Maja Muszyńska, Joanna Kruźel-Mendrek, Jan Zejdą, Marek Biesiada
Środowiskowe zagrożenia zdrowia
Instytut Medycyny Pracy i Zdrowia Środowiskowego, Sosnowiec
Dyrektor: prof, dr hab. Jerzy A. Sokal
Eksplozja demograficzna świata i negatywne skutki rozwoju cywilizacji zwróciły uwagę epidemiologów, ekologów i lekarzy na ścisłe powiązanie zdrowia człowieka ze środowiskiem, w którym żyje. Znalazło to wyraz najpierw w definicji zdrowia jednostki sformułowanej przez Światową Organizację Zdrowia (SOZ) w 1947 roku, a następnie w definicji zdrowia środowiskowego. Definicja zdrowia jest powszechnie znana. Zaś definicja zdrowia środowiskowego zaproponowana przez ŚOZ, mówi, że „zdrowie środowiskowe zawiera te aspekty zdrowia człowieka, łączne z jakością życia, które są zdeterminowane przez czynniki fizyczne, chemiczne, biologiczne, społeczne i psychiczne środowiska. Obejmuje też założenia teoretyczne i praktykę w zakresie oceny, eliminacji i zapobiegania obecności w środowisku tych czynników, które mogą oddziaływać negatywnie na zdrowie obecnego i przyszłych pokoleń".
Na obecnym etapie cywilizacji ludzkość stworzyła sobie środowisko życia, w którym jest permanentnie poddawana obciążeniom (stresorom) biologicznym, chemicznym, fizycznym, społecznym i psychospołecznym. Zgodnie z definicją medyczną choroba jest spowodowana czynnikami genetycznymi, środowiskowymi lub też kombinacją obu tych grup [1]. Zapobieganiem, rozpoznawaniem i leczeniem zaburzeń zdrowotnych spowodowanych czynnikami środowiskowymi zajmuje się medycyna środowiskowa. Ogromna różnorodność czynników ryzyka zdrowotnego, znajdujących się w środowisku życia człowieka, a więc w środowisku domowym, pracy i naturalnym, oraz ich skutków zdrowotnych powoduje, że do prawidłowej ich diagnostyki i rozwiązywania problemów zdrowia publicznego związanych ze skażeniem środowiska konieczne jest stosowanie wiedzy z zakresu toksykologii, epidemiologii, ekologii, socjologii i psychologii. Taki interdyscyplinarny charakter ma medycyna środowiskowa.
Ogólnie biorąc, istnieją dwa rodzaje problemów, które rozwiązuje medycyna środowiskowa:
1. Takie, które uwzględniają skażenie środowiska jako potencjalną przyczynę choroby, czyli punktem wyjścia jest środowiskowy czynnik ryzyka zdrowotnego;
2. Takie, które uwzględniają chorobę jako następstwo (ewentualnego) skażenia środowiska.
Brane pod uwagę problemy dotyczą następujących sytuacji:
* postępowania w nagłych sytuacjach, które z reguły wpływają szkodliwie na dobrze określoną populację, jak to ma miejsce w przypadku katastrof ekologicznych;
* postępowania w sytuacji przewlekłego narażenia, które może wpływać szkodliwie na wiele osób, np. na obszarach klęsk ekologicznych;
* postępowania w indywidualnych problemach zdrowotnych;
* monitoringu i badań naukowych jako podstawy kształtowania polityki ekologicznej i zdrowotnej na określonym obszarze.
Szkodliwości środowiskowe i charakterystyka narażenia
Najogólniej rzecz biorąc w analizie szkodliwych czynników środowiska bierze się pod uwagę cztery jego główne składowe, to znaczy środowisko chemiczne, fizyczne, biologiczne i społeczne. Tak też generalnie klasyfikuje się szkodliwości środowiskowe, tzn. jako chemiczne, fizyczne, biologiczne i społeczne.
Narażenie na szkodliwości środowiskowe rozważane jest w kilku wybranych grupach w zależności od ich występowania. Według tego kryterium środowiskowe czynniki ryzyka zdrowotnego klasyfikuje się w takich kategoriach jak: zanieczyszczenie wody, zanieczyszczenie powietrza, jakość powietrza w pomieszczeniach zamkniętych, zanieczyszczenie gleby, gospodarka odpadami, promieniowanie jonizujące i niejonizujące, hałas [2].
Wrażliwość na czynniki szkodliwe różni się międzyosobniczo. Różnica w odpowiedzi na czynniki szkodliwe w otoczeniu może zależeć od wielu czynników jak wiek, płeć, obecność innych czynników uszkadzających. To zróżnicowanie może w znaczny sposób utrudniać rozpoznanie związku przyczynowego pomiędzy czynnikami środowiskowymi a objawami choroby.
Częstość występowania schorzeń uwarunkowanych środowiskowo jest niezmiernie trudna do oszacowania. Wynika to między innymi: z niejednokrotnie długiego okresu latencji pomiędzy narażeniem i wystąpieniem objawów choroby, wieloczynnikową etiologią schorzeń przewlekłych.
Ocena narażenia środowiskowego i skutków zdrowotnych
Elementy oceny narażenia środowiskowego:
1. Ocena miejsca narażenia tzn. warunków fizjograficznych (klimat, warunki hydrologiczne gleby, roślinność) i rodzaju narażonej populacji
2. Identyfikacja i analiza szlaków narażenia tzn. źródła i mechanizmu uwalniania substancji do środowiska, nośnika substancji chemicznej (powietrze, woda, gleba itp.), punktu narażenia (dom, środowisko zewnętrzne) i drogi narażenia
3. Ocena ilościowa narażenia poprzez pojedynczy i wszystkie zidentyfikowane szlaki narażenia [6].
Czynniki toksyczne zawarte w środowisku wnikają do żywych komórek w wyniku inhalacji, przez przewód pokarmowy lub przez skórę, podczas gdy promieniowanie jonizujące i niejonizujące przenika przez żywy organizm w postaci fal elektromagnetycznych. Jednym z pierwszych etapów oceny narażenia na substancję toksyczną jest charakterystyka drogi, którą dostaje się ona do organizmu. Ilość czynnika toksycznego, jaka dociera do danej tkanki, zależy od chemicznych i fizycznych własności tego czynnika, jego lokalizacji w środowisku, koncentracji w poszczególnych mediach środowiska oraz wielu czynników fizjologicznych.
Za wyjątkiem substancji wywołujących reakcje alergiczne, toksyczność chemiczna zależy od dawki, niezależnie od drogi narażenia. Dlatego też, ilościowe oszacowanie dawki (wchłoniętej lub narażenia) jest niezbędne dla przewidywania stopnia uszkodzenia spowodowanego przez czynnik toksyczny [1].
Częstotliwość, z jaką toksyna wchłaniana była przez organizm, również wpływa na ciężkość zatrucia - dawka podana jednorazowo jest zwykle bardziej szkodliwa niż ta sama ilość podawana w małych dawkach w ciągu długiego czasu. Przed określeniem ryzyka zdrowotnego musi być także znana charakterystyka danego czynnika toksycznego [1].
Relację - wpływ środowiska a efekt zdrowotny - ocenia się poprzez rejestrację efektów, tzn. poszczególnych chorób lub zaburzeń zdrowotnych oraz porównywanie stężeń lub poziomów narażenia z dopuszczalnymi normami. W rejestracji zaburzeń i ich dalszej analizie wykorzystuje się badania epidemiologiczne, które pozwalają na wnioskowanie na temat przyczyny, mechanizmu i skutków procesu w badanej populacji. Stosuje się także ekstrapolację danych uzyskanych w badaniach na zwierzętach [5].
Dla porównania stężeń lub poziomów narażenia z dopuszczalnymi normami bardzo istotne znaczenie ma prowadzenie biomonitoringu. Polega on na systematycznych, ciągłych lub powtarzalnych pomiarach stężeń związków szkodliwych dla zdrowia służących stwierdzeniu obecności czynnika szkodliwego lub jego metabolitu w tkankach, wydzielinach, wydalinach, wydychanym powietrzu. Stosowany jest on do oceny narażenia na czynnik toksyczny i oszacowania ryzyka wystąpienia ujemnych skutków zdrowotnych w organizmie. Używany jest także do celów profilaktyki chorobowej.
Monitoring biologiczny narażenia służy ocenie ryzyka zdrowotnego w oparciu o pomiar „dawki wewnętrznej". Dawka wewnętrzna może być ustalona bezpośrednio, poprzez pomiar czynnika szkodliwego lub jego metabolitu w mediach biologicznych, albo pośrednio przez stwierdzenie skutku działania szkodliwego związku w organizmie. Obecność lub brak ryzyka zdrowotnego wynikającego z narażenia na szkodliwe związki ocenia się w odniesieniu do arbitralnie ustalonych, dopuszczalnych stężeń w mediach biologicznych (biologiczne wartości progowe bądź biologiczne wskaźniki narażenia). Ocena dawki wewnętrznej prowadzona jest zwykle u indywidualnego pacjenta, choć może być również prowadzona w grupie ryzyka (np. wśród dzieci, kobiet ciężarnych, osób w podeszłym wieku, pracowników zakładów emitujących szkodliwe związki do środowiska itp.) [4].
Materiałem biologicznym używanym do celów biomonitoringu jest najczęściej krew i mocz, choć rzadziej używane są również: ślina, włosy, zęby, paznokcie, wydychane powietrze, kał, mleko kobiet karmiących, łożysko. Istnieje możliwość stwierdzenia niektórych czynników szkodliwych np. pewnych metali w tkankach narządów krytycznych takich jak: nerki, wątroba, kości, bez konieczności badania histo-patologicznego.
W zależności od rodzaju związku chemicznego badany parametr biologiczny może świadczyć o długości trwania narażenia, ilości toksyny zmagazynowanej w organizmie lub o poziomie w tkankach narządów krytycznych.
Monitoring biologiczny jest znacznie bardziej przydatny niż monitoring środowiskowy do celów oceny skutków zdrowotnych narażenia na szkodliwe związki. Uwzględnia on bowiem wszystkie drogi narażenia oraz wszystkie źródła narażenia. W prowadzeniu biomonitoringu bierze się też pod uwagę wszelkie czynniki, które mają wpływ na wchłanianie związków szkodliwych jak np. ich rozpuszczalność, wielkość cząsteczki, parametry oddechowe ustroju, indywidualne nawyki higieniczne oraz międzyosobnicze różnice w wielkości absorbcji [4].
Znajomość związków między narażeniem a odpowiedzią biologiczną odgrywa kluczową role w ocenie ekspozycji człowieka na szkodliwe czynniki środowiskowe. W przeszłości ocena narażenia opierała się wyłącznie na pomiarach stężeń związków toksycznych w środowisku, nie uwzględniano wówczas tzw. dawki wewnętrznej, której wielkość zależy od szeregu czynników takich jak: międzyosobnicze różnice w absorbcji, tryb życia, aktywność fizyczna itp. Dla celów biomonitoringu ustalono termin markera biologicznego (biomarkera), którego pomiar uwzględnia wszystkie powyższe czynniki i rzeczywiście odzwierciedla ryzyko narażenia.
Wyróżnia się: biomarkery dawki wewnętrznej zwane również biomarkerami narażenia wewnętrznego, biomarkery dawki efektywnej biologicznie, biomarkery skutku biologicznego oraz biomarkery wrażliwości osobniczej.
Zalety używania biomarkerów do celów szacowania narażenia i ryzyka zdrowotnego:
dokładna ocena narażenia;
ocena narażenia wewnętrznego niezależnie od drogi wchłaniania i bioróżnorodności w absorbcji, różnic w ekspozycji i stylu życia;
możliwość pomiaru dawki biologicznie skutecznej;
możliwość wykrycia wczesnego skutku biologicznego;
możliwość identyfikacji jednostek lub grup podwyższonego ryzyka [4].
Ograniczenia w zastosowaniu biomarkerów:
dla wielu czynników środowiskowych nie istnieją parametry, które mogą być mierzone w materiale biologicznym;
czynniki zakłócające mogą mieć silny wpływ na stężenie biomarkera (palacze papierosów mają zwykle podwyższone stężenie Cd w krwi i moczu, wyższe stężenie benzenu, Co-Hb, Pb i toluenu w krwi);
biologiczny skutek narażenia lub biologicznie skuteczna dawka odzwierciedla narażenie „całkowite", tzn. uwzględnia wszystkie drogi i źródła narażenia, trudno powiedzieć jaki jest udział poszczególnych dróg i źródeł;
większość biomarkerów nie jest specyficzna dla danego związku chemicznego, na stężenie biomarkera mogą mieć wpływ czynniki zakłócające: palenie papierosów, alkohol, wcześniejsze problemy zdrowotne;
pobieranie materiału biologicznego do oznaczania biomarkerów wiąże się z minimalnym dyskomfortem pacjenta;
w wielu przypadkach istnieją trudności w ustaleniu stężenia związku chemicznego w narządzie krytycznym lub w określeniu dawki skutecznej biologicznej w krwi lub moczu;
aby stwierdzić czy dany biomarker odzwierciedla aktualne narażenie, czy też narażenie, które miało miejsce w przeszłości, należy zawsze wziąć pod uwagę toksykokinetykę związku chemicznego [4];
Rycina 1. Biologiczne markery narażenia i skutku zdrowotnego (wg prof. dr Ulricha Ewersa, „The Use of Biologica! Markers in the Assessment ol Human Exposure and Health Risk Associated with Environmental Factors").
Monitoring środowiskowy Monitoring biologiczny Epidemiologia
Narażenie Dawka wewnętrzna Dawka skuteczna Wczesny skutek Ujemny skutek
biologicznie biologiczny zdrowotny (choroba)
Markery narażenia Marker skutku Marker choroby
zdrowotnego
Choroba środowiskowa
O chorobie środowiskowej mówi się wówczas, kiedy w wyniku działania substancji szkodliwych zawartych w środowisku życia pacjenta wystąpiły u niego pojedyncze objawy patologiczne o różnym nasileniu, bądź w pełni rozwinięta choroba. Dotyczy to przede wszystkim:
objawów szkodliwych i chorób związanych z narażeniem na toksyczne działanie metali ciężkich obecnych w środowisku,w pobliżu zakładów przemysłowych, składowisk odpadów, w środkach transportu czy w domu;
reakcji uczuleniowych wywołanych alergenami związanymi ze skażeniem środowiska;
następstw szkodliwego działania substancji stosowanych w warunkach domowych (farby, rozpuszczalniki, materiały budowlane, promieniowanie itp.);
zaostrzenia przewlekłych chorób układu oddechowego spowodowanego zanieczyszczeniem powietrza atmosferycznego w środowisku zewnętrznym lub w pomieszczeniach zamkniętych.
Choroba środowiskowa cechuje się następującą charakterystyką: najczęściej składa się na nią cała gama zróżnicowanych, niejednorodnych objawów klinicznych i odchyleń w testach laboratoryjnych, obserwowane objawy patologiczne mają różne, często mierne nasilenie, są one niespecyficzne, co stwarza konieczność prowadzenia szerokiej diagnostyki różnicowej, i wreszcie - najważniejsze - efekty patologiczne zanieczyszczenia środowiska występują ze znacznym opóźnieniem i mają charakter niebezpośredni.
Choć choroby spowodowane zanieczyszczeniem środowiska mogą manifestować się szeregiem objawów zewnętrznych, to w istocie procesy uszkadzające wywołane szkodliwościami środowiskowymi mają miejsce na poziomie indywidualnej komórki. Degradacja środowiska powodująca ekspozycję na liczne czynniki szkodliwe (jak np. narażenie na metale ciężkie, syntetyczne związki chemiczne, promieniowanie X i in.), do których komórka zaadaptowana jest w tak niewielkim stopniu, może doprowadzić do jej obumarcia lub uszkodzenia. Pod wieloma względami śmierć komórki stanowi „mniejsze zło" niż jej uszkodzenie. Nie niesie to bowiem za sobą dalszych implikacji - komórka jest martwa. Uszkodzenie komórki natomiast ma liczne następstwa. Może się manifestować poprzez proces mutacji, teratogenezy czy kancerogenezy [3]. Tak więc, badania dotyczące chorób związanych z narażeniem środowiskowym wymagają zaangażowania wielu dziedzin wiedzy medycznej włączając tu toksykologię, patologię, fizjologię, jak również wiele specjalności medycznych, szczególnie medycyny pracy i medycyny środowiskowej [1].
W celu trafnego prognozowania skutków zdrowotnych wywoływanych przez szkodliwości środowiskowe niezbędne jest zrozumienie podstawowych mechanizmów toksyczności.
Np. w przypadku substancji wywołujących bezpośrednie efekty jak metale ciężkie, pestycydy i inne, czasami istnieje określony próg, poniżej którego substancje te nie wywołują efektów szkodliwych. Wraz ze wzrostem dawki powyżej progu szkodliwości należy się spodziewać potęgowania skutków działania, aż do poziomu dawki śmiertelnej.
W przypadku czynników wywołujących reakcje typu alergicznego jak astma, zapalenie kontaktowe skóry, objawy chorobowe mogą występować niezależnie od dawki alergenu.
Inna sytuacja ma miejsce w przypadku czynników genotoksycznych i kancerogennych. W przypadku ich działania nawet bardzo mała dawka czynnika toksycznego może wywołać niekorzystne dla ustroju skutki, jednak zwiększenie dawki zwiększa również prawdopodobieństwo skutków niepożądanych.
Bez względu na różne postaci przedstawionych zależności ustalenie wielkości pochłoniętej dawki ma zawsze podstawowe znaczenie dla ustalenia diagnozy oraz dalszego postępowania z pacjentem.
Zakończenie
W ostatnich latach wzrastający niepokój społeczny budzi degradacja środowiska naturalnego i rosnący poziom zanieczyszczeń. Rozważa się, czy szkodliwe czynniki środowiskowe wpływają na wzrost zapadalności na choroby układu krążenia, choroby nowotworowe, udary mózgowe i inne schorzenia. Większość chorób środowiskowych, przeciwnie niż te wywoływane przez bakterie lub inne patogeny, jest trudna do wyleczenia. Teoretycznie jednak łatwo im zapobiec usuwając szkodliwy wpływ środowiska, co zlikwiduje zagrożenie. Stare powiedzenie „zapobieganie jest najlepszym lekarstwem" nigdy nie było bardziej aktualne niż w stosunku do chorób wywołanych przez zatrute środowisko [3].