149（C→T），密码子175(G→A)等。（三）砷的致癌、致突变、致畸胎作用3.致畸胎作用：各种砷化合物对实验动物具有明显的致畸胎作用，并具有发育毒性及对后代的影响。流行病学调查发现砷与出生缺陷及先天畸形密切相关。六、地方性砷中毒的预防措施与治疗原则1、改换水源2、饮水除砷3、限制高砷煤炭的开采使用4、改良炉灶以减少室内空气砷污染（一）预防措施1、治疗末梢神经炎2、营养支持物3、皮肤用药4、二硫基丙磺酸钠5、10%硫代硫酸钠6、早期发现、处理皮肤癌（二）治疗原则第五节与环境硒水平有关的地方病（一）地壳中的硒（二）土壤中的硒（三）农作物中的硒（四）地表水和地下水中的硒（五）硒的环境污染源硒在自然界中的分布地方性硒中毒的临床表现1、消化道症状2、毛发脱落：特异表现3、指甲脱落：特异表现4、皮肤损害5、神经系统损害蹒跚病（一）慢性地方性硒中毒（二）动物硒中毒三、克山病克山病(Keshandisease)一种以心肌变性坏死为主要病理改变的地方病，亦称为地方性心肌病。1、环境硒水平过低2、生物感染因素3、膳食中营养素失衡克山病的病因克山病心脏外观1、心脏外观改变2、心肌病理形态学改变3、心肌微细结构改变克山病心肌细胞病理学改变心肌坏死克山病的病理学克山病的临床表现特点：起病急骤、病情危重、变化较快，主要表现为心源性休克、急性左心衰竭和严重心律失常。1）心源性休克型2）急性左心衰竭型3）实验室检查1、急型克山病是小儿（2-6岁）克山病的一种常见临床类型。临床主要表现为心脏扩大，水肿，通常数日内发生心力衰竭，并可合并