第二章 环境与健康的关系
? 环境（ environment）是指作用于人类所有外
界力量（因素）的总和。人与环境既相互对立，
又相互制约，既相互依存又相互转化，两者存
在着对立统一关系。
? 人类依赖环境，受到环境的影响，不断适应环
境；同时，人类又在与自然界的长期斗争中发
挥主观能动性而改造环境，成为自然界的主人。
但人类改造和利用环境的过程中也对环境带来
了负面影响，甚至使环境遭受严重破坏。
? 环境包括自然环境（ natural environment）
和社会环境（ social environment），均包
含有益因素 (beneficial factors)和有害因素
harmful factors
? 环境卫生学是研究 自然环境 （ natural
environment） 和 生活环（ living
environment） 与人群健康的关系，
阐明环境因素对人群健康影响的发生
和发展规律，为制订环境卫生标准提
供科学依据，并研究环境有利因素
（ profitable factors）和控制环境不
利因素（ harmful factors ）的对策，
预防疾病、保障人民健康的一门科学。
? 第一节 人类的环境：
? 自然环境：指环绕在人类周围的各种自
然因素（大气圈 -atmospheric sphere、
水圈 -hydrosphere、土壤岩石圈
lithosphere,生物圈 -biosphere）；社
会环境（ social environment）由政治、
经济、文化等社会因素构成。
? 人为环境 (anthropogenic
environment)：①工农业生产活动过程
造成环境污染；②人为环境：利用有利
因素、抵御不利因素（严寒、酷暑等）
? 生活环境 (living environment)是与人类生
活关系密切的各种自然的和人工的环境条件，
如居住、工作、娱乐和社会活动环境。
? 生态环境（ ecological environment）是与
人类生存和发展有关的生态系统所构成的自
然环境。生活环境与生态环境难于截然划分，
从广义上讲，生态环境可以包括生活环境。
由于人类在改造环境过程中所带来的新的环
境问题，生态系统是影响人类健康与疾病发
生和流行的重要基础。
?深入研究环境与健康的关系，阐
明其相互作用规律，对于更好地
利用有益因素, 避免有害因素,
消除环境污染, 预防疾病, 增进
健康,具有十分重要的意义。
? 一、人类自然环境的构成
(constitution of natural
environment for humankind)
?（一）大气圈（ atmospheric
sphere）
?包括整个大气层：对流层、平流层、
中间层、热层、逸散层
?各种气体,O2,N2,Ar,CO2,CH4
等
?（二）水圈（ hydrosphere）
?包括地表水和地下水，还有
大气中的水
?水圈中的总水量 13.6亿 km3，
覆盖地球面积的 71%。
?除海洋以外的地表水约 3500
多万 km3 。
? （三）岩石圈（ lithosphere）
? 通常指地壳，主要由岩浆岩和沉积岩构
成。
? 岩浆岩是由地球深处的炽热岩浆侵入地
壳或喷出地表冷却而形成的岩石。
? 沉积岩又称水成岩，由沉积在水盆地中
或陆地上的物质固结而形成的岩石。大
多含有动植物化石。占地壳岩石总体积
的 5%，地表分布面积的 75%。所含矿产
极为丰富，如煤、石油等。
（四）生物圈（ biosphere）
? 有生物生存的地球表层，叫生物圈。包括大
气圈下层、岩石圈的上层、水圈和土壤圈，
其范围通常指海平面以下 12km至海平面以上
约 10km。生物圈内生存着 200多万种生物,我
国有 60多万种，其中昆虫 20多万种 。各种生
物之间相互依赖、相互制约，不断进行着物
质循环（ substance cycle）、能量流动
（ energy flow）和信息传递（ message
transmission），使生物圈充满了生机与活
力。
二、生态环境
? （一）生态系统（ ecosystem）：
? 生物群落（ biocenose）与其生存环境
所构成的整体系统，即生态系统。
? 生态系统的组成：生产者（ producer）
（绿色植物、光合细菌等）、消费者
（ consumor ）（动物，根据食物类
型可分为多个级别）、分解者
(decomposer)（微生物）、无机界
（ the inorganic world）（空气、水、
阳光、矿物质等）
（二）食物链（ food chain）
? 在生态系统中不同营养级的生物逐
级被吞食以满足生存需要而建立起
来的链锁关系，称食物链。其本质
是生物通过食物链使物质和能量在
生物种群间得以循环和流动。
? 食物链对环境中的物质转移和累积
起重要作用。
生物放大作用
（ biomagnification）
? 环境中的重金属（ heavy metal）
元素和难降解（ degradation）
的有机物，可通过食物链而转移
到高位营养级生物的体内，而使
其浓度逐级在生物体内放大，即
生物放大作用。
生物富集作用
（ bioenrichment）
? 生物从环境中摄入浓度极低的重金属元
素或难降解的化合物，在体内逐渐累积
起来，使生物体内该元素或化合物的浓
度大大超过环境中的浓度，这种现象称
为生物富集作用。
? 例如, 海水 DDT浓度 0.00005ppm→浮游
生物 0.04ppm （ 约 1000 倍 ） → 鱼
2.07ppm（ 约 4万倍 ） →海鸟 75.5ppm
（ 约 100万倍 ）
? 世界上已确认的公害病（ public
nuisance disease）如 水俣病
（ Minamata disease）、痛痛
病（ Itai-Itai disease） 都与食
物链的生物放大作用有关。
（三）生态系统健康
? 生态系统健康 (ecosystem health)是指具有活力、
结构稳定和自调节能力的生态系统，是生态系统
的综合特性。
? 活力指生态系统的功能性，包括维持系统本身复
杂特性的功能和为人类的服务功能；
? 结构稳定指具有平衡、完整的生物群落，多样的
生物种群；
? 生态系统自调节功能主要靠其反馈作用，通过正、
负反馈相互作用和转化，在受胁迫时出现维持系
统的正常结构和功能，保证系统达到一定的稳态。
? 自然资源的过度开发、森林植被的破坏、
野生动植物生存环境恶化等，导致生物种
群减少及其关系失调，自然生态环境中生
物结构和组成改变等，即造成生物多样性
（ biodiversity）锐减。
? 人类生产、生活活动排放的“三废”，农
药、化肥的大量施用等均可污染环境，造
成环境破坏，影响人类健康。
第二节 人与环境的辩证关系
?,人与天地相参，与日月相应”、天
人合一的观点，即人与环境之间的
对立统一。
? 客观环境的多样性和复杂性,（ 1）
多种环境介质，（ 2）生活环境、居
住环境，（ 3）受污染的环境，（ 4）
气候条件的变化，（ 5）社会环境因
素
一、环境与机体的相互作用
? 人类改造和利用环境的主观能动
性：
? 1 利用环境中的有利因素
（ profitable factors），抵御不
利因素（ harmful factors）
? 2 向大自然索取，过度开发资源
而破坏生态环境
? 人类为了生存发展 →向大自然索
取, 开发资源, 创造财富 →过度
开发引起环境破坏 →危害人类健
康 。 例如,1998年长江流域特
大洪灾, 是三分天灾, 七分人祸 。
? 机体对环境的适应性和环境因素的复杂
性：
? 1 机体对环境的适应性,适者生存
? 2 环境因素对机体影响的多样性：内因
（遗传），如环境因素致癌，吸烟与肺
癌，疾病发生的 易感基因 起作用。如芳
烃羟化酶基因高表达者，则易患肺癌。
人与环境的辩证统一关系
?1 新陈代谢
?2 人与环境在物质上的 统一性，环
境元素与人体元素呈丰度相关
?3 人类对客观环境的 适应性
?4 环境因素及其对机体影响的 双重
性（ duality）
二、环境有害因素对机体作用
的一般特征
? （一）剂量 -效应（反应）关系：
? 无阈值化合物、阈值化合物、必
需元素反应曲线各部相同
? （二）作用时间：时间 -效应关
系，物质蓄积（ substance
accumulation）、功能蓄积
? 物质在体内蓄积的量与其摄入量、
生物半减期和暴露时间有密切关系。
? 暴露量大、生物半减期长、暴露时
间长，在体内蓄积量大，易发生慢
性中毒。
? 对于具体某毒物来说，暴露浓度相
对稳定、生物半减期为一常数，这
时是否发生慢性中毒就取决于暴露
时间。
? 功能蓄积（ functional
accumulation ）,功能受损的
累加（体内毒物量未见增加，但
对机体的功能损伤作用累加） 。
? 耐受性（其本质解毒酶活性的诱
导、代谢与排泄加速）。
三、健康效应谱和敏感人群
? （一）健康效应谱（ spectrum of
health effect）：指人群暴露于环
境污染物时产生的不良反应在性质、
程度和范围上所表现出的征象。它
反映了环境污染引起的健康危害在
人群中的分布情况。
? （ 1）无效应负荷，
? （ 2）生理性波动，
? （ 3） 代偿状态,
? （ 4）患病，
? （ 5）死亡
? 预防医学工作一个很重要的任务就
是发现 代偿状态 （临床前期 -
preclinical phase）的 早期敏感指
标 。
? 很多慢性疾病、传染病、地方病、
职业病、公害病等在代偿状态时早
期发现，对于预防这类疾病的发生
非常重要。
（二）人群易感性
? 易受环境有害因素影响的人群，称
为敏感人群（ susceptive group）。
? 机体对环境有害因素的反应，与人
的健康状况、生理机能状态、遗传
因素（易感基因）等有关。
? 一般说来，老、弱、病、幼和特殊
体质者对环境污染物较为敏感。
?高危（险）人群（ high risk
group）：
?敏感人群 和 高暴露人群 。
?如吸烟者是肺癌的高危人群；交
通警察是汽车废气和铅危害的高
危人群。
? 敏感人群对环境污染物敏感性异常
增高，最重要的原因是基因对毒物
危害易感性高（环境易感基因）。
? 婴幼儿和老人对环境有害因素的作用往
往有更高的易感性。
? 如 1952年伦敦烟雾事件期间，年龄在 45
岁以上的居民死亡人数为平时的 3倍,1
岁以下婴儿死亡数比平时也增加了 1倍，
在 4000名死亡者中,80％以上患有心脏
或呼吸系统疾患。
? 遗传因素，如：性别、种族、遗传缺陷和环
境应答基因多态性等。
? 如：先天性缺乏 α 1-抗胰蛋白酶的个体, 对
刺激性气体非常敏感, 易造成肺的损伤；
? 红细胞 6-磷酸葡萄糖脱氢酶 (glucose-6-
phosphate dehydrogenase,G6PD)缺陷者,
对硝基苯类化合物及多种氧化物的损害异常
敏感；
? 显性慢性乙酰化状态, 在白种人和黑种人中
约占 60%,而在东方人中仅占 10～ 20%,由于
该类个体乙酰化作用慢而增加芳香胺化合物
诱导的膀胱癌发生的危险度 。
?对环境因素的作用产生应答反应有
关的基因称之为环境应答基因
（ environmental response
gene），环境应答基因的多态性是
造成人群易感性差异的重要原因。
表 2-2 已知的易感基因多态性及其环境暴露相关疾病
基因多态 分类 环境暴露 相关疾病
CYPlAl
NATl及 NAT2
GSTTl(null)
对氧磷酶
LA-H
TGF-?
HLA-DP betl标记
ALAD
CYP2D6
激活
解毒
解毒
解毒
营养因子
生长因子
免疫反应
生物合成
生物氧化
吸烟
吸烟
氯化消毒剂
神经杀虫剂
饮食中铁
母亲吸烟
铍
铅
锰
肺癌
膀胱痛，乳腺癌
癌症
神经系统损伤
血色素沉着病
唇裂、颚裂
慢性铍性肺病
铅中毒
锰中毒
环境基因组计划简介：
? 1997年 10月美国国家环境卫生科学研
究所（ National Institute of
Environment Health Sciences，
NIEHS）提出环境基因组计划
（ Environmental Genome Project，
EGP），拟在美国人口中寻找环境相
关疾病的遗传基因的多态性（ gene
polymorphisms）。收集、分析和确
定 200多个环境疾病易感基因。
?EGP的主要目标：
?推进有重要功能意义的环境应答
基因的多态性研究，确定它们引
起环境暴露致病危险性的差异；
?推进基因 -环境相互作用对疾病
发生影响的流行病学研究。
?拟研究的环境相关疾病和缺陷有
7类：
?1 癌症：肺癌、膀胱癌、乳腺癌
及前列腺癌
?2 呼吸系统疾病：哮喘、纤维囊
性肿
?3 退行性神经系统疾病：早老性
痴呆、帕金森综合征、肌萎缩内
侧硬化症
?4 发育紊乱：智力低下、注意力
缺陷 -多动症
?5 先天缺陷：口面裂
?6 生殖功能缺陷：不育、子宫肌
瘤、子宫内膜异位、青春期早熟
?7 自身免疫疾病：全身性红斑狼
疮、多发性硬化症
提出的需鉴定的十类基因：
? ① DNA修复基因，②外源化合物
代谢及解毒基因，③激素代谢基
因，④信号转导基因，⑤受体基
因，⑥免疫和炎症反应调节基因，
⑦参与氧化过程的基因，⑧营养
因素调节基因，⑨细胞周期基因，
⑩细胞死亡控制基因
第三节 自然环境与健康
? 自然环境的有益因素（ profitable
factors of primary environment）：
? Primary environment：天然形成的未受
或少受人为因素影响的环境。原生环境
中存在大量对机体艰苦的有益因素：
? 清洁并含有正常化学成分的空气、水、
土壤、山珍野味；充足的阳光和适宜的
气候；优美的植被；秀丽的风光等。
?一、不良气象因素与健康
?气象因素（ meteorological factor）
包括温度、湿度、气压、风速等多
种要素，气象学把瞬间至十余天内
多种气象要素的综合状态称为 天气
（ weather），更长时期的天气的总
和称为 气候 （ climate）。
? 人生活在大气中, 无时不受天气变化的影响,
气象要素对人体的影响是通过皮肤, 呼吸系
统, 感觉系统等来实现的 。
? 人体不同部位的感受器可接受不同的气象要
素刺激, 皮肤和粘膜主要接受气温, 湿度,
降水, 风, 大气酸度, 太阳辐射, 雾等刺激；
? 呼吸系统主要接受气温, 湿度, 风, 气压,
气溶胶, 大气电及大气中一切化学物质的刺
激；
? 感觉器官, 包括眼, 鼻, 耳可接受光线 (如可
见光 ),气压, 雾, 大气电, 气味等刺激 。
? （ 一 ） 不良的天气和气候条件对健康的影响
? 极端气温对健康的危害：一般人群死亡人数每年有 2
个高峰：盛夏和严冬
? 盛夏酷暑、热浪袭人：心脑血管疾病患者热负荷增
加，死亡的危险性增大。
? 2003年 法国 8月初的热浪中有一万多人死亡
? 上海的调查显示，炎热天午后温度每升高 1oC,死亡
增加 10人。
? 严冬季节：冠心病、高血压、呼吸循环系疾病等患
者易发作
? 上海气象中心和复旦大学公共卫生学院研究发现，
SARS爆发和流行最适温度 17～ 28oC,冷空气后的降温
和升温引起的温度剧烈变化可能是引起 SARS高发的
气象原因之一。
?（ 二 ） 天气和气候条件对健康
影响的方式
?1,对人体的物理作用 。
?2,影响人体生理和代谢功能
?3,对生物性病原体和生物性传
媒的影响
?4,影响环境质量, 增加环境污
染物对健康的不良影响
二、生物性有毒有害物质与健康
? （一）动物毒素
? 澳洲灯水母 高居首位。它的蜇刺会令人
极其疼痛，导致恶心、呕吐、呼吸困难，
如果不立刻注射抗毒药的话会很快致人
于死地。
? 悉尼的 漏斗网蜘蛛 被视为毒性最强的蜘
蛛，其毒牙足以穿透人类的指甲。
? 非洲的 黑曼巴蛇 是世界上毒性最强且速
度最快的蛇。它能以高达 19公里的时速
追逐猎物，人一旦被它咬到，致死率将
近 100%
? 中南美洲的 毒箭蛙,它在受到攻击的威
胁时，会从皮肤分泌毒液，南美洲印第
安人冒极大的生命危险抽取其毒液，使
用在自己的箭尖上。毒箭蛙中毒性最强
的是小黄金毒箭蛙，一只小黄金毒箭蛙
就拥有足以杀死 1000人的毒液。
? 17个国家的科学家评出的 10种动物属
,世界毒王,,
? 1) 澳洲方水母：生活在澳大利亚沿海，
人若触及其触手,30秒钟后便会死亡。
? 2) 澳洲艾基特林海蛇：它长着一张大嘴，
和澳洲方水母栖身于同一水域。
? 3) 澳洲蓝环章鱼：这种软体动物的身长
仅 15厘米，蜿足上有蓝色环节，常在澳
大利亚沿海水域出没。
? 4) 毒鱼由 Synanceia verrucosa 〝 Reef
Stonefish,栖身于澳大利亚沿海水域。
? 5) 巴勒斯坦毒蝎：生活在以色列和远东
的其他一些地方。
? 6) 澳大利亚漏斗形蜘蛛：生活在澳大利
亚悉尼市近郊。
? 7) 澳洲泰斑蛇。
? 8) 澳洲褐色网状蛇。
? 9) 眼镜王蛇。
? 10)非洲黑色莽巴蛇。
二、植物毒素
?天然存在于植物中对人或动物有毒
的化学物质称为植物毒素 (plant
toxins)。植物所产生的有毒物质
主要有生物碱、糖苷、毒蛋白、多
肽、胺类、草酸盐和霉菌毒素等。
? 生物碱是含氮化合物，具有碱的性
质，可与酸形成盐类。常见有毒植
物多属豆科、马钱科、石蒜科、天
南星科、防己科、毛茛科、茄科、
百合科等。
? 糖苷类是由糖分子和非糖分子以苷式结合
而成，其中非糖分子即糖苷配基，又名配
糖体。
? 糖苷类又可分为氰苷和皂苷等，还有许多
对心脏具有强烈作用的强心苷类。氰苷多
存在于蔷薇科和豆科植物中，也存在于大
戟科中。
? 皂苷多存在于豆科、无患子科和薯蓣科中。
? 强心苷类多存在于夹竹桃科、百合科、卫
矛科等植物中。
?某些藻类含有天然毒素, 如软骨藻
酸 （ domoic acid）, 具有神经毒性；
藻类肝毒素 （ 微囊藻和节球藻毒素 ）
具有致癌性 。
?霉菌毒素,如黄曲霉毒素 B1
（ Aflatoxins B1）、赭曲霉素 A
(Ochratoxin A)、脱氧雪腐镰刀菌
烯醇 (Deoxynivalenol)等
三、地球化学因素与健康
? （一）地表化学在人体内的分布
? 根据化学元素在人体内含量多少，分为常量
和微量元素。常量元素（ major element）：
碳、氢、氧、氮、硫、钾、钠、磷、钙、镁、
氯等 11种元素，占人体内化学元素总量
99.95％。
? 微量元素（ trace element）：在人体内正
常含量小于人体体重 0.01％且每日需要量小
于 100mg的化学元素。
（ 二）微量元素的生物学效应及对健康
的影响
? 目前认为有 14种微量元素 (如锌、铁、铜、
钼、铬、锰、钴、镍、锡、钒、碘、硒、氟
和硅 )在生物体内是维持正常生理、生化功
能、生长发育和生殖繁衍所必不可缺的元素，
称为必需微量元素（ essential trace
element）。必需微量元素不能通过机体自
身合成，必须从外界摄取。它们的需要量很
小，但对生命活动过程的作用极大。
? 微量元素的生物学效应主要包括：
? ①参与酶的构成和酶的激活，影响酶的
活性。
? ②参与某些蛋白质的合成，发挥特殊功
能。
? ③参与激素及其辅助因子的合成，与内
分泌活动密切相关。
? ④维持正常的生殖功能。
? ⑤增强机体的免疫功能
? （ 三）地球化学因素与疾病
? 由于地球结构上的原因，造成地球表面
化学元素分布的不均匀性使某一地区水
和 /或土壤中某种（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，即生物地球化学性疾病
（ biogeochemical disease）。
?由于这类疾病的发病特点具有明显
的地区性，故又称之为 endemic
disease。
?最常见的生物地球化学性疾病：碘
缺乏病、地方性氟病、地方性砷中
毒、地方性硒中毒、地方性硒缺乏
病；
?克山病、大骨节病等也与当地地理
环境条件有密切关系。
?生物地球化学性疾病的发病原因：
多与人体的必需微量元素
（ essential trace elements ）
有关，如氟、碘、硒等，也有人认
为砷也是人体的必需微量元素。
Section 4 environment pollution &
health
? What is the environmental pollution?
? The environmental pollution generally refers to
excess outputs by various factors produced by
natural reasons and human activities into the
environment,disruptions of environmental
constitution and function and/or increases of
normal environmental components,leading to
the deterioration of environmental quality and
the endangerment of population health,
? In this case,excess means
something produced in
amounts high to be harmful
to us,other life or
environmental conditions,so
it can lead to the environment
deterioration.
? Pollution is a widespread
environmental problem,air,
water,soil,food and so on
?Environmental pollutants:
?Physical pollutants
?Chemical pollutants
?Biological pollutants
? Complications of effects of
environmental pollution on the
population health:
?① Various environment factors,
water,air,food，
?② the individual variation of
population effects induced by
environmental pollutants，
?③ not easily to find out
the special and sensitive
biomarkers
?④ transformation，
degradation or new
pollutants by physical，
chemical and biological
actions
1,Acute,chronic harmfulness
?(1)Acute hazard,acute
toxication（ most seen in
environment pollution
incidents）
?1952,London smog incident
?Los Angeles photochemical
smog incident
?Yokkaichi asthma（四日市哮喘）
?Productive accidents：
?Bhopal accident（印度帕博尔
毒气泄漏事件）
?前苏联切尔诺贝利核电站爆炸事
件（ explosion of nuclear-
power plant）
?2003,12.23 accident:重庆开县
高桥镇井喷事故（硫化氢中毒死
亡 243人，受灾人口 6万多）
? Environmental contamination of
biological factors:
? Drinking water(pathogenic
microbial,hepatitis virus,
cryptosporidium－隐孢子虫 )
? Air,respiratory communicable
disease,SARS
(2) chronic hazard
? Definition:hazard induced by the
long term exposure to low
concentration pollutants.
? Substance accumulation:heavy
metals,organochloride
? Functional accumulation:chronic
obstructive pulmonary disease,
COPD
?
? Characterization of chronic
hazard:
? 1,increases of morbidity and
mortality in the population
? 2,chronic disease↑,i.e,COPD
? 3,increase of pollutant burden in
the body
? 4,chronic combined effects
2.Environment pollution and
cancer
? Dr.Pott reported scrotum cancer of the
young boys cleaning chimney in 1775
? 6,900,000 cases yearly died from
malignant tumor in the world,
? New cases of cancers:8,700,000
? In China,yearly new cases of
cancers:1,600,000
? Died of cancer,1,300,000
Ⅰ Classification of carcinogen
and environmental chemical
carcinogen
? International agency of research on
cancer(IARC)(2002):878chemicals reported
according to the carcinogenicity on humans
? 1.carcinogenicity to humans,87
? 2A.probably carcinogenicity to humans:63
? 2B.possibly carcinogenicity to humans:234
? 3.unclassifiable as to carcinogenicity to
humans:493
? 4.probably not carcinogenic to humans:1
? According to the activity of chemical
carcinogen：
? Direct carcinogen
? Indirect carcinogen/procarcinogen
? According to the mutagenicity of
chemical carcinogen：
? Genotoxic carcinogen
? Nongenotoxic carcinogen
? Cocarcinogen:promoting tumor
growth
?of chemical carcinogen：
直接烷化剂 芥子气, 氯甲甲醚, 环氧乙烷, 硫酸二乙酯
间接烷化剂 氯乙烯, 苯, 丁二烯, 烷化抗癌药
多环芳烃类 苯并芘, 二甲基苯蒽, 二苯蒽, 三甲基胆蒽, 煤焦油,沥青
芳香胺类 联苯胺, 乙萘胺, 4-氨基联苯, 4-硝基联苯
金属和类金属 镍, 铬, 镉, 铍, 砷
亚硝胺及亚硝酰胺 二甲基亚硝胺, 二乙基亚硝胺, 亚硝酰胺
霉菌和植物毒素 黄曲霉毒素, 苏铁素, 黄樟素,
固体 （ 不可溶 ） 物 结晶硅及石棉
嗜好品 吸烟, 嚼烟, 槟榔, 鼻烟, 过量的酒精饮料
食物的热裂解产物 杂环胺类, 2-氨 -3-甲基 -咪唑喹啉, 2-氨 -3,4-甲基 -咪唑喹啉
类 别 化学物举例
药物 (含某些激素 ) 环磷酰胺, 噻替派, 己烯雌酚
Ⅱ Mechanism of carcinogenesis
influenced by multi-steps and
various factors
? 1,Multi-steps of carcinogenesis
? ⑴ initiation of tumor,activate proto-
oncogen or inactivate tumor
suppressor gene ----DNA injury ----gene
mutation---mutated cells------
? ⑵ promotion:TPA(佛波酯 ),croton oil(巴
豆油 ),saccharine(糖精 )
? ⑶ progression:changes of the
genotype of mutated cell----
malignant cells
? 2,Multi-gene and various factors
participate in Carcinogenesis
? Activity of proto-gene and
inactivity of tumor impressing
gene,p53
? Carcinogenesis process of multi-
step,several gene,various factors,
? ① inducing genetic changes of
switch point gene;
? ② inducing epigenetic changes of
switch point gene;
? ③ increasing cell clonal
expression of genetic changes of
switch point gene;
Ⅲ air pollution and lung
cancer
? Air pollution in urbia is more serious
than rural areas.
? The mortality of lung cancer of urban
residents is higher than that of rural
areas.
? Carcinogens(polycyclic aromatic
hydrocarbon,PAH) are found out in urban
air.
? Demonstrated by epidemiological
investigations
?1.1 the difference in lung
cancer mortalities of
between urbia and rural area
?Central district,
27.26/100,000
?Suburbia
district:14.27/100,000
?Rural area,8.5/100,000
?1.2 indoor air pollution and
lung cancer
?Xuanwei county Yunnan
province,China
?Basic data of epidemiological
investigation for the lung
cancer in Xuanwei county:
?High mortality of lung cancer
came up to 174.21/100 000
? ① lung cancer is in the first
place in various kinds of
cancers
? ② lung cancer mortality in
farmers is higher than workers
or staff in this county
?③ lung cancer mortality of
women is higher than in men
? ④ Cigarette smoking is not
related to lung cancer,male
42.7%,female 0.23%
? ⑤ significant difference of lung
cancer mortality in various
districts
? ⑥ the mortality of lung cancer is
highly related to the indoor air
pollution induced by fuel(soft
coal烟煤 ) burning,and the
concentration of benzo(a)pyrene
is 626 μg/m3,
? Lung cancer mortality is
related to fuel burning,soft
coal＞ hard coal(无烟煤）＞
wood
表 2-5 空气中 BaP浓度与肺癌死亡率
公 社
室外 BaP
(μg ／
100m3)
室内 BaP
(μg ／ 100m3)
1973～ 1979年
肺癌调整死亡
率 (1/10万 )
城 关
来 宾
榕 城
龙 潭
龙 场
板 桥
海 岱
普 立
落 水
热 水
宝 山
3.36
1.85
15.65
3.14
7.01
0.53
0.29
1.54
1.16
0.52
3.12
108.56
67.97
248.50
55.98
107.99
39.95
53.94
28.62
43.76
35.60
46.37
174.21
128.31
104.09
22.96
39.46
19.03
13.48
7.49
9.55
2.08
9.18
Ⅳ WATER POLLUTION AND TUMOR
? 2221organic compounds were
found out from water,765 from tap
water,20 of them were recognized
carcinogens （确认致癌物）,26
suspected carcinogens（可疑致癌
物）,18 tumor promoters and
cocarcinogens（促癌物和辅致癌
物）,48 mutagens in Ames test
2.1 mutagenicity and tumor
? Relationship between mutagenicity of
water from Huangpu river and tumor of
population(1/100,000)
? Water area mutagenicity stomach
lever
? Upper reaches neg/suspected 62.7
56.9
? Middle positive 86.2
67.7
? Lower sig,positive 146.0
81.3
表 2-7 饮用水种类与肝癌发病率
宅沟水 21,237 100 20 94.18
泯沟水 26,356 116 23.2 88.03
河 水 16,912 30 6 35.48
井 水 23,415 1 0.2 0.85
饮用水种
类
调查人数 五年肝癌
例数
平均每年
例数
年发病率
（ /10万）
合 计 87,920 247 49.4 56.19
? Liver cancer in Guangxi,Nanning
? Pond water 39.71/100,000
? Reservoir water 25.77/100,000
? Small stream 19.56/100,000
? Shallow well 19.10/100,000
? Spring water 18.14/100,000
? Deep well 12.17/100,000
? Trihalogenated methane is the
commonest carcinogen in drinking
water.
? Chloroform(CHCl3) in drinking
water is not more than 60μg/L in
China
3.Environmental pollution and
Teratogenicity
? Birth defect include:
? Structural malformation
? Behavioral abnormality
? Congenital malformation rate,1.28%
in China; 2% in USA；
? 800,000~1,200,000 birth defects in
China;
Teratogen
1.physical factors:radiation,x ray,
γray(s),microwave
2.chemical factors:drugs,pesticide,
organic solvents,industrial
toxicants,environmental pollutants
3.biological factors,rubella
viruses(风疹病毒 ),chickenpox
viruses（水痘病毒 ),toxoplasma(弓形
体原虫 ),syphilis spirochete(梅毒
螺旋体 )
Basic characterization:
Critical period of teratogenicity
Dose-response relationship of
teratogenicity
Species differentiation of teratogenicity
Placenta transportation and
transformation
? Pollutants→reproductive
cell→mutagenicity→birth
defect→structural malformation,
behavior abnormality
? Pollutants→embryo/fetus
→development/growth → birth
defect →structural malformation,
behavior abnormality(structural
and mental developmental
retardations)
? Related incidents induced by
environment pollutions:
? 1940’ Japan nuclear bomb explosion
? 1950’ Japan congenital Minamata
disease
? 1960’ Germany thalidomide incident
（ phocomelia,海豹肢畸形）
? 1970’ 2,4,5-T pollution incident
? 1980’ Soviet Union nuclear power
plant explosion
Environment Hormone
Effect ? A lot of environmental chemical pollutants
have hormone-like action disrupting
endocrine functions of the body,that is
environmental endocrine disrupting chemicals
（ EDCs）,
? Disturbing estrinogen(雌激素 ),thyroxine(甲
状腺素 ),testosterone(睾酮 )
? Found out more than 100 EDCs,
including:phthalate(邻苯二甲酸酯 )、
polychlorinated biphenyl,PCB(多氯联苯 )、
organo-chlorine insecticide(有机氯杀虫剂 )、
alkylphenol(烷基酚 ),vegetable hormone(植物
激素 ),heavy metals(重金属 )
Hazards of EDCs
? Reproduction impediment(sperm↓↓)
? Birth defect
? Developmental abnormality
? Endocrine metabolism disturbance
? Carcinogenesis e.g.mammary
cancer,testicular cancer,ovary cancer
Study methods of environment &
health
?1.environmental epidemiology
?2.environmental toxicology
?3.population investigations
are combined with laboratory
studies
1.Environmental
epidemiology
? 1.1 studying effects of one or more
environment factors on population
health,
? can this factor produce the specific
health effect(s)? Information
analysis about it
?
? 1.2 The influence of
environmental factors on the
population health is related to
the whole health effect
spectrum.
? As for preventive
medicine,finding out the
preclinical state is the most
important.
? Health effect indicators
? 1.3 The epidemiological
investigations of environmental
factors on population health:
? ① exposure
factor(reason)→→→health
effects(results)
? ② health
effects(results)e.g.Xuanwei lung
cancer,Minamata disease,Itai-Itai
disease →→→ exposure factor
?1.4 specially pay attention to
the studying of exposure-
effect relationship and
exposure-response relationship,
to work out the environmental
standardizations
Environment exposure &health
effect
? 1.exposure measurement,external
exposure（外暴露） (environment
concentration),internal exposure（内暴
露） (toxicant concentration in the body)
? 2.health effect assessment:
? ① internal burden increase of
pollutant,no changes of physiological
function & biochemical metabolism
? ② with farther increase of internal
burden,minimal changes of
physiological function & biochemical
metabolism (reversible changes)
? ③ some changes of biochemical
metabolism or physiological
fuction,enough to lead to pathological
changes,but no clinical symptoms
(preclinical state).
? ④ significant clinical symptoms,disease
? ⑤ serious toxication or death
2,Environmental toxicology
? Objectives:
? (1)toxicity,target organs & target sites
? (2)basic characterization of toxic
action of pollutants,e.g,toxic
manifestation,accumulation
? (3)the mechanism of toxic action & main
biological effects
? (4)kinetic characteristics of toxicants
? (5)specific toxicity of toxicants
e.g.mutagenicity,carcinogenicity,
teratogenicity,delayed neuro-
toxicity
? (6)specific susceptive indicators
(biomarkers)
(7)safety assessment
? Biological markers in the study of
environment & health
? Biological marker means functional
and/or cellular,biochemical,or
molecular changes in the body
exposed to pollutants.It includes:
? (1)exposure biomarker
? (2)effect biomarker
? (3)susceptibility biomarker
表 2-11 从暴露到疾病前各阶段主要生物标志
内剂量 (毒物及其代谢物 )
生物有效剂量标志
早期生物效应分子生物标志
细胞结构／功能改变标志
易感性标志
生物标志 暴 露 生物介质
可铁宁 (cotinine)
苯乙烯, 铅, 镉, 砷
多氯联苯, DDT,DDE,TCDD
致突变性
香烟
苯乙烯、铅、镉、砷
多氯联苯,DDT,DDE,TCDD
化学致突变物
体液
血液
脂肪组织
体液
DNA加合物
蛋白质加合物 (Hb)
蛋白质加合物 (白蛋白 )
DNA蛋白质交联物
各种烷化剂、多环芳烃
芳香胺、黄曲霉毒素等
芳香胺、多环芳烃等
黄曲霉毒素
紫外线、电离辐射、烷化剂等
淋巴细胞、白细胞
红细胞
血清
血清
血清
DNA链断裂, 链内和链间交联等
癌基因激活与抑癌基因失活
染色体畸变, SCE,微核
点突变,HGPRT,胸苷激酶及其它靶基
因突变等
各种诱变剂
化学致癌物
致突变物
致突变物
细胞
细胞
淋巴细胞等
体细胞
生化酶活性改变
细胞骨架蛋白, 血清 ?-胎球蛋白, EGF,TGF-β
铅, 有机磷, 肝损害等 血清
药物／毒物代谢酶多态,P-450,乙酰化酶, GSTs基
因多态性等
致突变, 致癌化学物及其他毒物 体细胞
? 3.combination of population
investigation with
experimental study
? Study of Xuanwei lung cancer is a
famous example for the combined
methods of population
investigation and animal
experiment,
Ⅵ health risk
assessment(HRA)
? The process of comprehensively
qualitative and quantitative assessments
of adverse health effects on the certain
population according to the specified
standard
? A lot of kinds of environmental adverse
chemicals,the kinds of organic
compounds＞ 100,000
? 300,000,000(3亿 ) t of adverse chemicals
are released into the environment
? 1,Basic contents and methods
? Application of data on
epidemiology,toxicology,statistics as
well as environmental and biological
monitoring
? 1.1 hazard identification
? Does the environmental chemicals
have adverse health effects
? What is the adverse health effects
? How much is the dose under that the
adverse health effects occurred
? How much is the adverse effects on
mankind
? What is the characterization of
adverse effects
? For the new chemical compound ----
toxicological data
? The environmental chemical
pollutants -----epidemiological data
? 1.2 exposure assessment
? External
exposure(environmental
monitoring ----air,water,food)
? Internal exposure(biological
monitoring--- bio-specimen,
such as blood,urine,cell,
tissue )
? 1.3 dose-response assessment
? Find out no-observed adverse effect
level(NOAEL)
? Find out lowest observed adverse effect
level(LOAEL)
? Find out uncertainty factors(UFs) (inter-
and intra-species differences) and
modifying factor(MF)
? Obtained the reference dose (RfD) for
humankind
? RfD=NOAEL or LOAEL/(Ufs× MF)
? 1.4 risk characterization
? According to the results of
qualitative and quantitative
assessment (hazard identification,
exposure assessment,and dose-
response assessment),making
comprehensive assessment on the
health risk
? Calculated,① extra risk in the whole
life of population; ② yearly extra risk
in population; ③ yearly extra cases in
population
? The basic constitution of risk
assessment seen in fig.2-11
? 环境（ environment）是指作用于人类所有外
界力量（因素）的总和。人与环境既相互对立，
又相互制约，既相互依存又相互转化，两者存
在着对立统一关系。
? 人类依赖环境，受到环境的影响，不断适应环
境；同时，人类又在与自然界的长期斗争中发
挥主观能动性而改造环境，成为自然界的主人。
但人类改造和利用环境的过程中也对环境带来
了负面影响，甚至使环境遭受严重破坏。
? 环境包括自然环境（ natural environment）
和社会环境（ social environment），均包
含有益因素 (beneficial factors)和有害因素
harmful factors
? 环境卫生学是研究 自然环境 （ natural
environment） 和 生活环（ living
environment） 与人群健康的关系，
阐明环境因素对人群健康影响的发生
和发展规律，为制订环境卫生标准提
供科学依据，并研究环境有利因素
（ profitable factors）和控制环境不
利因素（ harmful factors ）的对策，
预防疾病、保障人民健康的一门科学。
? 第一节 人类的环境：
? 自然环境：指环绕在人类周围的各种自
然因素（大气圈 -atmospheric sphere、
水圈 -hydrosphere、土壤岩石圈
lithosphere,生物圈 -biosphere）；社
会环境（ social environment）由政治、
经济、文化等社会因素构成。
? 人为环境 (anthropogenic
environment)：①工农业生产活动过程
造成环境污染；②人为环境：利用有利
因素、抵御不利因素（严寒、酷暑等）
? 生活环境 (living environment)是与人类生
活关系密切的各种自然的和人工的环境条件，
如居住、工作、娱乐和社会活动环境。
? 生态环境（ ecological environment）是与
人类生存和发展有关的生态系统所构成的自
然环境。生活环境与生态环境难于截然划分，
从广义上讲，生态环境可以包括生活环境。
由于人类在改造环境过程中所带来的新的环
境问题，生态系统是影响人类健康与疾病发
生和流行的重要基础。
?深入研究环境与健康的关系，阐
明其相互作用规律，对于更好地
利用有益因素, 避免有害因素,
消除环境污染, 预防疾病, 增进
健康,具有十分重要的意义。
? 一、人类自然环境的构成
(constitution of natural
environment for humankind)
?（一）大气圈（ atmospheric
sphere）
?包括整个大气层：对流层、平流层、
中间层、热层、逸散层
?各种气体,O2,N2,Ar,CO2,CH4
等
?（二）水圈（ hydrosphere）
?包括地表水和地下水，还有
大气中的水
?水圈中的总水量 13.6亿 km3，
覆盖地球面积的 71%。
?除海洋以外的地表水约 3500
多万 km3 。
? （三）岩石圈（ lithosphere）
? 通常指地壳，主要由岩浆岩和沉积岩构
成。
? 岩浆岩是由地球深处的炽热岩浆侵入地
壳或喷出地表冷却而形成的岩石。
? 沉积岩又称水成岩，由沉积在水盆地中
或陆地上的物质固结而形成的岩石。大
多含有动植物化石。占地壳岩石总体积
的 5%，地表分布面积的 75%。所含矿产
极为丰富，如煤、石油等。
（四）生物圈（ biosphere）
? 有生物生存的地球表层，叫生物圈。包括大
气圈下层、岩石圈的上层、水圈和土壤圈，
其范围通常指海平面以下 12km至海平面以上
约 10km。生物圈内生存着 200多万种生物,我
国有 60多万种，其中昆虫 20多万种 。各种生
物之间相互依赖、相互制约，不断进行着物
质循环（ substance cycle）、能量流动
（ energy flow）和信息传递（ message
transmission），使生物圈充满了生机与活
力。
二、生态环境
? （一）生态系统（ ecosystem）：
? 生物群落（ biocenose）与其生存环境
所构成的整体系统，即生态系统。
? 生态系统的组成：生产者（ producer）
（绿色植物、光合细菌等）、消费者
（ consumor ）（动物，根据食物类
型可分为多个级别）、分解者
(decomposer)（微生物）、无机界
（ the inorganic world）（空气、水、
阳光、矿物质等）
（二）食物链（ food chain）
? 在生态系统中不同营养级的生物逐
级被吞食以满足生存需要而建立起
来的链锁关系，称食物链。其本质
是生物通过食物链使物质和能量在
生物种群间得以循环和流动。
? 食物链对环境中的物质转移和累积
起重要作用。
生物放大作用
（ biomagnification）
? 环境中的重金属（ heavy metal）
元素和难降解（ degradation）
的有机物，可通过食物链而转移
到高位营养级生物的体内，而使
其浓度逐级在生物体内放大，即
生物放大作用。
生物富集作用
（ bioenrichment）
? 生物从环境中摄入浓度极低的重金属元
素或难降解的化合物，在体内逐渐累积
起来，使生物体内该元素或化合物的浓
度大大超过环境中的浓度，这种现象称
为生物富集作用。
? 例如, 海水 DDT浓度 0.00005ppm→浮游
生物 0.04ppm （ 约 1000 倍 ） → 鱼
2.07ppm（ 约 4万倍 ） →海鸟 75.5ppm
（ 约 100万倍 ）
? 世界上已确认的公害病（ public
nuisance disease）如 水俣病
（ Minamata disease）、痛痛
病（ Itai-Itai disease） 都与食
物链的生物放大作用有关。
（三）生态系统健康
? 生态系统健康 (ecosystem health)是指具有活力、
结构稳定和自调节能力的生态系统，是生态系统
的综合特性。
? 活力指生态系统的功能性，包括维持系统本身复
杂特性的功能和为人类的服务功能；
? 结构稳定指具有平衡、完整的生物群落，多样的
生物种群；
? 生态系统自调节功能主要靠其反馈作用，通过正、
负反馈相互作用和转化，在受胁迫时出现维持系
统的正常结构和功能，保证系统达到一定的稳态。
? 自然资源的过度开发、森林植被的破坏、
野生动植物生存环境恶化等，导致生物种
群减少及其关系失调，自然生态环境中生
物结构和组成改变等，即造成生物多样性
（ biodiversity）锐减。
? 人类生产、生活活动排放的“三废”，农
药、化肥的大量施用等均可污染环境，造
成环境破坏，影响人类健康。
第二节 人与环境的辩证关系
?,人与天地相参，与日月相应”、天
人合一的观点，即人与环境之间的
对立统一。
? 客观环境的多样性和复杂性,（ 1）
多种环境介质，（ 2）生活环境、居
住环境，（ 3）受污染的环境，（ 4）
气候条件的变化，（ 5）社会环境因
素
一、环境与机体的相互作用
? 人类改造和利用环境的主观能动
性：
? 1 利用环境中的有利因素
（ profitable factors），抵御不
利因素（ harmful factors）
? 2 向大自然索取，过度开发资源
而破坏生态环境
? 人类为了生存发展 →向大自然索
取, 开发资源, 创造财富 →过度
开发引起环境破坏 →危害人类健
康 。 例如,1998年长江流域特
大洪灾, 是三分天灾, 七分人祸 。
? 机体对环境的适应性和环境因素的复杂
性：
? 1 机体对环境的适应性,适者生存
? 2 环境因素对机体影响的多样性：内因
（遗传），如环境因素致癌，吸烟与肺
癌，疾病发生的 易感基因 起作用。如芳
烃羟化酶基因高表达者，则易患肺癌。
人与环境的辩证统一关系
?1 新陈代谢
?2 人与环境在物质上的 统一性，环
境元素与人体元素呈丰度相关
?3 人类对客观环境的 适应性
?4 环境因素及其对机体影响的 双重
性（ duality）
二、环境有害因素对机体作用
的一般特征
? （一）剂量 -效应（反应）关系：
? 无阈值化合物、阈值化合物、必
需元素反应曲线各部相同
? （二）作用时间：时间 -效应关
系，物质蓄积（ substance
accumulation）、功能蓄积
? 物质在体内蓄积的量与其摄入量、
生物半减期和暴露时间有密切关系。
? 暴露量大、生物半减期长、暴露时
间长，在体内蓄积量大，易发生慢
性中毒。
? 对于具体某毒物来说，暴露浓度相
对稳定、生物半减期为一常数，这
时是否发生慢性中毒就取决于暴露
时间。
? 功能蓄积（ functional
accumulation ）,功能受损的
累加（体内毒物量未见增加，但
对机体的功能损伤作用累加） 。
? 耐受性（其本质解毒酶活性的诱
导、代谢与排泄加速）。
三、健康效应谱和敏感人群
? （一）健康效应谱（ spectrum of
health effect）：指人群暴露于环
境污染物时产生的不良反应在性质、
程度和范围上所表现出的征象。它
反映了环境污染引起的健康危害在
人群中的分布情况。
? （ 1）无效应负荷，
? （ 2）生理性波动，
? （ 3） 代偿状态,
? （ 4）患病，
? （ 5）死亡
? 预防医学工作一个很重要的任务就
是发现 代偿状态 （临床前期 -
preclinical phase）的 早期敏感指
标 。
? 很多慢性疾病、传染病、地方病、
职业病、公害病等在代偿状态时早
期发现，对于预防这类疾病的发生
非常重要。
（二）人群易感性
? 易受环境有害因素影响的人群，称
为敏感人群（ susceptive group）。
? 机体对环境有害因素的反应，与人
的健康状况、生理机能状态、遗传
因素（易感基因）等有关。
? 一般说来，老、弱、病、幼和特殊
体质者对环境污染物较为敏感。
?高危（险）人群（ high risk
group）：
?敏感人群 和 高暴露人群 。
?如吸烟者是肺癌的高危人群；交
通警察是汽车废气和铅危害的高
危人群。
? 敏感人群对环境污染物敏感性异常
增高，最重要的原因是基因对毒物
危害易感性高（环境易感基因）。
? 婴幼儿和老人对环境有害因素的作用往
往有更高的易感性。
? 如 1952年伦敦烟雾事件期间，年龄在 45
岁以上的居民死亡人数为平时的 3倍,1
岁以下婴儿死亡数比平时也增加了 1倍，
在 4000名死亡者中,80％以上患有心脏
或呼吸系统疾患。
? 遗传因素，如：性别、种族、遗传缺陷和环
境应答基因多态性等。
? 如：先天性缺乏 α 1-抗胰蛋白酶的个体, 对
刺激性气体非常敏感, 易造成肺的损伤；
? 红细胞 6-磷酸葡萄糖脱氢酶 (glucose-6-
phosphate dehydrogenase,G6PD)缺陷者,
对硝基苯类化合物及多种氧化物的损害异常
敏感；
? 显性慢性乙酰化状态, 在白种人和黑种人中
约占 60%,而在东方人中仅占 10～ 20%,由于
该类个体乙酰化作用慢而增加芳香胺化合物
诱导的膀胱癌发生的危险度 。
?对环境因素的作用产生应答反应有
关的基因称之为环境应答基因
（ environmental response
gene），环境应答基因的多态性是
造成人群易感性差异的重要原因。
表 2-2 已知的易感基因多态性及其环境暴露相关疾病
基因多态 分类 环境暴露 相关疾病
CYPlAl
NATl及 NAT2
GSTTl(null)
对氧磷酶
LA-H
TGF-?
HLA-DP betl标记
ALAD
CYP2D6
激活
解毒
解毒
解毒
营养因子
生长因子
免疫反应
生物合成
生物氧化
吸烟
吸烟
氯化消毒剂
神经杀虫剂
饮食中铁
母亲吸烟
铍
铅
锰
肺癌
膀胱痛，乳腺癌
癌症
神经系统损伤
血色素沉着病
唇裂、颚裂
慢性铍性肺病
铅中毒
锰中毒
环境基因组计划简介：
? 1997年 10月美国国家环境卫生科学研
究所（ National Institute of
Environment Health Sciences，
NIEHS）提出环境基因组计划
（ Environmental Genome Project，
EGP），拟在美国人口中寻找环境相
关疾病的遗传基因的多态性（ gene
polymorphisms）。收集、分析和确
定 200多个环境疾病易感基因。
?EGP的主要目标：
?推进有重要功能意义的环境应答
基因的多态性研究，确定它们引
起环境暴露致病危险性的差异；
?推进基因 -环境相互作用对疾病
发生影响的流行病学研究。
?拟研究的环境相关疾病和缺陷有
7类：
?1 癌症：肺癌、膀胱癌、乳腺癌
及前列腺癌
?2 呼吸系统疾病：哮喘、纤维囊
性肿
?3 退行性神经系统疾病：早老性
痴呆、帕金森综合征、肌萎缩内
侧硬化症
?4 发育紊乱：智力低下、注意力
缺陷 -多动症
?5 先天缺陷：口面裂
?6 生殖功能缺陷：不育、子宫肌
瘤、子宫内膜异位、青春期早熟
?7 自身免疫疾病：全身性红斑狼
疮、多发性硬化症
提出的需鉴定的十类基因：
? ① DNA修复基因，②外源化合物
代谢及解毒基因，③激素代谢基
因，④信号转导基因，⑤受体基
因，⑥免疫和炎症反应调节基因，
⑦参与氧化过程的基因，⑧营养
因素调节基因，⑨细胞周期基因，
⑩细胞死亡控制基因
第三节 自然环境与健康
? 自然环境的有益因素（ profitable
factors of primary environment）：
? Primary environment：天然形成的未受
或少受人为因素影响的环境。原生环境
中存在大量对机体艰苦的有益因素：
? 清洁并含有正常化学成分的空气、水、
土壤、山珍野味；充足的阳光和适宜的
气候；优美的植被；秀丽的风光等。
?一、不良气象因素与健康
?气象因素（ meteorological factor）
包括温度、湿度、气压、风速等多
种要素，气象学把瞬间至十余天内
多种气象要素的综合状态称为 天气
（ weather），更长时期的天气的总
和称为 气候 （ climate）。
? 人生活在大气中, 无时不受天气变化的影响,
气象要素对人体的影响是通过皮肤, 呼吸系
统, 感觉系统等来实现的 。
? 人体不同部位的感受器可接受不同的气象要
素刺激, 皮肤和粘膜主要接受气温, 湿度,
降水, 风, 大气酸度, 太阳辐射, 雾等刺激；
? 呼吸系统主要接受气温, 湿度, 风, 气压,
气溶胶, 大气电及大气中一切化学物质的刺
激；
? 感觉器官, 包括眼, 鼻, 耳可接受光线 (如可
见光 ),气压, 雾, 大气电, 气味等刺激 。
? （ 一 ） 不良的天气和气候条件对健康的影响
? 极端气温对健康的危害：一般人群死亡人数每年有 2
个高峰：盛夏和严冬
? 盛夏酷暑、热浪袭人：心脑血管疾病患者热负荷增
加，死亡的危险性增大。
? 2003年 法国 8月初的热浪中有一万多人死亡
? 上海的调查显示，炎热天午后温度每升高 1oC,死亡
增加 10人。
? 严冬季节：冠心病、高血压、呼吸循环系疾病等患
者易发作
? 上海气象中心和复旦大学公共卫生学院研究发现，
SARS爆发和流行最适温度 17～ 28oC,冷空气后的降温
和升温引起的温度剧烈变化可能是引起 SARS高发的
气象原因之一。
?（ 二 ） 天气和气候条件对健康
影响的方式
?1,对人体的物理作用 。
?2,影响人体生理和代谢功能
?3,对生物性病原体和生物性传
媒的影响
?4,影响环境质量, 增加环境污
染物对健康的不良影响
二、生物性有毒有害物质与健康
? （一）动物毒素
? 澳洲灯水母 高居首位。它的蜇刺会令人
极其疼痛，导致恶心、呕吐、呼吸困难，
如果不立刻注射抗毒药的话会很快致人
于死地。
? 悉尼的 漏斗网蜘蛛 被视为毒性最强的蜘
蛛，其毒牙足以穿透人类的指甲。
? 非洲的 黑曼巴蛇 是世界上毒性最强且速
度最快的蛇。它能以高达 19公里的时速
追逐猎物，人一旦被它咬到，致死率将
近 100%
? 中南美洲的 毒箭蛙,它在受到攻击的威
胁时，会从皮肤分泌毒液，南美洲印第
安人冒极大的生命危险抽取其毒液，使
用在自己的箭尖上。毒箭蛙中毒性最强
的是小黄金毒箭蛙，一只小黄金毒箭蛙
就拥有足以杀死 1000人的毒液。
? 17个国家的科学家评出的 10种动物属
,世界毒王,,
? 1) 澳洲方水母：生活在澳大利亚沿海，
人若触及其触手,30秒钟后便会死亡。
? 2) 澳洲艾基特林海蛇：它长着一张大嘴，
和澳洲方水母栖身于同一水域。
? 3) 澳洲蓝环章鱼：这种软体动物的身长
仅 15厘米，蜿足上有蓝色环节，常在澳
大利亚沿海水域出没。
? 4) 毒鱼由 Synanceia verrucosa 〝 Reef
Stonefish,栖身于澳大利亚沿海水域。
? 5) 巴勒斯坦毒蝎：生活在以色列和远东
的其他一些地方。
? 6) 澳大利亚漏斗形蜘蛛：生活在澳大利
亚悉尼市近郊。
? 7) 澳洲泰斑蛇。
? 8) 澳洲褐色网状蛇。
? 9) 眼镜王蛇。
? 10)非洲黑色莽巴蛇。
二、植物毒素
?天然存在于植物中对人或动物有毒
的化学物质称为植物毒素 (plant
toxins)。植物所产生的有毒物质
主要有生物碱、糖苷、毒蛋白、多
肽、胺类、草酸盐和霉菌毒素等。
? 生物碱是含氮化合物，具有碱的性
质，可与酸形成盐类。常见有毒植
物多属豆科、马钱科、石蒜科、天
南星科、防己科、毛茛科、茄科、
百合科等。
? 糖苷类是由糖分子和非糖分子以苷式结合
而成，其中非糖分子即糖苷配基，又名配
糖体。
? 糖苷类又可分为氰苷和皂苷等，还有许多
对心脏具有强烈作用的强心苷类。氰苷多
存在于蔷薇科和豆科植物中，也存在于大
戟科中。
? 皂苷多存在于豆科、无患子科和薯蓣科中。
? 强心苷类多存在于夹竹桃科、百合科、卫
矛科等植物中。
?某些藻类含有天然毒素, 如软骨藻
酸 （ domoic acid）, 具有神经毒性；
藻类肝毒素 （ 微囊藻和节球藻毒素 ）
具有致癌性 。
?霉菌毒素,如黄曲霉毒素 B1
（ Aflatoxins B1）、赭曲霉素 A
(Ochratoxin A)、脱氧雪腐镰刀菌
烯醇 (Deoxynivalenol)等
三、地球化学因素与健康
? （一）地表化学在人体内的分布
? 根据化学元素在人体内含量多少，分为常量
和微量元素。常量元素（ major element）：
碳、氢、氧、氮、硫、钾、钠、磷、钙、镁、
氯等 11种元素，占人体内化学元素总量
99.95％。
? 微量元素（ trace element）：在人体内正
常含量小于人体体重 0.01％且每日需要量小
于 100mg的化学元素。
（ 二）微量元素的生物学效应及对健康
的影响
? 目前认为有 14种微量元素 (如锌、铁、铜、
钼、铬、锰、钴、镍、锡、钒、碘、硒、氟
和硅 )在生物体内是维持正常生理、生化功
能、生长发育和生殖繁衍所必不可缺的元素，
称为必需微量元素（ essential trace
element）。必需微量元素不能通过机体自
身合成，必须从外界摄取。它们的需要量很
小，但对生命活动过程的作用极大。
? 微量元素的生物学效应主要包括：
? ①参与酶的构成和酶的激活，影响酶的
活性。
? ②参与某些蛋白质的合成，发挥特殊功
能。
? ③参与激素及其辅助因子的合成，与内
分泌活动密切相关。
? ④维持正常的生殖功能。
? ⑤增强机体的免疫功能
? （ 三）地球化学因素与疾病
? 由于地球结构上的原因，造成地球表面
化学元素分布的不均匀性使某一地区水
和 /或土壤中某种（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，即生物地球化学性疾病
（ biogeochemical disease）。
?由于这类疾病的发病特点具有明显
的地区性，故又称之为 endemic
disease。
?最常见的生物地球化学性疾病：碘
缺乏病、地方性氟病、地方性砷中
毒、地方性硒中毒、地方性硒缺乏
病；
?克山病、大骨节病等也与当地地理
环境条件有密切关系。
?生物地球化学性疾病的发病原因：
多与人体的必需微量元素
（ essential trace elements ）
有关，如氟、碘、硒等，也有人认
为砷也是人体的必需微量元素。
Section 4 environment pollution &
health
? What is the environmental pollution?
? The environmental pollution generally refers to
excess outputs by various factors produced by
natural reasons and human activities into the
environment,disruptions of environmental
constitution and function and/or increases of
normal environmental components,leading to
the deterioration of environmental quality and
the endangerment of population health,
? In this case,excess means
something produced in
amounts high to be harmful
to us,other life or
environmental conditions,so
it can lead to the environment
deterioration.
? Pollution is a widespread
environmental problem,air,
water,soil,food and so on
?Environmental pollutants:
?Physical pollutants
?Chemical pollutants
?Biological pollutants
? Complications of effects of
environmental pollution on the
population health:
?① Various environment factors,
water,air,food，
?② the individual variation of
population effects induced by
environmental pollutants，
?③ not easily to find out
the special and sensitive
biomarkers
?④ transformation，
degradation or new
pollutants by physical，
chemical and biological
actions
1,Acute,chronic harmfulness
?(1)Acute hazard,acute
toxication（ most seen in
environment pollution
incidents）
?1952,London smog incident
?Los Angeles photochemical
smog incident
?Yokkaichi asthma（四日市哮喘）
?Productive accidents：
?Bhopal accident（印度帕博尔
毒气泄漏事件）
?前苏联切尔诺贝利核电站爆炸事
件（ explosion of nuclear-
power plant）
?2003,12.23 accident:重庆开县
高桥镇井喷事故（硫化氢中毒死
亡 243人，受灾人口 6万多）
? Environmental contamination of
biological factors:
? Drinking water(pathogenic
microbial,hepatitis virus,
cryptosporidium－隐孢子虫 )
? Air,respiratory communicable
disease,SARS
(2) chronic hazard
? Definition:hazard induced by the
long term exposure to low
concentration pollutants.
? Substance accumulation:heavy
metals,organochloride
? Functional accumulation:chronic
obstructive pulmonary disease,
COPD
?
? Characterization of chronic
hazard:
? 1,increases of morbidity and
mortality in the population
? 2,chronic disease↑,i.e,COPD
? 3,increase of pollutant burden in
the body
? 4,chronic combined effects
2.Environment pollution and
cancer
? Dr.Pott reported scrotum cancer of the
young boys cleaning chimney in 1775
? 6,900,000 cases yearly died from
malignant tumor in the world,
? New cases of cancers:8,700,000
? In China,yearly new cases of
cancers:1,600,000
? Died of cancer,1,300,000
Ⅰ Classification of carcinogen
and environmental chemical
carcinogen
? International agency of research on
cancer(IARC)(2002):878chemicals reported
according to the carcinogenicity on humans
? 1.carcinogenicity to humans,87
? 2A.probably carcinogenicity to humans:63
? 2B.possibly carcinogenicity to humans:234
? 3.unclassifiable as to carcinogenicity to
humans:493
? 4.probably not carcinogenic to humans:1
? According to the activity of chemical
carcinogen：
? Direct carcinogen
? Indirect carcinogen/procarcinogen
? According to the mutagenicity of
chemical carcinogen：
? Genotoxic carcinogen
? Nongenotoxic carcinogen
? Cocarcinogen:promoting tumor
growth
?of chemical carcinogen：
直接烷化剂 芥子气, 氯甲甲醚, 环氧乙烷, 硫酸二乙酯
间接烷化剂 氯乙烯, 苯, 丁二烯, 烷化抗癌药
多环芳烃类 苯并芘, 二甲基苯蒽, 二苯蒽, 三甲基胆蒽, 煤焦油,沥青
芳香胺类 联苯胺, 乙萘胺, 4-氨基联苯, 4-硝基联苯
金属和类金属 镍, 铬, 镉, 铍, 砷
亚硝胺及亚硝酰胺 二甲基亚硝胺, 二乙基亚硝胺, 亚硝酰胺
霉菌和植物毒素 黄曲霉毒素, 苏铁素, 黄樟素,
固体 （ 不可溶 ） 物 结晶硅及石棉
嗜好品 吸烟, 嚼烟, 槟榔, 鼻烟, 过量的酒精饮料
食物的热裂解产物 杂环胺类, 2-氨 -3-甲基 -咪唑喹啉, 2-氨 -3,4-甲基 -咪唑喹啉
类 别 化学物举例
药物 (含某些激素 ) 环磷酰胺, 噻替派, 己烯雌酚
Ⅱ Mechanism of carcinogenesis
influenced by multi-steps and
various factors
? 1,Multi-steps of carcinogenesis
? ⑴ initiation of tumor,activate proto-
oncogen or inactivate tumor
suppressor gene ----DNA injury ----gene
mutation---mutated cells------
? ⑵ promotion:TPA(佛波酯 ),croton oil(巴
豆油 ),saccharine(糖精 )
? ⑶ progression:changes of the
genotype of mutated cell----
malignant cells
? 2,Multi-gene and various factors
participate in Carcinogenesis
? Activity of proto-gene and
inactivity of tumor impressing
gene,p53
? Carcinogenesis process of multi-
step,several gene,various factors,
? ① inducing genetic changes of
switch point gene;
? ② inducing epigenetic changes of
switch point gene;
? ③ increasing cell clonal
expression of genetic changes of
switch point gene;
Ⅲ air pollution and lung
cancer
? Air pollution in urbia is more serious
than rural areas.
? The mortality of lung cancer of urban
residents is higher than that of rural
areas.
? Carcinogens(polycyclic aromatic
hydrocarbon,PAH) are found out in urban
air.
? Demonstrated by epidemiological
investigations
?1.1 the difference in lung
cancer mortalities of
between urbia and rural area
?Central district,
27.26/100,000
?Suburbia
district:14.27/100,000
?Rural area,8.5/100,000
?1.2 indoor air pollution and
lung cancer
?Xuanwei county Yunnan
province,China
?Basic data of epidemiological
investigation for the lung
cancer in Xuanwei county:
?High mortality of lung cancer
came up to 174.21/100 000
? ① lung cancer is in the first
place in various kinds of
cancers
? ② lung cancer mortality in
farmers is higher than workers
or staff in this county
?③ lung cancer mortality of
women is higher than in men
? ④ Cigarette smoking is not
related to lung cancer,male
42.7%,female 0.23%
? ⑤ significant difference of lung
cancer mortality in various
districts
? ⑥ the mortality of lung cancer is
highly related to the indoor air
pollution induced by fuel(soft
coal烟煤 ) burning,and the
concentration of benzo(a)pyrene
is 626 μg/m3,
? Lung cancer mortality is
related to fuel burning,soft
coal＞ hard coal(无烟煤）＞
wood
表 2-5 空气中 BaP浓度与肺癌死亡率
公 社
室外 BaP
(μg ／
100m3)
室内 BaP
(μg ／ 100m3)
1973～ 1979年
肺癌调整死亡
率 (1/10万 )
城 关
来 宾
榕 城
龙 潭
龙 场
板 桥
海 岱
普 立
落 水
热 水
宝 山
3.36
1.85
15.65
3.14
7.01
0.53
0.29
1.54
1.16
0.52
3.12
108.56
67.97
248.50
55.98
107.99
39.95
53.94
28.62
43.76
35.60
46.37
174.21
128.31
104.09
22.96
39.46
19.03
13.48
7.49
9.55
2.08
9.18
Ⅳ WATER POLLUTION AND TUMOR
? 2221organic compounds were
found out from water,765 from tap
water,20 of them were recognized
carcinogens （确认致癌物）,26
suspected carcinogens（可疑致癌
物）,18 tumor promoters and
cocarcinogens（促癌物和辅致癌
物）,48 mutagens in Ames test
2.1 mutagenicity and tumor
? Relationship between mutagenicity of
water from Huangpu river and tumor of
population(1/100,000)
? Water area mutagenicity stomach
lever
? Upper reaches neg/suspected 62.7
56.9
? Middle positive 86.2
67.7
? Lower sig,positive 146.0
81.3
表 2-7 饮用水种类与肝癌发病率
宅沟水 21,237 100 20 94.18
泯沟水 26,356 116 23.2 88.03
河 水 16,912 30 6 35.48
井 水 23,415 1 0.2 0.85
饮用水种
类
调查人数 五年肝癌
例数
平均每年
例数
年发病率
（ /10万）
合 计 87,920 247 49.4 56.19
? Liver cancer in Guangxi,Nanning
? Pond water 39.71/100,000
? Reservoir water 25.77/100,000
? Small stream 19.56/100,000
? Shallow well 19.10/100,000
? Spring water 18.14/100,000
? Deep well 12.17/100,000
? Trihalogenated methane is the
commonest carcinogen in drinking
water.
? Chloroform(CHCl3) in drinking
water is not more than 60μg/L in
China
3.Environmental pollution and
Teratogenicity
? Birth defect include:
? Structural malformation
? Behavioral abnormality
? Congenital malformation rate,1.28%
in China; 2% in USA；
? 800,000~1,200,000 birth defects in
China;
Teratogen
1.physical factors:radiation,x ray,
γray(s),microwave
2.chemical factors:drugs,pesticide,
organic solvents,industrial
toxicants,environmental pollutants
3.biological factors,rubella
viruses(风疹病毒 ),chickenpox
viruses（水痘病毒 ),toxoplasma(弓形
体原虫 ),syphilis spirochete(梅毒
螺旋体 )
Basic characterization:
Critical period of teratogenicity
Dose-response relationship of
teratogenicity
Species differentiation of teratogenicity
Placenta transportation and
transformation
? Pollutants→reproductive
cell→mutagenicity→birth
defect→structural malformation,
behavior abnormality
? Pollutants→embryo/fetus
→development/growth → birth
defect →structural malformation,
behavior abnormality(structural
and mental developmental
retardations)
? Related incidents induced by
environment pollutions:
? 1940’ Japan nuclear bomb explosion
? 1950’ Japan congenital Minamata
disease
? 1960’ Germany thalidomide incident
（ phocomelia,海豹肢畸形）
? 1970’ 2,4,5-T pollution incident
? 1980’ Soviet Union nuclear power
plant explosion
Environment Hormone
Effect ? A lot of environmental chemical pollutants
have hormone-like action disrupting
endocrine functions of the body,that is
environmental endocrine disrupting chemicals
（ EDCs）,
? Disturbing estrinogen(雌激素 ),thyroxine(甲
状腺素 ),testosterone(睾酮 )
? Found out more than 100 EDCs,
including:phthalate(邻苯二甲酸酯 )、
polychlorinated biphenyl,PCB(多氯联苯 )、
organo-chlorine insecticide(有机氯杀虫剂 )、
alkylphenol(烷基酚 ),vegetable hormone(植物
激素 ),heavy metals(重金属 )
Hazards of EDCs
? Reproduction impediment(sperm↓↓)
? Birth defect
? Developmental abnormality
? Endocrine metabolism disturbance
? Carcinogenesis e.g.mammary
cancer,testicular cancer,ovary cancer
Study methods of environment &
health
?1.environmental epidemiology
?2.environmental toxicology
?3.population investigations
are combined with laboratory
studies
1.Environmental
epidemiology
? 1.1 studying effects of one or more
environment factors on population
health,
? can this factor produce the specific
health effect(s)? Information
analysis about it
?
? 1.2 The influence of
environmental factors on the
population health is related to
the whole health effect
spectrum.
? As for preventive
medicine,finding out the
preclinical state is the most
important.
? Health effect indicators
? 1.3 The epidemiological
investigations of environmental
factors on population health:
? ① exposure
factor(reason)→→→health
effects(results)
? ② health
effects(results)e.g.Xuanwei lung
cancer,Minamata disease,Itai-Itai
disease →→→ exposure factor
?1.4 specially pay attention to
the studying of exposure-
effect relationship and
exposure-response relationship,
to work out the environmental
standardizations
Environment exposure &health
effect
? 1.exposure measurement,external
exposure（外暴露） (environment
concentration),internal exposure（内暴
露） (toxicant concentration in the body)
? 2.health effect assessment:
? ① internal burden increase of
pollutant,no changes of physiological
function & biochemical metabolism
? ② with farther increase of internal
burden,minimal changes of
physiological function & biochemical
metabolism (reversible changes)
? ③ some changes of biochemical
metabolism or physiological
fuction,enough to lead to pathological
changes,but no clinical symptoms
(preclinical state).
? ④ significant clinical symptoms,disease
? ⑤ serious toxication or death
2,Environmental toxicology
? Objectives:
? (1)toxicity,target organs & target sites
? (2)basic characterization of toxic
action of pollutants,e.g,toxic
manifestation,accumulation
? (3)the mechanism of toxic action & main
biological effects
? (4)kinetic characteristics of toxicants
? (5)specific toxicity of toxicants
e.g.mutagenicity,carcinogenicity,
teratogenicity,delayed neuro-
toxicity
? (6)specific susceptive indicators
(biomarkers)
(7)safety assessment
? Biological markers in the study of
environment & health
? Biological marker means functional
and/or cellular,biochemical,or
molecular changes in the body
exposed to pollutants.It includes:
? (1)exposure biomarker
? (2)effect biomarker
? (3)susceptibility biomarker
表 2-11 从暴露到疾病前各阶段主要生物标志
内剂量 (毒物及其代谢物 )
生物有效剂量标志
早期生物效应分子生物标志
细胞结构／功能改变标志
易感性标志
生物标志 暴 露 生物介质
可铁宁 (cotinine)
苯乙烯, 铅, 镉, 砷
多氯联苯, DDT,DDE,TCDD
致突变性
香烟
苯乙烯、铅、镉、砷
多氯联苯,DDT,DDE,TCDD
化学致突变物
体液
血液
脂肪组织
体液
DNA加合物
蛋白质加合物 (Hb)
蛋白质加合物 (白蛋白 )
DNA蛋白质交联物
各种烷化剂、多环芳烃
芳香胺、黄曲霉毒素等
芳香胺、多环芳烃等
黄曲霉毒素
紫外线、电离辐射、烷化剂等
淋巴细胞、白细胞
红细胞
血清
血清
血清
DNA链断裂, 链内和链间交联等
癌基因激活与抑癌基因失活
染色体畸变, SCE,微核
点突变,HGPRT,胸苷激酶及其它靶基
因突变等
各种诱变剂
化学致癌物
致突变物
致突变物
细胞
细胞
淋巴细胞等
体细胞
生化酶活性改变
细胞骨架蛋白, 血清 ?-胎球蛋白, EGF,TGF-β
铅, 有机磷, 肝损害等 血清
药物／毒物代谢酶多态,P-450,乙酰化酶, GSTs基
因多态性等
致突变, 致癌化学物及其他毒物 体细胞
? 3.combination of population
investigation with
experimental study
? Study of Xuanwei lung cancer is a
famous example for the combined
methods of population
investigation and animal
experiment,
Ⅵ health risk
assessment(HRA)
? The process of comprehensively
qualitative and quantitative assessments
of adverse health effects on the certain
population according to the specified
standard
? A lot of kinds of environmental adverse
chemicals,the kinds of organic
compounds＞ 100,000
? 300,000,000(3亿 ) t of adverse chemicals
are released into the environment
? 1,Basic contents and methods
? Application of data on
epidemiology,toxicology,statistics as
well as environmental and biological
monitoring
? 1.1 hazard identification
? Does the environmental chemicals
have adverse health effects
? What is the adverse health effects
? How much is the dose under that the
adverse health effects occurred
? How much is the adverse effects on
mankind
? What is the characterization of
adverse effects
? For the new chemical compound ----
toxicological data
? The environmental chemical
pollutants -----epidemiological data
? 1.2 exposure assessment
? External
exposure(environmental
monitoring ----air,water,food)
? Internal exposure(biological
monitoring--- bio-specimen,
such as blood,urine,cell,
tissue )
? 1.3 dose-response assessment
? Find out no-observed adverse effect
level(NOAEL)
? Find out lowest observed adverse effect
level(LOAEL)
? Find out uncertainty factors(UFs) (inter-
and intra-species differences) and
modifying factor(MF)
? Obtained the reference dose (RfD) for
humankind
? RfD=NOAEL or LOAEL/(Ufs× MF)
? 1.4 risk characterization
? According to the results of
qualitative and quantitative
assessment (hazard identification,
exposure assessment,and dose-
response assessment),making
comprehensive assessment on the
health risk
? Calculated,① extra risk in the whole
life of population; ② yearly extra risk
in population; ③ yearly extra cases in
population
? The basic constitution of risk
assessment seen in fig.2-11
