Životní prostředí a zdraví I. Hlavní faktory, principy působení na zdraví Mgr. Aleš Peřina, Ph. D. Složky životního prostředí člověka • Podle skupenství • Biologické • Patogenní a podmíněně patogenní mikroorganismy • Běžná mikroflóra • Technologická mikroflóra (potravinářství, vodárenství, zpracování odpadů) • Škůdci • Chemické • Látky toxické, mutagenní, teratogenní a karcinogenní • Biogenní plyny • Živiny a esenciální prvky • Fyzikální • Hluk, vibrace, záření, klimatické a mikroklimatické faktory, zdroje svalové zátěže • Psychologické a sociální 2 Složky životního prostředí • Podle původu • Ovzduší • Vnější • Vnitřní • Voda • Pitná • rekreační • Půda • Odpady • Tuhé, tekuté, plynné • Pracovní prostředí • Urbanismus a bydlení (homosféra) Tato fotka od autora Neznámý autor s licencí CC BY 3 Anketa • https://is.muni.cz/go/9s9io5 4 Obecné expoziční schéma Expozice Brána vstupu •Dávka nabidnutá •Inhalace •Ingesce •inokulace Vnitřní homeostatické prostředií •Dávka vstřebaná Cílový orgán •Dávka účinná Zdravotní následek •nemoc •Smrt 5 Expozice inhalací • Přirozené prostředí člověka • minimální možnost volby ve srovnání např. S možnosti rozhodování při nákupu potravin. • Podle místa expozice • Venkovní (ambient) • Vnitřní (Indoor) • Pracovní prostředí • Zdroje znečištění • Doprava, vytápění, průmysl, povolání, zájmová činnost, resuspenze zemského povrchu • Velikost expozice v závislosti na • Na velikosti nabídnuté dávky • Na velikosti vstřebané látky • Penetrace do dýchacích cest • Rozpustnost 6 Penetrace do dýchacích cest • V závislosti na aerodynamickém průměru částic • Aerodynamický průměr částic: Charakteristika vzdušného aerosolu definovaná jako průměr kulové částice o hustotě 1000 kg/m3 , která má stejnou gravitační pádovou rychlost jako zkoumaná částice • Thorakální frakce • Aerodynamický průměr částic 10 mikrometrů (PM10 ), adheze na hlen dýchacích cest a evakuace řasinkovým epitelem • Osud částic: expektorace, ingesce • Respirabilní frakce • Aerodynamický průměr částic 2,5 mikrometrů a menší (PM2,5 ), pronikají do plicních sklípků • Osud částic: exspirace nebo vstřebávání do krevního oběhu (nanočástice) 7 Další expoziční faktory • V závislosti na rozpustnosti látek • Látky rozpustné ve vodě: v závislosti na rychlosti vzdušného proudu mohou být částečně zadrženy v horních cestách dýchacích kapalným hlenem • Látky rozpustné v tucích: pronikají do dolních cest dýchacích a snadněji pronikají lipoproteinovými membránami alveolů • V závislosti na vlastnostech jedince • Dechový objem • Děti, dospělí, senioři, fyzická aktivita • Tělesná hmotnost • Expozice v přepočtu na kg t. hm., hlavně při systémovém účinku • Předchozí onemocnění: stav epitelu dýchacích cest 8 Typy účinků na zdraví z expozice inhalací • Místní: na sliznicích dýchacích cest • Celkové: ve vzdálených tkáních a orgánech, obvykle po vstřebání do krevního oběhu • Účinky iritující (oxidy síry) • Účinky podporující alergenní reaktivitu • Bronchiální astma (oxidy dusíku) • Účinky toxické • Zpravidla celkově (nejjednodušší příklad: oxid uhelnatý - karbonylhemoglobin) • Účinky mutagenní a karcinogenní • Z fyzikálních podnětů: azbest, radon • Z chemických podnětů (volatilní organické látky) • Účinky teratogenní • Porodní nezralost • Zvýšený výskyt srdečně-cévních nemocí u lidí z exponovaných oblastí • Teorie zánětlivé odpovědi na částice pronikající do krevního oběhu • Četné účiny rozpoznány na základě epidemiologických studií 9 Srdečně-cévní nemoci a znečištění ovzduší publikační aktivita v databázi PubMED 10 599 publikací v roce 2022 Expozice ingescí • Přirozené i umělé prostředí člověka (větší možnost rozhodování) • Zdroje: • Z perorálního příjmu potravin, vody, nápojů a dalších látek (vč. léků) • vědomé nebo nevědomé spolykání prachu, sedimentů, rozpuštěných a suspendovaných látek • Nevědomé: povrchová kontaminace potravin, spolykaný hlen z dýchacích cest • Vědomé: např. při plavání • Faktory expozice • Tělesná hmotnost • Chování a stravovací návyky • Přidružená onemocnění • Malabsorbční syndromy • Současně užívané léky • Vstřebatelnost látek v gastrointestinálním traktu 11 Způsoby vstřebávání chemických látek • Využití všech mechanismů pro přechod látek z lumen střeva do krevního oběhu, jako u látek nutriční povahy • Difuze • Pasivní: toxické látky a léky • Synportální (ve vazbě s jinou látkou je využíván totožný transportní systém) • Aktivní transport • Na/K ATPáza • Elektrolyty • Pinocytóza • Vliv složení stravy • Vláknina zrychluje střevní pasáž a tudíž zpomaluje vstřebávání řady látek, resp. Omezuje délku kontaktu • Potraviny rostlinného původu jsou zdrojem některých specifických typů kontaminace (mykotoxiny) • Vliv užívaných léčiv a přidružených onemocnění spíše menší, pro dobrou vstřebatelnost toxinů přímou difúzí v celé délce trávicí trubice 12 Typy účinků na zdraví po expozici ingescí • Místní: na sliznici gastrointestinálního systému • Iritace nebo alergizace (zánět), s možnými důsledky na absorpční schopnost střeva vedoucí k malabsorbčním syndromem. Mechanismus vzniku není ve všech případech plně objasněn • Laktozová intolerance • Celiakální sprue • Crohnova choroba • Karcinogenita • Karcinom žaludku, kolorektální karcinom • Celkové • Toxicita • Karcinogenita 13 Dermální expozice • Přirozené i umělé prostředí člověka • Brána vstupu • Kůže • Přístupné sliznice • Rty, ústní dutina, spojivky • Médium • Voda • Sedimenty • Prach • Výrobky • Kosmetika, předměty denní potřeby, k tělu přiléhající části oděvů • Vše v kombinaci s působením potu (kyselé pH = 4 až 6) 14 Faktory ovlivňující velikost dermální expozice • Nabídnutá koncentrace látky • Fyzikálně-chemické vlastnosti • Snadnější vstřebávání liposolubilnich látek • Délka expozice • Míra působení přirozených obranných mechanismů • Mechanická a chemická bariéra 15 Důsledky dermální expozice • Hlavně lokálně • Iritace • Alergizace • Mutagenita • Karcinogenita • Celkové účinky jsou možné, ale vzácné pro omezené vstřebávání do krevního oběhu při plnění bariérové funkce kůže. • Uvědomme si, že kůže, na rozdíl od inhalace a ingesce není přirozenou branou výměny látek mezi organismem a prostředím! 16 Zdroj údajů • Studie in vitro • Studie in vivo • Epidemiologické studie • Studie případů a kontrol • Kohoutová studie • Intervenční studie • Výpočetní modely • Problém expozice • Mezidruhové rozdíly • Individuální vnímavost 17 Individuální vs. kolektivní expozice Individuální expozice • Založena na podrobných anamnestických údajích • Expozice se zvažuje až v kontextu projevů nemoci, které je třeba diagnostikovat a léčit • Velká interindividuální variabilita • Interpretace ve vztahu k jednotlivci • Určeno pro klinickou praxi Kolektivní expozice • Založena na statistických datech • Slouží obvykle k řešení aktuálních otázek veřejného zdraví • Spíše než projevy onemocnění se zabývá expozicemi • Vychází ze stanovení středních hodnot a nejistot odhadu • Interpretace ve vztahu k populaci • Přesnost výsledků závisí na vhodné definici výzkumných clusterů. 18 Závěr • Prostředí člověka je jedním z faktorů, který ovlivňuje zdraví. • Monitorování životního prostředí je jedním z prvků ochrany veřejného zdraví. • Znalost mechanismů působení prostředí na zdraví člověka a modifikujících faktorů je významná z hlediska designu monitoringu a interpretace dat. • Významná náplň činnosti hygienických laboratoří. 19