stringtranslate.com

Фактор окружающей среды

Фактор окружающей среды , экологический фактор или экофактор — это любой фактор, абиотический или биотический, который влияет на живые организмы . [1] Абиотические факторы включают температуру окружающей среды , количество солнечного света , воздуха, почвы, воды и pH водной почвы, в которой живет организм. Биотические факторы включают доступность пищевых организмов и наличие биологической специфичности , конкурентов , хищников и паразитов .

Общий

Рак в основном является результатом воздействия факторов окружающей среды [2]

Генотип организма (например, в зиготе ), транслируемый во взрослый фенотип посредством развития во время онтогенеза организма и подверженный влиянию многих факторов окружающей среды. В этом контексте фенотип (или фенотипический признак) можно рассматривать как любую определяемую и измеримую характеристику организма, например, массу тела или цвет кожи . [ необходима цитата ]

Помимо истинных моногенных генетических расстройств , факторы окружающей среды могут определять развитие заболевания у тех, кто генетически предрасположен к определенному состоянию. Загрязнение , стресс , физическое и психическое насилие , диета , воздействие токсинов , патогенов , радиации и химикатов, содержащихся почти во всех [ количественно ] средствах личной гигиены и бытовых чистящих средствах, являются общими факторами окружающей среды, которые определяют большую часть ненаследственных заболеваний. [ требуется ссылка ]

Если делается вывод, что процесс заболевания является результатом сочетания влияния генетических и экологических факторов , его этиологическое происхождение можно отнести к многофакторному . [ необходима цитата ]

Рак часто связан с факторами окружающей среды. [2] По словам исследователей, поддержание здорового веса, здоровое питание, минимизация употребления алкоголя и отказ от курения снижают риск развития этого заболевания. [2]

Также были изучены экологические факторы, провоцирующие астму [3] и аутизм [4] .

Экспозом

Экспосом охватывает набор воздействий окружающей среды человека (т. е. негенетических) с момента зачатия, дополняя геном . Экспосом был впервые предложен в 2005 году эпидемиологом рака Кристофером Полом Уайлдом в статье под названием «Дополнение генома «экспосомом»: выдающаяся проблема измерения воздействия окружающей среды в молекулярной эпидемиологии». [5] Концепция экспосома и способы его оценки привели к оживленным дискуссиям с различными точками зрения в 2010, [6] [7] 2012, [8] [9] [10] [11] [12] [13] 2014 [14] [15] и 2021 годах. [16]

В своей статье 2005 года Уайлд заявил: «В своей наиболее полной форме экспосом охватывает воздействия окружающей среды на протяжении всей жизни (включая факторы образа жизни ), начиная с пренатального периода». Впервые эта концепция была предложена для привлечения внимания к необходимости более качественных и полных данных о воздействии окружающей среды для причинных исследований, чтобы сбалансировать инвестиции в генетику. По словам Уайлда, даже неполные версии экспосома могут быть полезны для эпидемиологии . В 2012 году Уайлд изложил методы, включая персональные датчики, биомаркеры и технологии « омики », для лучшего определения экспосома. [8] [17] Он описал три перекрывающихся домена внутри экспосома:

  1. общая внешняя среда, включая городскую среду , образование , климатические факторы, социальный капитал , стресс ,
  2. определенная внешняя среда с определенными загрязняющими веществами , радиацией , инфекциями , факторами образа жизни (например, табак , алкоголь ), диетой , физической активностью и т. д.
  3. внутренняя среда, включающая внутренние биологические факторы, такие как метаболические факторы, гормоны , микрофлора кишечника , воспаление , окислительный стресс .
Экспозом
Экспозом

В конце 2013 года это определение было более подробно объяснено в первой книге об экспосоме. [18] [19] В 2014 году тот же автор пересмотрел определение, включив в него реакцию организма с его эндогенными метаболическими процессами, которые изменяют обработку химических веществ. [14] Совсем недавно, как показали метаболические воздействия во время и около беременности, материнский метаболический экспосом [20] включает такие воздействия, как ожирение/избыточный вес матери и диабет, а также недоедание, включая диеты с высоким содержанием жиров/высоких калорий, которые связаны с плохим ростом плода, младенца и ребенка [21] и повышенной частотой ожирения и других метаболических нарушений в более позднем возрасте.

Измерение

Для сложных расстройств специфические генетические причины, по-видимому, объясняют только 10-30% заболеваемости, но не существует стандартного или систематического способа измерения влияния воздействия окружающей среды. Некоторые исследования взаимодействия генетических и экологических факторов в заболеваемости диабетом продемонстрировали , что «исследования ассоциаций на уровне окружающей среды» (EWAS или исследования ассоциаций на уровне экспосом) могут быть осуществимы. [22] [23] Однако неясно, какие наборы данных являются наиболее подходящими для представления значения «E». [24]

Научно-исследовательские инициативы

По состоянию на 2016 год, возможно, не будет возможности измерить или смоделировать полный экспосом, но несколько европейских проектов начали делать первые попытки. В 2012 году Европейская комиссия выделила два крупных гранта на проведение исследований, связанных с экспосомами. [25] Проект HELIX в Барселонском Центре исследований в области эпидемиологии окружающей среды был запущен около 2014 года и был направлен на разработку экспосома на ранней стадии жизни. [13] Второй проект, Exposomics, основанный в Имперском колледже Лондона , запущенный в 2012 году, был направлен на использование смартфонов с использованием GPS и датчиков окружающей среды для оценки воздействия. [25] [26]

В конце 2013 года началась крупная инициатива под названием «Ассоциации по вопросам здоровья и окружающей среды на основе крупномасштабных обследований населения» или HEALS. Рекламируемое как крупнейшее исследование в области охраны окружающей среды и здоровья в Европе, HEALS предлагает принять парадигму, определяемую взаимодействием между последовательностью ДНК, эпигенетическими модификациями ДНК, экспрессией генов и факторами окружающей среды. [27]

В декабре 2011 года Национальная академия наук США провела встречу под названием «Развивающиеся технологии измерения индивидуальных экспозомов». [28] Обзор Центров по контролю и профилактике заболеваний «Экспозомы и экспозомика» описывает три приоритетные области для исследования профессиональных экспозомов, определенные Национальным институтом охраны труда и здоровья . [11] Национальные институты здравоохранения (NIH) инвестировали в технологии, поддерживающие исследования, связанные с экспозомами, включая биосенсоры, и поддерживают исследования взаимодействия генов и окружающей среды . [29] [30]

Предлагаемый проект по исследованию человеческого воздействия (HEP)

Идея проекта Human Exposome, аналогичного проекту Human Genome , была предложена и обсуждена на многочисленных научных встречах, но по состоянию на 2017 год такого проекта не существует. Учитывая отсутствие ясности относительно того, как наука будет заниматься таким проектом, поддержка отсутствует. [31] Отчеты по этому вопросу включают:

Связанные поля

Концепция экспосома способствовала предложению в 2010 году новой парадигмы в фенотипе болезни , «принципа уникальной болезни»: у каждого человека есть уникальный процесс болезни, отличный от любого другого человека, учитывая уникальность экспосома и его уникальное влияние на молекулярные патологические процессы, включая изменения в интерактоме . [35] Этот принцип был впервые описан в неопластических заболеваниях как «принцип уникальной опухоли». [36] Основываясь на этом уникальном принципе болезни, междисциплинарная область молекулярной патологической эпидемиологии (МПЭ) объединяет молекулярную патологию и эпидемиологию. [37]

Социально-экономические факторы

Глобальные изменения обусловлены многими факторами; однако пятью основными движущими силами глобальных изменений являются: рост населения, экономический рост, технический прогресс, отношения и институты. [38] Эти пять основных движущих сил глобальных изменений могут вытекать из социально-экономических факторов, которые, в свою очередь, могут рассматриваться как движущие силы сами по себе. Социально-экономические движущие силы изменения климата могут быть вызваны социальным или экономическим спросом на ресурсы, таким как спрос на древесину или спрос на сельскохозяйственные культуры. Например, при вырубке тропических лесов основным движущим фактором являются экономические возможности, которые возникают при добыче этих ресурсов и преобразовании этих земель в сельскохозяйственные угодья или пастбища. [39] Эти движущие силы могут проявляться на любом уровне, от глобального уровня спроса на древесину до уровня домохозяйств. [ необходима цитата ]

Пример того, как социально-экономические факторы влияют на изменение климата, можно увидеть в торговле соевыми бобами между Бразилией и Китаем. Торговля соевыми бобами из Бразилии и Китая значительно выросла за последние несколько десятилетий. Этот рост торговли между этими двумя странами стимулируется социально-экономическими факторами. Некоторые из социально-экономических факторов, которые здесь задействованы, — это растущий спрос на бразильские соевые бобы в Китае, увеличение изменения землепользования для производства соевых бобов в Бразилии и важность укрепления внешней торговли между двумя странами. [40] Все эти социально-экономические факторы имеют последствия для изменения климата. Например, увеличение освоения пахотных земель под соевые бобы в Бразилии означает, что для этого ресурса должно быть доступно все больше и больше земли. Это приводит к тому, что общий земельный покров леса преобразуется в пахотные земли, что само по себе оказывает влияние на окружающую среду. [41] Этот пример изменения землепользования, вызванного спросом на ресурс, происходит не только в Бразилии с производством соевых бобов. [ требуется ссылка ]

Вылов раков в округе Акадия, штат Луизиана.

Другой пример был взят из Директивы о возобновляемых источниках энергии 2009 года , когда они предписали разработку биотоплива для стран, входящих в их состав. С международным социально-экономическим фактором увеличения производства биотоплива наступает влияние на землепользование в этих странах. Когда сельскохозяйственные пахотные земли переходят на биоэнергетические пахотные земли, первоначальное предложение урожая уменьшается, в то время как глобальный рынок для этой культуры увеличивается. Это вызывает каскадный социально-экономический фактор необходимости в большем количестве сельскохозяйственных пахотных земель для поддержки растущего спроса. Однако из-за нехватки доступных земель из-за замены культур на биотопливо страны должны искать районы, расположенные дальше, чтобы развивать эти исходные пахотные земли. Это вызывает системы перетока в странах, где происходит это новое развитие. Например, африканские страны превращают саванны в пахотные земли, и все это вытекает из социально-экономического фактора желания развивать биотопливо. [42] Кроме того, социально-экономические факторы, которые вызывают изменение землепользования, не все происходят на международном уровне. Эти факторы могут ощущаться вплоть до уровня домохозяйств. Замена культур происходит не только из-за биотопливных сдвигов в сельском хозяйстве, крупная замена произошла в Таиланде, когда они переключили производство растений опиумного мака на ненаркотические культуры. Это привело к росту сельскохозяйственного сектора Таиланда, но это вызвало глобальные волновые эффекты ( замена опиума ). [ необходима цитата ]

Например, в провинции Волонг в Китае местные жители используют леса в качестве дров для приготовления пищи и обогрева своих домов. Таким образом, социально-экономическим фактором здесь является местный спрос на древесину для поддержания существования в этой области. С этим фактором местные жители истощают свои запасы дров, поэтому им приходится все дальше уезжать, чтобы добывать этот ресурс. Это перемещение и спрос на древесину, в свою очередь, способствуют исчезновению панд в этой области, поскольку их экосистема разрушается. [43]

Однако при исследовании местных тенденций основное внимание уделяется результатам, а не тому, как изменения в глобальных факторах влияют на результаты. [44] При этом необходимо внедрять планирование на уровне сообщества при анализе социально-экономических факторов изменений. [ необходима цитата ]

В заключение можно увидеть, как социально-экономические факторы на любом уровне играют роль в последствиях действий человека на окружающую среду. Все эти факторы оказывают каскадное воздействие на землю, людей, ресурсы и окружающую среду в целом. При этом людям необходимо полностью понимать, как их социально-экономические факторы могут изменить наш образ жизни. Например, возвращаясь к примеру с соевыми бобами, когда предложение не может удовлетворить спрос на соевые бобы, мировой рынок этой культуры увеличивается, что в свою очередь влияет на страны, которые полагаются на эту культуру как на источник питания. Эти эффекты могут привести к более высокой цене на соевые бобы в их магазинах и на рынках или это может вызвать общую нехватку этой культуры в странах-импортерах. При обоих этих результатах уровень домохозяйства подвергается влиянию социально-экономического фактора национального уровня, заключающегося в повышении спроса на бразильские соевые бобы в Китае. Только из этого одного примера можно увидеть, как социально-экономические факторы влияют на изменения на национальном уровне, которые затем приводят к более глобальным, региональным, общинным и домашним изменениям. Основная концепция, которую следует извлечь из этого, заключается в том, что все взаимосвязано и что наши роли и выборы как людей имеют основные движущие силы, которые влияют на наш мир многочисленными способами. [ необходима цитата ]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Гилпин А. (1996). Словарь по окружающей среде и устойчивому развитию . John Wiley and Sons . стр. 247.
  2. ^ abc Gallagher J (17 декабря 2015 г.). «Рак — это не просто «невезение», а следствие окружающей среды, показывают исследования». BBC . Получено 17 декабря 2015 г.
  3. ^ "Астма и ее экологические триггеры" (PDF) . Национальный институт наук об окружающей среде и здоровье . Май 2006 г. Получено 5 марта 2010 г.
  4. ^ «Исследование, демонстрирующее наличие основных экологических триггеров аутизма». PhysOrg . 10 ноября 2008 г. Получено 5 марта 2010 г.
  5. ^ Wild CP (август 2005 г.). «Дополнение генома «экспозомом»: непреодолимая проблема измерения воздействия окружающей среды в молекулярной эпидемиологии». Эпидемиология рака, биомаркеры и профилактика . 14 (8): 1847–1850. doi : 10.1158/1055-9965.EPI-05-0456 . PMID  16103423.
  6. ^ Раппапорт SM, Смит MT (октябрь 2010 г.). «Эпидемиология. Окружающая среда и риски заболеваний». Science . 330 (6003): 460–461. doi :10.1126/science.1192603. PMC 4841276 . PMID  20966241. 
  7. ^ Раппапорт SM (2011). «Значение экспозома для науки об экспозиции». Журнал науки об экспозиции и эпидемиологии окружающей среды . 21 (1): 5–9. doi : 10.1038/jes.2010.50 . PMID  21081972.
  8. ^ ab Wild CP (февраль 2012 г.). «Экспосом: от концепции к полезности». Международный журнал эпидемиологии . 41 (1): 24–32. doi : 10.1093/ije/dyr236 . PMID  22296988.
  9. ^ Peters A, Hoek G, Katsouyanni K (февраль 2012 г.). «Понимание связи между воздействием окружающей среды и здоровьем: обещает ли экспосом слишком много?». Журнал эпидемиологии и общественного здравоохранения . 66 (2): 103–105. doi : 10.1136/jech-2011-200643 . PMID  22080817.
  10. ^ Бак Луис ГМ, Сундарам Р. (сентябрь 2012 г.). «Экспосом: время для преобразующих исследований». Статистика в медицине . 31 (22): 2569–2575. doi :10.1002/sim.5496. PMC 3842164. PMID  22969025 . 
  11. ^ ab "Exposome and Exposomics". Центры по контролю и профилактике заболеваний . 2012. Получено 5 марта 2013 .
  12. ^ Buck Louis GM, Yeung E, Sundaram R, Laughon SK, Zhang C (май 2013 г.). «Экспосом — захватывающие возможности для открытий в репродуктивной и перинатальной эпидемиологии». Paediatric and Perinatal Epidemiology . 27 (3): 229–236. doi :10.1111/ppe.12040. PMC 3625972 . PMID  23574410. 
  13. ^ ab Vrijheid M, Slama R, Robinson O, Chatzi L, Coen M, van den Hazel P, et al. (июнь 2014 г.). «Человеческий ранний экспозом (HELIX): обоснование и дизайн проекта». Environmental Health Perspectives . 122 (6): 535–544. doi :10.1289/ehp.1307204. PMC 4048258 . PMID  24610234. 
  14. ^ ab Miller GW, Jones DP (январь 2014 г.). «Природа воспитания: уточнение определения экспосома». Токсикологические науки . 137 (1): 1–2. doi :10.1093/toxsci/kft251. PMC 3871934. PMID  24213143 . 
  15. ^ Гренландия С., Эрнан М., душ Сантос Силва I, Last JM (2014). Порта М (ред.). Эпидемиологический словарь (6-е изд.). Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. ISBN 9780199976737.
  16. ^ Чжан X, Гао П, Снайдер MP (июль 2021 г.). «Экспозом в эпоху количественного самоопределения». Ежегодный обзор биомедицинской науки о данных . 4 (1): 255–277. doi :10.1146/annurev-biodatasci-012721-122807. PMID  34465170. S2CID  237374961.
  17. ^ Warth B, Spangler S, Fang M, Johnson CH, Forsberg EM, Granados A и др. (ноябрь 2017 г.). «Исследования в масштабе экспосом под руководством глобальной метаболомики, анализа путей и когнитивных вычислений». Аналитическая химия . 89 (21): 11505–11513. doi :10.1021/acs.analchem.7b02759. PMID  28945073.
  18. ^ Miller G (2 декабря 2013 г.). The Exposome: A Primer. Elsevier. стр. 118. ISBN 978-0124172173. Получено 16 января 2014 г.
  19. ^ Miller G (20 ноября 2013 г.). "G x E = ?". Sci Connect . Elsevier . Получено 16 января 2014 г. .
  20. ^ Штамм J, Спэнс F, Серхан M, Дэвидж ST, Коннор KL (октябрь 2022 г.). «Программирование веса и ожирения на протяжении жизни материнским метаболическим экспосомом: систематический обзор». Молекулярные аспекты медицины . 87 : 100986. doi : 10.1016/j.mam.2021.100986. PMID  34167845. S2CID  235635449.
  21. ^ Wang J, Pan L, Liu E, Liu H, Liu J, Wang S, Guo J, Li N, Zhang C, Hu G (апрель 2019 г.). «Гестационный диабет и рост потомства от рождения до 6 лет». Международный журнал ожирения . 43 (4): 663–672. doi :10.1038/s41366-018-0193-z. PMC 6532057. PMID  30181654 . 
  22. ^ Patel CJ, Bhattacharya J, Butte AJ (май 2010 г.). «Исследование ассоциации в масштабах окружающей среды (EWAS) при сахарном диабете 2 типа». PLOS ONE . ​​5 (5): e10746. Bibcode :2010PLoSO...510746P. doi : 10.1371/journal.pone.0010746 . PMC 2873978 . PMID  20505766. 
  23. ^ Patel CJ, Chen R, Kodama K, Ioannidis JP, Butte AJ (май 2013 г.). «Систематическая идентификация эффектов взаимодействия между геномными и экологическими ассоциациями при сахарном диабете 2 типа». Генетика человека . 132 (5): 495–508. doi :10.1007/s00439-012-1258-z. PMC 3625410. PMID  23334806 . [ мертвая ссылка ]
  24. ^ Смит МТ, Раппапорт СМ (август 2009 г.). «Создание центров биологии экспозиции для включения Э в исследования взаимодействия «Г x Э»». Перспективы охраны окружающей среды и здоровья . 117 (8): A334–A335. doi :10.1289/ehp.12812. PMC 2721881. PMID  19672377 . 
  25. ^ ab Callaway E (ноябрь 2012 г.). «Ежедневная доза токсичных веществ, подлежащая отслеживанию». Nature . 491 (7426): 647. Bibcode :2012Natur.491..647C. doi : 10.1038/491647a . PMID  23192121.
  26. ^ "О Exposomics". ЕС .
  27. ^ "HEALS-EU" . Получено 16 января 2014 г. .
  28. ^ "Заседание Национальной академии наук" . Получено 21 января 2013 г.
  29. ^ "Исследования генов и окружающей среды NIEHS" . Получено 21 января 2013 г.
  30. ^ "Инициатива по генам и окружающей среде" . Получено 21 января 2013 г.
  31. ^ Arnaud CH (16 августа 2010 г.). «Exposing The Exposome». Chemical & Engineering News . 88 (33). American Chemical Society : 42–44. doi :10.1021/CEN081010151709 . Получено 5 марта 2013 г.
  32. ^ Lioy PJ, Rappaport SM (ноябрь 2011 г.). «Наука об экспозиции и экспосом: возможность согласованности в науках об окружающей среде и здоровье». Перспективы охраны окружающей среды и здоровья . 119 (11): A466–A467. doi :10.1289/ehp.1104387. PMC 3226514. PMID  22171373 . 
  33. ^ "Отчет NRC поддерживает видение NIEHS относительно экспосома" . Получено 21 января 2013 г.
  34. ^ Национальный исследовательский совет, Отдел исследований земной жизни, Совет по экологическим исследованиям и токсикологии, Комитет по науке о воздействии окружающей среды на человека в 21 веке (2012-09-07). Наука о воздействии в 21 веке: видение и стратегия. National Academies Press. ISBN 978-0-309-26468-6. Получено 21 января 2013 г.
  35. ^ Ogino S, Lochhead P, Chan AT, Nishihara R, Cho E, Wolpin BM и др. (апрель 2013 г.). «Молекулярная патологическая эпидемиология эпигенетики: развивающаяся интегративная наука для анализа окружающей среды, хозяина и болезни». Modern Pathology . 26 (4): 465–484. doi :10.1038/modpathol.2012.214. PMC 3637979 . PMID  23307060. 
  36. ^ Ogino S, Fuchs CS, Giovannucci E (июль 2012 г.). «Сколько молекулярных подтипов? Последствия принципа уникальной опухоли в персонализированной медицине». Expert Review of Molecular Diagnostics . 12 (6): 621–628. doi :10.1586/erm.12.46. PMC 3492839. PMID 22845482  . 
  37. ^ Огино С., Штампфер М. (март 2010 г.). «Факторы образа жизни и нестабильность микросателлитов при колоректальном раке: развивающаяся область молекулярной патологической эпидемиологии». Журнал Национального института рака . 102 (6): 365–367. doi :10.1093/jnci/djq031. PMC 2841039. PMID  20208016 . 
  38. ^ Liverman D, Yarnal B, Turner II BL (2003). «Человеческие измерения глобальных изменений». В Gaile GL, Willmott CJ (ред.). География в Америке на заре 21-го века . Оксфорд: Oxford University Press. стр. 267–282.
  39. ^ Lambin EF, Turner BL, Geist HJ, Agbola SB, Angelsen A, Bruce JW и др. (декабрь 2001 г.). «Причины изменения землепользования и земельного покрова: выход за рамки мифов» (PDF) . Глобальные изменения окружающей среды . 11 (4): 261–269. doi :10.1016/S0959-3780(01)00007-3.
  40. ^ Лю Дж., Халл В., Батистелла М., ДеФрис Р., Дитц Т., Фу Ф. и др. (июнь 2013 г.). «Формирование устойчивости в телесвязанном мире». Экология и общество . 18 (2). doi : 10.5751/ES-05873-180226. hdl : 10535/9132 . S2CID  8461510.
  41. ^ Тернер II BL, Мейер W (1994). «Глобальное изменение землепользования и земельного покрова: обзор». В Мейер W, Тернер II BL (ред.). Изменения в землепользовании и земельном покрове: глобальная перспектива . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. стр. 3–9.
  42. ^ Eakin H, DeFries R, Kerr S, Lambin EF, Liu J, Marcotullio PJ и др. (2014). «Значение телесвязи для исследования изменений в землепользовании». Переосмысление глобального землепользования в урбанизированную эпоху . MIT Press. стр. 141–161. ISBN 978-0-262-02690-1.
  43. ^ Liu J, Dietz T, Carpenter SR, Alberti M, Folke C, Moran E и др. (сентябрь 2007 г.). «Сложность связанных человеческих и природных систем». Science . 317 (5844): 1513–1516. Bibcode :2007Sci...317.1513L. doi :10.1126/science.1144004. PMID  17872436. S2CID  8109766.
  44. ^ Даунинг TE, Зирфогель G, Патвардхан A (2003). Связь глобальных и локальных сценариев в условиях изменения климата (отчет). Стокгольмский институт окружающей среды. JSTOR  resrep00343.

Внешние ссылки