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1、环境生物学课程讲座：,环境变化与人体健康,影响健康的主要因素,世界卫生组织将健康定义为：身体、精神和社会全都安康的一种状态，而非仅仅是没有疾病或体弱。 疾病：是对营养、化学、生物或心理学等环境因素的反应时，我们的肌体出现的有害改变情况。在发病和死亡过程中，食物和营养、传染性物质、有毒化合物、生理因素和心理压力都起到作用。,影响健康的主要因素,最大的疾病威胁是病原体和致病生物。尽管几乎在全世界每个地区，心血管疾病（心脏病和中风）、癌症、伤害（有意或无意的）和其他现代生活疾病称为最主要的杀手，但传染病每年仍然要杀死至少2200万人，相当于43%由各种疾病导致的死亡。 传染病在全球死亡率最高的11种
2、疾病中占到7种（表1）。,表1 全球主要死亡原因,影响健康的主要因素,后天免疫缺乏症（艾滋病）目前已经成为第五位最大的传染病因。世界环境组织（WHO）估计大约有3000万人感染了这种病毒，每年有230万人死于艾滋病。2/3的艾滋病患者都在非洲撒哈拉沙漠以南地区。在津巴布韦和赞比亚这样的国家，25%的成年人感染艾滋病。尽管出生率很高，许多非洲国家的人口仍因这种疾病而缩减。,影响健康的主要因素,疟疾可能是最致命的个体传播疾病，每年大约有5亿人受到感染，200万人死于疟疾。疟疾曾经被认为已经被根除，现在却又重新盛行。一些疫苗可以预防的疾病，包括麻疹、小儿麻痹、乙型肝炎和破伤风每年要夺去170万条生命
3、，大多是发展中国家的儿童。 康奈尔大学的Charles Arntzen博士及其同事通过将抗性基因转移到农作物中，从而创造了可食用的疫苗。这些转基因农作物可以廉价地生长，可以避免对冷冻、针剂和接种的需要。,死亡率和生命质量,死亡率不能代表全部的疾病责任。许多生过病的人都不会死亡，但是生活质量却严重降低。 多年来健康部门努力建立新方法来衡量疾病和生命质量的降低，包括死亡率。最新的仍存在争议的衡量方法是失能调整（损失）寿命（年）即戴利值（DALY，disability-adjusted life years）。戴利值综合了夭亡和由于疾病和残疾导致失去健康生活的情况。它试图评价所有疾病的分担，而不仅是
4、死亡人数。,死亡率和生命质量,全世界约有20亿的人口在受蛔虫、吸虫、原生动物和其他外来寄生虫的影响。虽然受害者很少死于此类感染，但他们的生活质量显然受到影响。 营养水平处于边缘的人往往供血不足。营养不良和贫血加起来可以制约儿童正常的生长发育。也会损伤免疫系统，使得这些儿童和成人不能对于麻疹、痢疾、呼吸道感染、肺结核、和疟疾等常见疾病保持一定的抵抗力。,突发性疾病和环境变化,突发性疾病是指一种以前从未知道的，或是消失了20年以上的疾病。 尽管许多疾病，如麻疹、肺炎和百日咳已经折磨了人类几千年，在过去的二十年内至少又出现了30种新型传染病，而许多熟悉的疾病又以更加致命的抗药性形式重新出现。如埃波拉
5、和马尔堡热病这样可怕的疾病在世界上的许多国家是突然出现的、高度致死的爆发。 一年内由于一种疾病导致死亡数量最大的一次，可能是1918年的严重流感事件。不到12月的时间内，大约3千万到4千万人死于这种病毒。超过同一时期发生的第一次世界大战中死亡总人数的2倍。,突发性疾病和环境变化,目前几种因素与传染病的出现及传播有关 60亿的人口密度太大，使得细菌可以比以前更加快速和深远地传播。 大量人口涌入偏远地区，狩猎那些从没有见过人类的动物，或将荒地转为耕地，使人类暴露于未知的外来病原体和寄生虫。 人类已经使环境发生了大规模的改变：砍伐森林，污染空气和水、制造不健康的城市环境，导致地方性或是全球性气候变化
6、。 从耕地流失的营养物和农药导致了湖泊和近岸海域内有毒藻类大量生长。 捕食者的减少和生境的改变更适合携带疾病的生物体，如老鼠、田鼠、蟑螂和蚊子的生存。,例子 1：,1993年，美国西南部Hanta病毒的爆发表明环境改变是如何帮助疾病扩散的。它是根据第一次确诊的地点的名字命名的，有时候也被称为四角病的Hanta是一种出血热，可以导致大量液体在肺部积累。看起来健康的年轻人可以在几小时内被击倒而死亡，主要是由于肺部水肿而溺死。最初的宿主是鼷鼠。90年代初期的降雨量比较大（可能与厄尔尼诺现象有关），再加上西南沙漠的农业扩展，为老鼠种群的爆增提供了食物供给。病毒在老鼠的粪便和尿液中传播。迅速发展的城市以
7、及越来越多的人在户外露营、打猎、远足和工作，增加了接触到老鼠的人的数量。,例子 2：,登革热由蚊子传播。在60年代，每年要报道大约3万例。WHO确信每年大约要发生2千万例新的感染，在携带这种疾病的蚊子存在的地区内至少居住着25亿人口。在许多疾病的传播过程中，一个重要因子便是现代化的旅行的速度和频率。每天几百万人口搭乘飞机、轮船、火车或汽车从一个地方到另一个地方。全球上两地距离超过24小时喷气式飞机行程的地方很少。,例子 3：,1992年，消失了近一个世纪以后，一种霍乱流行病突袭了南美洲的西海岸。超过1百万人口被感染，至少有12，000人死于这种严重的痢疾。几年后，霍乱流行病袭击了俄罗斯，发病数
8、从前一年的23例猛增到超过1000例。霍乱通常是通过接触受含有霍乱弧菌的人类垃圾污染了的食物和水而传染的。抵达城市港口的海船的舱底带来的被污染的水（压舱水），以及缺乏足够的污水净化设备是国际传播的途径。最近我们发现霍乱弧菌的休眠形式栖息在桡足类（小型甲壳动物）体内。温暖的水体（如南美洲太平洋发生的厄尔尼诺现象）刺激了桡足类动物种群及细菌进入他们的传染性形态。,例子 4：近期发生的突发病,2003年，SRAS，果子狸？8000人患病，800人死亡，后遗症。 2004年，禽流感，鸟类，20人死亡，数百万家禽被处理。 2005年，禽流感（越南、泰国，50人死亡）；马尔堡出血热（安哥拉，300人死亡，
9、死亡率90） 20062009年1月，禽流感（H5N1型病毒）已造成248人死亡，大部分是亚洲人，印尼最多（111人）中国21人。 2008年，手足口病（EV-71型肠病毒），目前感染超过16000人，已有28名儿童死亡。实际属于儿童常见病，每年都会发生，只是这次比较集中。,例子 4：近期发生的突发病,2009年，猪流感（甲型H1N1病毒），截至5月12日，全球发病人数约5800，死亡63人（其中墨西哥58人）。中国大陆确诊2例、香港2例，都属输入性病例。人类无天然抗体，老年人患病少，部分老年人有抗体？ 环境因素的作用？,对抗生素和杀虫剂的抗性,疟疾，最可怕的昆虫携带疾病，是曾经被视为消失了的
10、疾病又返回的例子。现在疟疾每年要夺走3百万条生命，90%是非洲人，而且多数是儿童。现代医学和农药出现后，很多地方的疟疾几乎已经被消灭了，但最近又回来了。现在，引发这种疾病的原生动物（疟原虫）已经可以抵抗大多数抗生素，而传播原生动物的蚊子也已经对很多杀虫剂产生了抗性。 为什么蚊子这样的带菌者以及疟原虫这样的病原体变得对杀虫剂和抗生素有抗性？部分答案是自然选择及许多生物体可以迅速进化这一能力。另一个因素就是人类总是随意地使用控制手段。许多生物只暴露于最低剂量的药物。这就使得具有自然抗性的个体战胜其他个体，从而在种群内扩展它们的基因。,对抗生素和杀虫剂的抗性,病原体中有许多抗药性的例子。曾经是世界上
11、首位死因的肺结核（TB），20世纪末已经在发达国家被消灭了（在中国属于免费治疗的疾病）。然而，现在TB的抗药性变种正在迅速传播。 另外一个可怕的发展是抗药性菌株，奥里斯葡萄球菌（Staphylococcus aureus）的出现，它是一种最普通的从医院传染的形式。葡萄球菌A有很多变种，其中一些毒性很强。万古霉素是克制葡萄球菌感染的唯一抗生素。可以用这种抗生素控制对其他所有药物都有抗性的菌种。现在，许多地区已经报道了抗万古霉素的葡萄球菌菌种。,对抗生素和杀虫剂的抗性,美国每年至少开出5千万剂非必须的、或是错误的抗生素处方。而且许多开始一个抗生素疗程的人都不能完成处方时间。另外，通常给家畜喂食低剂
12、量的抗生素以促进其体重的增长。所有这些措施都被抗性生物利用了。另外，质粒（微小的、圆形的、赤裸的核酸分子）携带着基因从一个细菌转移到另一个。通常一个质粒可以用一个包裹来移动一组抗性基因，这样使从没有遇到过这种药物的细胞就失去了敏感性。,你能做什么？,保持健康的技巧 食用包括足量新鲜水果、蔬菜、豆类和全谷物的平衡食谱。仔细清洗水果和蔬菜。 食用不饱和（植物）油，而不要食用氢化脂肪或半固体脂肪，如人造黄油。 烹饪肉和其他食物的温度要高到可以杀死病原体；清洁餐具和菜板；合理的储存食物。 经常洗手。通过手、口接触的细菌远远高于其他感染途径。 当你感冒或是患上流感，别跟你的医生要抗生素，它们对病毒没用？
13、,你能做什么？,如果你在服用抗生素，请坚持整个疗程。感觉良好使就马上停止服用是培养抗性细菌的“最佳选择”。 实行安全的性行为。 不吸烟并且避开有烟区域。 有规律的锻炼：散步、游泳、漫步、跳舞和园艺。做一些你喜欢的事情来燃烧热量和保持柔韧性。 保证充足的睡眠。采用冥想或其他形式来减轻压力。 列出一些使你感到更加有活力和愉快的朋友和家人的名单。每周至少一次和他们中的一个相处。,有毒化合物,有危险的化学品被分为两大类：危险化学品和有毒化学品。 危险化学品就意味着有危险。这一类包括易燃品、易爆品、刺激物、感光物、酸和碱。许多在高浓度时有危险的化学品在稀释后相对无害。 有毒物质能与特定细胞成分作用，以杀
14、死细胞。因为这种特性，即使是被稀释后，他们通常还是有害的。,有毒化合物,毒素具有特异性十分强的靶器官和作用方式。例如篦麻毒素，是在蓖麻子中发现的一种蛋白质，也是已知的最毒的有机物之一。静脉注射三百微微克（10-12克）足以杀死一只老鼠。一个分子就能杀死一个细胞。比任何一种二恶英的毒性高200倍，我们通常认为二恶英是已知的最毒的有机物。表2给出了EPA最关注的一些有毒化合物和元素。,有毒化合物,过敏原是可以激活免疫系统的物质。很多过敏原直接表现为抗原；它们被白血球识别为外来物，并刺激特定抗体的产生。其他过敏原不直接作用，而是通过与其他物质结合，改变其结构或化学性从而变成抗原，再来引发免疫反应。
15、免疫系统抑制剂是可以抑制免疫系统而非激活免疫系统的污染物。我们对其为什么会发生，以及哪些化合物真正起作用所知甚少。然而，我们认为免疫系统障碍在北大西洋海豹以及地中海海豚的大量死亡中起到了作用。这些死亡的动物普遍含有高水平的农药残留物、多氯联苯、以及其他可以干扰正常内分泌激素功能的污染物。这些物质的存在使得动物抗病能力下降。,有毒化合物,神经毒物是一类特殊的代谢毒物，特异性地攻击神经细胞（神经元）。神经系统对于调节人体活动非常重要，以至于对神经系统活动的干扰尤其快速，极具破坏性。不同类型的神经毒物以不同的方式作用。大部分神经毒物毒性极强，且作用很快。 重金属，如铅和汞杀死神经细胞，引发永久性的神
16、经损伤。 麻醉剂（乙醚、氯仿、氟烷等等）和氯代烃（DDT、狄氏剂和艾氏剂）则破坏神经活动必需的神经细胞膜。 有机磷酸酯（马拉硫磷、对硫磷）及氨基甲酸盐（胺甲萘、zeneb和代森锰（mameb）抑制乙酰胆碱脂酶，乙酰胆碱脂酶可以调节神经细胞和受神经支配的组织或器官（例如肌肉）间的信息传输。,有毒化合物,致突变剂是一种破坏或改变细胞内基因物质（DNA）的化合物和放射性试剂。如果损伤发生在胚胎期，它可以导致出生缺陷和胎儿发育畸形。出生以后，基因损伤可以诱导肿瘤的形成。如果繁殖细胞发生损伤，结果可能遗传到后代。细胞具有修复机制来监测和重建损伤了的基因物质，但是某些改变可以隐藏，而修复过程本身也可能产生缺陷。通常人们认为致突变剂暴露没有安全阈值。任何暴露都有可能造成损伤。,有毒化合物,致畸剂是可以在胚胎成长和发育期特异性地导致畸形的化合物和因素。一些看似无害的化合物在这些敏感的生命阶段可以引发悲剧性的问题。最被人们所广泛了解的致畸剂的例子是镇静剂的广泛使用。20世纪60年代，镇静剂thalidomide（注册商标的药名为Cantergan）曾是欧洲最为盛行的安眠药
