CC BY
124
УДК 611:512:614.71
ОНТОГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ЭКОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА
© 2011 г. Д. А. Димитриев, Ю. Д. Карпенко,
А. Д. Димитриев
Чувашский государственный педагогический университет им. И. Я. Яковлева, г. Чебоксары
В течение многих лет в отечественной литературе, посвящённой оценке влияния неблагоприятных экологических факторов антропогенного происхождения на здоровье человека, ранние периоды онтогенеза рассматривались как наиболее чувствительные к неблагоприятному воздействию [2, 5—7]. При этом отмечалось, что экологически обусловленные изменения здоровья детского населения носят важный для определения экологического благополучия индикаторный характер, поскольку на организм детей (особенного раннего возраста) не действуют профессиональные факторы и у большинства из них отсутствуют такие вредные привычки, как курение и употребление алкоголя [4]. В ходе исследования влияния факторов окружающей среды на детский организм проводилась оценка влияния загрязнения на внутриутробное развитие [57], антропометрические показатели детей дошкольного и школьного возраста, их функциональное состояние [3, 43]. По мере накопления научных данных стало ясно, что для точного и полного описания неблагоприятного влияния окружающей среды на процессы онтогенеза недостаточно оценки изолированного воздействия на здоровье, функциональные и антропометрические параметры детей определённого возраста; возникла необходимость в целостной теории, описывающей взаимодействие человека и окружающей среды с учётом процессов развития.
Методы поиска — критерии включения исследований в обзор
Поиск проводился в базе данных Medline (PubMed) и с использованием программы Google Scholar. Изучались работы с 1980 по 2010 год. Отбор статей и монографий проводился по уровню их соответствия теме настоящей работы. Всего было выявлено 4 283 работы по теме «life course epidemiology», в том числе 862 обзора. При отборе литературных источников для настоящего обзора нами использовались следующие типы исследований: обзоры и монографии, в которых представлена концептуальная часть эпидемиологии развития, оригинальные работы с данными о влиянии факторов внешней среды на процессы развития. Были выбраны 62 работы по данной теме, из них обзоров 16 [11,
13, 14, 21, 29, 33, 34, 36, 39, 41, 49, 52, 57—59, 61], монографий 15 [1, 8, 16, 20, 28, 32, 35, 40, 42, 44, 48, 50, 51, 53, 54], а также 31 оригинальная работа [2—7, 9, 10, 12, 15, 17—19, 22—27, 30, 31,
37, 38, 43, 45—47, 55, 56, 60, 62]. Анализ результатов исследования проводился с учётом их биологической, статистической, временной валидности, по наличию в работах описания механизмов воздействия того или иного фактора на процессы развития. Отбирались те оригинальные работы, в которых изучалось влияние факторов внутренней и внешней среды на процессы развития и результаты эти процессов;
Анализ течения жизни применительно к эпидемиологии окружающей среды использует мультидисциплинарный подход к пониманию важности учёта времени для оценки связи между воздействием и эффектом на индивидуальном и популяционном уровнях. Корни многих хронических заболеваний лежат в ранних периодах жизни. Была проведена оценка ключевых теоретических и методологических аспектов изучения влияния течения ранних периодов жизни на процессы развития и риски в зрелом возрасте. Данный обзор содержит в себе ключевые понятия, на которых строятся модели течения жизни (аккумуляция риска, цепи риска, контекст, критический период и т. д.). Особое внимание уделяется роли моделей течения жизни в оценке того, как воздействия в различные периоды жизни по-разному влияют на процессы формирования хронических заболеваний и какие биологические механизмы лежат в основе такого влияния.
Ключевые слова: развитие человека, эпидемиологические методы, оценка риска, факторы риска, загрязнение воздуха.
соответственно исследуемыми группами были дети и взрослые. Поскольку все исследования являются эпидемиологическими (оценивают влияние факторов на исследуемый показатель), то никаких вмешательств не было. По той же причине результаты измерения представляли собой вариационный ряд (т. е. являлись количественными).
Результаты
Первым важным шагом к формированию эпидемиологии развития человека была гипотеза внутриутробного программирования [11]. Данная гипотеза исходит из хорошо известного науке факта, что в период внутриутробного развития происходит морфологическое и функциональное формирование органов, систем органов, регуляторных и защитных механизмов, закладываются структурные и функциональные основы высшей нервной деятельности [1]. Это позволило предположить, что неблагоприятные изменения в процессах внутриутробного программирования могут оказать влияние на характер протекания постнатального онтогенеза и риски различных заболеваний в этот период развития [11]. Проведённые в различных странах мира исследования подтвердили эту гипотезу: было показано, что характер внутриутробного развития, оценённый по размерам тела при рождении, способен влиять на риски заболеваний сердечно-сосудистой [58], эндокринной [41] систем в течение продолжительного периода постнатального онтогенеза — вплоть до старческого возраста [21]. Низкая масса тела при рождении (1 000—2 999 грамм) существенно повышает шанс формирования бронхиальной астмы в детском возрасте (отношение шансов (ОН) = 1,2; 95 % ДИ: 1,1 —1,3; р = 0,0003) [17]. Была выявлена связь между массой тела при рождении и уровнем артериального давления [34], параметрами высшей нервной деятельности [59], состоянием вегетативной нервной системы как у детей, так и у взрослых [30]. Проспективное исследование показало, что женщины (средний возраст (26,30 ± 0,04) года) с низкой массой тела при рождении имели повышенную низкочастотную вариабельность артериального давления в состоянии покоя (г = —0,28; р < 0,05) и при стрессе (г = -0,42; р < 0,001), пониженную высокочастотную вариабельность (г =
0,22; р < 0,05), а также сниженную барорефлекторную чувствительность (г = 0,34; р < 0,01). В то же время характер описанных выше связей и их выраженность значительно варьируют в зависимости от особенностей исследованной группы, что позволяет предположить модифицирующий характер влияния особенностей постнатального онтогенеза на выраженность внутриутробного программирования риска или морфофункционального показателя [10]. Так, влияние массы тела при рождении на уровень систолического артериального давления в возрасте 36-53 лет в Великобритании выражалось его сни-
жением на 0,4 мм рт. ст. (95 % ДИ: 0,1 — 1,3; р =
0,03) на каждый килограмм массы тела при рождении в течение 10-летнего промежутка, в то время как принадлежность к рабочему классу повышала этот уровень на 1,0 мм рт. ст. (95 % ДИ: 0,1 —2,0; p = 0,03) за то же время; таким образом, социальный фактор может существенно изменить значимость результатов внутриутробного программирования [25]. Наиболее ярким примером такой модификации является ускоренный рост (catch-up growth). Ускоренный рост — это феномен резкого ускорения роста и развития детей в период восстановления после заболевания или у детей с низкой массой тела при рождении; данный феномен наиболее выражен в период младенчества [28]. Так, было показано, что негативное влияние низкой массы тела при рождении на уровень успеваемости в школе в значительной степени нивелировалось, если отмечался ускоренный рост ребёнка: ускоренный рост маловесных при рождении детей в течение первых двух лет жизни приводил к снижению риска получения неудовлетворительных оценок в школе на 12 % (р < 0,0001) [38]. С другой стороны, исследования, проведённые в США, выявили, что маленькие для своего геста-ционного возраста дети имели повышенный уровень артериального давления в возрасте 7 лет только в том случае, если в течение первых лет жизни у них отмечался ускоренный рост (OR = 1,94; р < 0,001) [26]. Учёт совместного влияния внутриутробного программирования и факторов окружающей среды на детский организм в раннем постнатальном онтогенезе и на организм подростка и взрослого представляет цель метода анализа рисков, который можно обозначить как «эпидемиология течения жизни» или «анализ течения жизни» (life course analysis). Анализ течения жизни представляет собой междисциплинарный метод изучения здоровья, развития человека и процессов старения; т. е. область исследования охватывает всю жизнь человека, начиная с зачатия и заканчивая смертью. Эпидемиологию течения жизни можно определить как исследование долговременных эффектов от воздействий (физических, химических, биологических, социальных факторов в период внутриутробного развития, детства, в подростковом возрасте, зрелом возрасте), которые проявляются в форме изменения уровня риска в последующие периоды жизни [8]. Целью такого исследования является выявление биологических, поведенческих и психосоциальных процессов, которые влияют на жизнь одного или нескольких поколений. Достижение этой цели лежит в преодолении поляризации между различными моделями влияния на здоровье факторов окружающей среды. Для этого используется предположение, что различные биологические, социальные и экологические факторы действуют на организм в течение всей жизни независимо, их действие обладает кумулятивными чертами, они взаимно влияют на здоровье и
риск заболеваний в зрелом возрасте [8]. В рамках эпидемиологии течения жизни изучается совместное распределение факторов, действующих на организм в ранние периоды развития, и факторов, действующих на организм в течение последующих периодов онтогенеза. Это позволяет оценить риск и эффективность профилактических мероприятий в течение всей жизни на основе изучения долговременных эффектов от воздействия факторов на организм в детстве и отрочестве. Таким образом, эпидемиология течения жизни способствует выявлению пространственных, гендерных, этнических, возрастных и временных паттернов распространённости заболеваний и других отклонений в состоянии здоровья [13, 16, 40]. Она не сводится лишь к проведению продольных исследований, её целью является построение и проверка теоретических моделей, которые постулируют связь между воздействием и изменением здоровья в последующие периоды жизни [13]. Разработка и проверка таких моделей представляют собой чрезвычайно сложную задачу [13, 23]. Перед исследователем встаёт целый ряд проблем, в том числе связанных с повторными измерениями показателей, иерархичностью данных, наличием латентных воздействий, множественностью взаимодействий и слабой выраженностью эффектов, проблема пропуска и утраты данных [33]. Решение этих проблем подразумевает использование адекватных математических методов моделирования (применение многоуровневых моделей [44], моделей латентного роста [20], цепей Маркова и графических моделей цепей [20]), а также определённого понятийного аппарата, часть которого представлена в этой статье. Чрезвычайно большое значение для построения моделей течения жизни имеют концепции, описывающие причинно-следственные связи во времени (концепции аккумуляции, цепей риска, траектории). Согласно разработанной J. C. Riley [54] концепции аккумуляции рисков в течение жизни происходит накопление повреждений, вызванных различными заболеваниями или воздействиями. Пример аккумуляции рисков и связанных с ними повреждений приведён в работе S. L. Mann и соавторов [37]. По результатам регрессионного анализа ими было обнаружено, что риск заболеваний системы дыхания у взрослых является не только следствием триггерного воздействия фактора внешней среды, а также обусловлен постепенным, связанным с влиянием загрязнителей атмосферного воздуха накоплением риска в детстве (F = 6,81; p < 0,01), острыми заболеваниями органов дыхания (F = 7,45; p < 0,01), неблагоприятными социальными (F = 4,96; p < 0,05) и жилищными (F = 20,307; p < 0,001) условиями. Аналогичный феномен для риска заболеваний среднего уха у детей был выявлен K. E. Bennett и M. P. Haggard (кумулятивный риск составил 3,37 (95 % ДИ: 1,99—5,71; p = 0,01) [12]. Факт аккумуляции социально обусловленного риска курения
был выявлен в работе N. Spencer (значение х2 для линейного тренда составило 9,14; p = 0,003) [56]. Относительный риск дистресса для группы с кумуляцией воздействия негативных социальных факторов у мужчин составил 2,00 (1,22—3,27; р = 0,0002) [9]. Эти и другие данные показывают, что накопление случаев воздействия факторов окружающей среды (антропогенных, социально-экономических) может вызывать долговременное, устойчивое нарушение функции и строения ткани, органа или организма в целом; при этом риск воздействия может носить независимый характер или изменяться от кластера к кластеру [13].
Другим центральным понятием эпидемиологии течения жизни является цепь риска. Она представляет собой последовательность связанных между собой воздействий, которые приводят к повышению риска заболевания; при этом одно неблагоприятное воздействие влечет за собой следующее и так далее. Различные виды цепей могут приводить как к повышению, так и понижению риска (профилактические цепи). Данное определение цепей риска основывается на идее «цепной реакции», автором которой является M. Rutter [49]. Эта идея объясняет связь между воздействием в ранний период онтогенеза и психологическим и социальным состоянием индивидуума в зрелом возрасте. Возможны биологические, социальные и психологические цепи риска; все эти цепи включают в себя опосредующие и зачастую модифицирующие факторы. Связи между отдельными звеньями цепи носят скорее вероятностный, чем детерминированный характер. Выделяют два класса цепей риска. Первый класс моделей подразумевает то, что воздействие не только повышает риск последующего воздействия, но и оказывает независимое от последующих воздействий влияние на риск заболевания. Данный ряд воздействий может рассматриваться в рамках кумулятивной модели в том случае, если по ходу последовательных воздействий происходит кумуляция риска. Вторым возможным вариантом является отсутствие влияния на риск всех звеньев цепи за исключением последнего, которое является «триггером», вызывающим заболевание [32, 33]. Ярким примером цепи риска событий является последовательность происходящих в течение онтогенеза событий, приводящих к повышению риска нарушения функций лёгких в зрелом возрасте (рис. 1).
На рис. 1 представлены различные пути, связывающие друг с другом воздействия, эффекты от воздействий, приходящиеся на различные временные периоды. Путь «а» отражает преимущественно биологическую связь между нарушением внутриутробного развития лёгких и диагностируемой позже повышенной склонностью к нарушению функций лёгких и формированию хронической обструктивной болезни, а также повышенной чувствительностью к воздействию инфекционных
Рис. 1. Схематическое изображение факторов, действующих в течение жизни на функцию лёгких [13]
Примечания: расшифровку буквенных обозначений (а, Ь, с, ^ см. в тексте; СЭУ — социально-экономические условия.
агентов. Путь «b» является преимущественно социальным путём, который связывает между собой неблагоприятные воздействия на организм в детстве, социальный и экономический статус в зрелом возрасте, курение с социально-экономическим статусом в детстве. Путь «c» отражает социальнобиологический механизм, обеспечивающий связь между неблагоприятной социальной и экономической обстановкой, на фоне которой протекало детство, и сниженной функцией лёгких в последующие периоды жизни посредством влияния этой ситуации на состояние иммунной системы и вероятность контакта с инфекционными агентами. Путь «d» — это биосоциальный механизм, который связывает часто повторяющиеся в детстве инфекционные заболевания с нарушениями процесса обучения и, как следствие, низким социально-экономическим статусом в зрелом возрасте [13].
По мере накопления опыта исследования влияния факторов различной природы на течение жизни выявляются и другие цепи риска [35]. Так, работа K. Ferraro и T. Shippee [19] посвящена изучению проявления особенностей цепей риска у белых и чёрных американцев. В ходе этого исследования было установлено, что у чёрных американцев больше риск смерти после выписки из больницы (HR = 2,071; 95 % ДИ: 1,180—3,636; p < 0,01), что, по мнению авторов, является проявлением различий в цепях риска и накоплением социальных различий, а также различий в состоянии здоровья в течение жизни. Значимость цепей риска для здоровья в среднем возрасте
также наглядно продемонстрирована в ходе большого исследования Whitehall II [55], в котором был обнаружен эффект кумуляции риска коронарной болезни сердца, нарушений высшей нервной деятельности. Наиболее важными элементами этой цепи оказались социально-экономический статус в детстве, образование и успешность карьеры. Хотя негативное влияние низкого социально-экономического статуса в детстве на здоровье в зрелом возрасте является установленным фактом, механизм этой связи все еще понятен не полностью. Определённый вклад в решение данной проблемы вносят результаты 27-летнего проспективного исследования, проведённого P. E. Gustafsson и соавторами [22]. Они обнаружили, что низкий социально-экономический статус в возрасте 16 лет существенно повышает уровень кортизола в слюне в возрасте 43 лет (p < 0,01). M. Novak и соавторы [45] выявили, что отношение шансов иметь привычку к курению зависит от уровня образования. Ими было проведено продольное обследование 1 038 жителей одного шведского города с 16 до 30 лет. Шансы иметь привычку к курению у мужчин с низким уровнем образования были в 2,54 раза выше (p < 0,001), чем у их более образованных сверстников (у женщин с низким образованием — в 2,35 раза; p < 0,001). Анализ данных с помощью структурных уравнений показал, что развод родителей и потеря контакта с одним из них также способствуют курению в возрасте 30 лет. Подростки с низким социально-экономическим статусом достоверно чаще являлись курильщиками в возрасте 16 лет, и эта привычка сохранялась у них
до 30-летнего возраста. Эта цепь была одинаковой как для мужчин, так и для женщин.
Все события, приводящие к изменению уровня риска в ходе онтогенеза, происходят на определённом фоне, который в эпидемиологии течения жизни определяется как контекст. Контекст (фон) — это понятие, описывающее положение индивидуума в пространстве и времени. К переменным, описывающим локализацию в пространстве, относится географическое положение и принадлежность к определённой группе людей (семья, группа друзей, возрастная группа, этническая группа, социальный класс, пол). Временной контекст отражает те социальные, экономические, экологические и прочие события (война, голод, эпидемии, природные катаклизмы), которые приходятся на определённый период развития индивидуума. Контекст может влиять на риск и индивидуальные стратегии реакции на воздействие; оценка такого влияния на здоровье в рамках модели течения жизни подразумевает глубокое понимание влияния изменяющегося во времени контекста на жизнь индивидуума [33]. Интересные данные о значимости различных аспектов контекста, в том числе и экологического, для формирования риска бронхиальной астмы приводят R. Wright и S. V. Subramanian [61]. Проанализировав соответствующую литературу, эти авторы пришли к выводу о том, что формирование здоровья индивидуума нужно рассматривать в определённом социальном и экологическом контексте; необходимая для этого конвергенция теоретических и методических подходов из различных отраслей знаний (социология, психология, экономика, социальная эпидемиология, география, эпидемиология астмы, наука об окружающей среде, генетика) создаёт условия для более глубокого и точного понимания роли факторов окружающей среды в этиологии астмы. Процесс развития не представляет собой постепенный, равномерный в количественном и качественном отношении временной поток, в нём есть критические периоды [48]. В естественных науках термин «критический период» развития относят к тому периоду жизни, когда происходят внутренние изменения организации системы или подсистем, приводящие к увеличению сложности, большей адаптивности и более эффективному функционированию. Эти изменения происходят быстро и могут быть легко модифицированы как в благоприятной, так и неблагоприятной для организма форме [51]. В рамках эпидемиологии течения жизни критический период определяют как отрезок, воздействие на организм в течение которого может иметь неблагоприятный или положительный эффект для здоровья в последующие периоды развития; воздействие вне этого временного отрезка не вызывает столь долговременного эффекта [8]. В ходе каждого этапа развития имеются несколько критических периодов. Это связано с тем, что не все системы организма развиваются синхронно, так что для каждой системы и каждого органа можно
определить свой критический период развития [48]. Кроме того, отдельные элементы и механизмы функционирования тех или иных систем могут различаться по критическим периодам развития. Так, критическим периодом развития для формирования пулов клеток иммунной системы является 8—10 неделя внутриутробного развития; затем, вплоть до рождения, происходит формирование основных элементов иммунной системы. С момента рождения до 1 года происходят процессы созревания иммунной системы, а с 1 года до момента наступления половой зрелости — формирование механизмов иммунной памяти [18]. Особенности продукции интерлейкина-12, выявленные в неонатальный период, могут оказать существенное влияние на иммунную реакцию в постнатальном онтогенезе [47]. Последствия воздействия на иммунную систему во внутриутробном периоде развития могут проявиться значительно позже — уже после рождения. В частности, химическое воздействие может вызвать нарушение созревания ^ 1, что в свою очередь может привести к нарушению связанных с этими клетками иммунных процессов и баланса ТЫ/^2 в постна-тальном онтогенезе [46].
Пренатальное воздействие химических веществ может вызвать повышенные уровни содержания ^Е и 1§'01 в лёгких, а также гиперчувствительность дыхательных путей к воздействию метахолина [24]. На понятии критического периода развития базируется соответствующая модель. Модель критического периода — это такая модель этиологии заболевания, которая подразумевает воздействие фактора в критический период развития. Это воздействие изменяет структуру и/или функцию отдельных органов или тканей настолько сильно, что изменения никоим образом не могут исчезнуть или преобразоваться в течение последующей жизни. Воздействие в критический период развития способно ускорять процессы формирования заболевания в последующие периоды жизни («биологическое программирование» или латентные модели) [27]. Расширенная версия базовой модели критического периода включает в себя возможность изменения эффектов от воздействия в критический период развития. Это может произойти вследствие влияния стрессорных факторов внешней среды. Такая модель подразумевает довольно высокую вероятность взаимодействия между факторами, действующими на организм в ранние и поздние периоды развития [33].
В эпидемиологической литературе имеется множество определений индукции, но наилучшим из них является то, которое дал К. Л. НоШтап [42]: период индукции — это время между воздействием и началом заболевания. В случае воздействия загрязнителей воздуха длительность периода индукции зависит от уровня загрязнения атмосферного воздуха, от состава комплекса загрязнителей [29]. Проблема длительности периода индукции так же, как и латентный период — время между началом заболевания и
моментом его обнаружения, представляет особый интерес для специалистов в области эпидемиологии течения жизни. Если для воздействия характерен большой период индукции и/или латентный период, то его значимость для системы здравоохранения будет варьировать в зависимости от периода жизни, на который приходится воздействие. Вариативный характер латентного периода и периода индукции затрудняет обнаружение причинно-следственных связей, а оценка силы этой связи может отклоняться от истинного значения в сторону уменьшения вследствие ошибки с выбором временного промежутка для исследования. Кроме того, зачастую бывает трудно обнаружить период начала заболевания, что затрудняет дифференциацию между периодом индукции и латентным периодом [8, 33].
Как мы уже отмечали выше, характер эффекта от воздействия фактора окружающей среды может значительно изменяться под влиянием другой группы факторов — модифицирующих. Это происходит в том случае, если эффект от воздействия варьирует в зависимости от уровня модифицирующего фактора. Исследования модифицирующих факторов чрезвычайно важно, поскольку позволяет проникнуть в природу причинности. Модификацию подразделяют на два вида — «синергизм» и «антагонизм» [42]. Если модифицирующая переменная усиливает эффект от воздействия, то такая модификация является «синергизмом», а если ослабляет — «антагонизмом» [60]. Считается, что взаимодействия являются общей чертой всех процессов течения жизни и их следует изучать в том случае, если имеются правдоподобные биологические, социальные или поведенческие гипотезы на сей счёт. Эмпирическая оценка взаимодействия остаётся предметом дискуссии в эпидемиологии; такая оценка затруднена необходимостью тщательной оценки гипотез об аддитивном или мультипликативном характере изучаемого взаимодействия [42].
В ходе взаимодействия организма человека и окружающей среды проявляются два важнейших свойства организма — пластичность и эластичность. Под пластичностью понимают способность к изменению внутренних характеристик в ответ на воздействие факторов окружающей среды [53]; отсюда следует, что мерой пластичности является внутрииндивидуаль-ная вариабельность. Способность к восстановлению (эластичность) — это динамическая характеристика системы, связанная с успешной адаптацией к воздействию факторов окружающей среды [36]. Исследования этих феноменов сфокусированы на внутренних и внешних факторах, влияющих на поведенческую, образовательную и эмоциональную пластичность детей [36, 39]. Гораздо меньше внимания уделяется изменениям здоровья и морфофункциональным перестройкам в организме [50]. При изучении эластичности чрезвычайно важным является вопрос о том, какова цена эластичности или выгода от неё. Например, гипотеза о внутриутробном программировании
утверждает, что адаптация плода к недостаточному питанию повышает риск заболеваний в последующие периоды жизни (отношение вреда для маловесных при рождении в возрасте до 65 лет составляет 1,50 (95 % ДИ: 0,98—2,31) [11].
Подобно критическому периоду сенситивный период также является временем быстрых индивидуальных изменений, но эти изменения склонны к модификации или даже к обратному развитию вне конкретного временного сенситивного периода. Таким образом, сенситивный период в эпидемиологии течения жизни рассматривается как временной интервал, в течение которого воздействие на организм вызывает наиболее выраженный, чем в другие периоды жизни эффект в форме нарушения развития и повышения риска заболевания. Вне данного периода добавочный риск намного ниже. Данная концепция представляется весьма интересной, но при её использовании возникают затруднения с разделением сенситивного и критического периодов [8]. В работах, посвящённых различным аспектам воздействия химических веществ на организм в различные периоды онтогенеза, сенситивный период чаще всего рассматривают как синоним критического периода. Такой подход наиболее ярко обнаруживается в работах по нейродегенеративным и поведенческим нарушениям вследствие воздействия свинца и полихлорированных бифенилов, инсектицидов, радиоактивного излучения, метилртути и т. д. [14,
48, 52]. На наш взгляд, это связано с недостатком сведений о характере воздействия химических веществ на протяжении всего периода онтогенеза.
Важным составляющим причинного комплекса является чувствительность [42]. С помощью данного термина описывают ситуацию, когда уже имеются два или более взаимодействующих друг с другом этиологических фактора, что определяет большую чувствительность к действию другого фактора [42]. Этот термин чаще всего используется в том случае, если какая-либо характерная черта индивидуума увеличивает вероятность возникновения заболевания под воздействием данного фактора. Под характерной чертой можно понимать любой внутренний фактор, в том числе имевшееся ранее воздействие, которое изменило строение и функционирование организма. Таким образом, чувствительность — это последний компонент «причинного комплекса», его добавление приводит к возникновению заболевания. Эта идея приобрела большую популярность по мере развития генетической эпидемиологии и роста внимания к взаимодействию окружающей среды и генома [31]. Так, было выявлено, что повышенная склонность к возникновению астмы при хроническом воздействии загрязнителей атмосферного воздуха (озона, оксидов азота) связана с полиморфизмом гена хининоксидоре-дуктазы ^О1) (ОН = 1,54; 95 % ДИ: 1,10—2,24; р < 0,05), гена фактора некроза опухолей (Т№А) (ОН = 2,02; 95 % ДИ: 1,30—3,27; р < 0,05) [62]. Социальные факторы также могут влиять на вы-
раженность эффекта от воздействия атмосферных загрязнителей: риск бронхиальной астмы выше у детей, подвергающихся совместному воздействию N02 и насилия (ОН = 2,40; 95 % ДИ: 1,48—3,88; р < 0,05) [15].
Процесс развития, изменение морфологических и функциональных показателей можно представить в форме некой линии или траектории. В данном контексте траектория — это изменение одного показателя, характеризующего индивидуума, во времени. Предполагается, что имеют место некая нормативная траектория и индивидуальные отклонения от нее. Примером такой траектории может служить изменение функции системы внешнего дыхания с возрастом (рис. 2)
Как можно увидеть на примере функции лёгких, воздействия в различные возрастные периоды по-разному влияют на характер и уровень биологического развития. Например, воздействие в ранний период жизни может неблагоприятно повлиять на функцию лёгких в данный период развития (линия В), что в последующем приведёт к уменьшению функционального резерва.
Обсуждение результатов
Представленные в статье литературные данные свидетельствуют о том, что процессы развития являются одним из существенных факторов, воздействующих на характер и уровень реакции организма человека на влияние факторов окружающей среды. Онтогенез представляет собой непрерывный процесс, научное описание которого требует использования
терминологии многих наук о человеке. Кроме того, непрерывность развития организма подразумевает связь между отдельными его периодами, одним из проявлений которой является наличие феномена кумуляции риска. Воздействие в различные периоды развития имеет неравное значение для последующего онтогенеза: это следует из большей значимости раннего внутриутробного и постнатального периода развития для анатомического и функционального формирования основных систем и органов. На этот этап приходятся основные критические периоды онтогенеза; последствия от воздействия могут длиться всю жизнь, снижая адаптационные возможности и, как следствие, повышая риск заболеваний в более поздние периоды жизни. Таким образом, воздействие такого рода является важным компонентом необходимого и достаточного комплекса причин формирования заболевания. В связи с этим большую значимость приобретает вопрос об использовании воздействия иной модальности, имевшего место в ранние периоды развития, в качестве смешивающей переменной: повышенная или пониженная чувствительность к недавнему воздействию фактора может быть обусловлена особенностями течения предыдущей жизни вплоть до самого раннего внутриутробного периода развития.
Для правильной оценки воздействия фактора окружающей среды на здоровье необходимо чётко сформулировать параметры исследуемой группы, в противном случае высока вероятность ложного заключения о наличии и выраженности эффекта. Эпидемиология течения жизни даёт в руки исследо-
Рис. 2. Траектория изменения функции лёгких в течение жизни и модификация этой траектории в результате воздействия в разные периоды жизни: А — нормальное развитие и угасание функции; В — воздействие на ранних этапах онтогенеза приводит к уменьшению потенциального уровня развития функции; С — воздействие в зрелый период приводит к более быстрому снижению функции в старости [13]
вателя новый критерий выбора группы: отношение периода воздействия к периоду жизни. Такое отношение выражается термином «чувствительный период». Время, когда организм наиболее сильно реагирует на исследуемое воздействие, может стать важнейшим компонентом причинного комплекса.
Но эпидемиология течения жизни не является лишь дополнением к уже имеющейся в распоряжении эпидемиолога процедуре оценки риска. Она ставит собственные задачи и может стать важным инструментом для понимания онтогенеза, обогатить ауксо-логию новыми данными о закономерностях процесса развития и взаимодействия генома и окружающей среды во времени.
Заключение
Эпидемиология течения жизни в последние годы получила мощный стимул к развитию, что объясняется всё возрастающим пониманием несовершенства традиционных моделей, описывающих последствия о т в оз дейс т ви я на орга н и зм не б л а г оп ри я т ны х факторов окружающей среды. Изучение течения жизни ставит перед исследователями ряд задач, решение которых с помощью междисциплинарного подхода позволит разработать научно обоснованные решения по управлению здоровьем. Во-первых, нужно выявить биологические, психологические и социальные механизмы, которые связывают все эти события друг с другом в течение жизни одного или нескольких поколений. Во-вторых, представленные в данной статье модели и понятия могут быть использованы одновременно; это порождает проблему эмпирического разделения данных моделей или разработки стандартизированных и приемлемых методов оценки комбинированного воздействия нескольких факторов. Перед эпидемиологией течения жизни стоит большая и сложная задача хотя бы частично объяснить временные, географические и социальные паттерны распределения уровней заболеваемости.
Список литературы [References]
1. Gil'bert S. Biologiya razvitiya [Developmental Biology]: v 3 t. T. 1: per. s angl. M.: Mir, 1993. 228 s. [in Russian]
2. Zheltikov Yu. A. Osobennosti formirovaniya teloslozheniya u shkol'nikov Tul'skoi oblasti [Features of Scgoolchildren’s Body Built Formation in Tula Region] // Ekologiya cheloveka.
2009. N 4. S. 15—18. [in Russian]
3. Kotysheva E. N., Dzyundzya N. A., Bolotskaya M. Yu. Sostoyanie individual'nogo razvitiya detei promyshlennogo goroda [State of Individual Development of Children in an Industrial Town] // Gigiena i sanitariya. 2007. N 4. S. 69-71. [in Russian]
4. Kuchma V. R., Minnibaev T. Sh., D'yakonova O. M. i dr. Sostoyanie zdorov'ya detei, prozhivayushchikh na ekologicheski neblagopoluchnykh territoriyakh [Health Status of Children Living in Ecologically Troubled Communities] // Gigiena i sanitariya. 1993. N 11. S. 38-41. [in Russian]
5. Privalova L. I., Kosheleva A. A., Brezgina S. V. Analiz vremennykh ryadov dlya ustanovleniya zavisimosti respiratornoi
simptomatiki u detei ot kolebanii zagryazneniya atmosfernogo vozdukha [Analysis of Time Series for Establishment of a Dependence of Children’s Respiratory Symptoms on Atmospheric Air Pollution Oscillations] // Gigiena i sanitariya.
2007. N 3. S. 64-67. [in Russian]
6. Rakhmanin Yu. A., Mukhambetova L. Kh., Pini-gin M. A. Issledovanie vliyaniya khimicheskogo zagryazneniya okruzhayushchei sredy na sostoyanie zdorov'ya detskogo naseleniya metodami neinvazivnoi biokhimicheskoi diagnos-tiki [Study of Environmental Chemical Pollution Impact on Children’s Health By Methods of Noninvasive Biochemical Diagnosis] // Gigiena i sanitariya. 2004. N 2. S. 6-9. [in Russian]
7. Setko A. G., Vyal'tsina N. E. Vozdeistvie faktorov sredy obitaniya na detskoe naselenie urbanizirovannykh i sel'skikh territorii Orenburgskoi oblasti [Habitat Factors’ Impact on Children of Urbanized and Rural Territories of Orenburg Region] // Gigiena i sanitariya. 2009. N 4. S. 58-60. [in Russian]
8. A Life Course Approach to Chronic Disease Epidemiology / D. Kuh, Y. Ben-Shlomo (eds). 2-nd edition. N. Y.: Oxford University Press, 2004. 473 p.
9. Ahnquist J., Fredlund P., Wamala S. P. Is cumulative exposure to economic hardships more hazardous to women's health than men's? A 16-year follow-up study of the Swedish Survey of Living Conditions // J. Epidemiol. Community Health. 2007. Vol. 61, N 4. P. 331-336.
10. Andersen A. M. Birth dimensions, parental mortality, and mortality in early adult age: a cohort study of Danish men born in 1953 // Int. J. Epidemiol. 2004. Vol. 33, N.1. P. 92-99.
11. Barker D. J. The origins of the developmental origins theory // J. Intern. Med. 2007. Vol. 261, N 5. P. 412-417.
12. Bennett K. E., Haggard M. P. Accumulation of factors influencing children's middle ear disease: risk factor modelling on a large population cohort // J. Epidemiol. Community Health. 1998. Vol. 52. P. 786-793.
13. Ben-Shlomo Y., Kuh D. A life course approach to chronic disease epidemiology: conceptual models, empirical challenges and interdisciplinary perspectives // Int. J. Epidemiol. 2002. Vol. 31, N 2. P. 285-293.
14. Castro-Giner F., Kunzli N., Jacquemin B., et al. Traffic-related air pollution, oxidative stress genes, and asthma (ECHRS) // Environ. Health Perspect. 2009. Vol. 117, N 12. P. 1919-1924.
15. Clougherty J. E., Levy J. I., Kubzansky L. D., et al. Synergistic effects of traffic-related air pollution and exposure to violence on urban asthma etiology // Environ. Health Perspect. 2007. Vol. 115, N 8. P. 1140-1 146.
16. Davey Smith G., Gunnell D., Ben-Shlomo Y. Life-course approaches to socioeconomic differentials in cause specific adult mortality // Poverty, inequality and health: an international perspective / D. Leon, G. Walt (eds.). Oxford: Oxford University Press, 2000. P. 88-124.
17. Davidson R., Roberts S. E., Wotton C. J., Goldacre M. J. Influence of maternal and perinatal factors on subsequent hospitalisation for asthma in children: evidence from the Oxford record linkage study // BMC Pulm. Med. 2010. Vol. 10, N 14. P. 21-32.
18. Dietert R. R., Etzel R. A., Chen D., et al. Workshop to identify critical windows of exposure for children’s health: Immune and respiratory systems work group summary // Environ. Health Perspect. 2000. Vol. 108. Suppl. 3. P. 483-490.
19. Ferraro K., Shippee T. Black and White Chains of Risk for Hospitalization Over 20 Years // J. Health. Soc. Behav.
2008. Vol. 49, N 2. P. 193-207.
20. Graphical models in applied multivariate statistics / J. Whittaker. Chichester: Wiley, 1990. 466 p.
21. Guilloteau P., Zabielski R., Hammon H. M., Metges C. C. Adverse effects of nutritional programming during prenatal and early postnatal life, some aspects of regulation and potential prevention and treatments // J. Physiol. Pharmacol.
2009. Vol. 60. Suppl. 3. P. 17-35.
22. Gustafsson P. E., Janlert U., Theorell T., Hammar-strom A. Life-course socioeconomic trajectories and diurnal cortisol regulation in adulthood // Psychoneuroendocrinology.
2010. Vol. 35, N 4. P. 613-623.
23. Hallqvist J., Lynch J., Bartley M., et al. Can we disentangle life course processes of accumulation, critical period and social mobility? An analysis of disadvantaged socio-economic positions and myocardial infarction in the Stockholm Heart Epidemiology Program (SHEEP) // Soc. Sci. Med. 2004. Vol. 58, N 8. P. 1555-1162.
24. Hamada K., Suzaki Y., Leme A., et al. Exposure of pregnant mice to an air pollutant aerosol increases asthma susceptibility in offspring // Toxicol. Environ. Health A. 2007. Vol. 70, N 8. P. 688-695.
25. Hardy R., Kuh D., Langenberg C., Wadsworth M. Birthweight, childhood social class, and change in adult blood pressure in the 1946 British birth cohort // The Lancet. Vol. 362, N 9391. P. 1 178-1183.
26. Hemachandra A. H., Howards P. P., Furth S. L., Klebanoff M. A. Birth weight, postnatal growth, and risk for high blood pressure at 7 years of age: results from the Collaborative Perinatal Project // Pediatrics. 2007. Vol. 119, N 6. P. 1264-1270.
27. Hertzman C., Power C., Matthews S., et al. Using an interactive framework of society and lifecourse to explain self-rated health in early adulthood //Soc. Sci. Med. 2001. Vol. 53. P. 1575-1585.
28. Human Growth: Assessment and Interpretation / A. F. Roche and S. S Sun (eds.). N. Y.: Cambridge University Press, 2003. 31 1 p.
29. Jaakkola J. J. K. Case-crossover design in air pollution epidemiology // Eur. Respir. J. 2003. Vol. 21. P. 81S-85S.
30. Jones A., Beda A., Ward A. M., et al. Size at birth and autonomic function during psychological stress // Hypertension. 2007. Vol. 49, N 3. P. 548-555.
31. Khoury M. J., Stewart W., Beatty T. H. The effect of genetic suseptibility on causal inference in epidemiologic studies // Am. J. Epidemiol. 1987. Vol. 126. P. 561-567.
32. Kuh D., Hardy R. Conclusions: linking the past, present and future // A life course approach to women’s health / D. Kuh, R. Hardy (eds.). Oxford: Oxford University Press, 2002. P. 11-27.
33. Kuh D., Ben-Shlomo Y., Lynch J., et al. Life course epidemiology // J. Epidemiol. Community Health. 2003. Vol. 57, N 10. P. 778-783.
34. Lenfant C. Low birth weight and blood pressure // Metabolism. 2008. Vol. 57. Suppl. 2. P. S32-S35.
35. Leon D. A. Common threads: underlying components of inequalities in mortality between and within countries // Poverty, inequality and health: an international perspective / D. Leon, G. Walt (eds.). Oxford: Oxford University Press, 2001. P. 58-87.
36. Luthar S. S., Cicchetti D., Becker B. The construct of resilience: a critical evaluation and guidelines for future work // Child. Dev. 2000. Vol. 71. P. 543-562.
37. Mann S. L., Wadsworth M. E., Colley J. R. Accumulation of factors influencing respiratory illness in members of a national birth cohort and their offspring // J. Epidemiol. Community Health. 1992. Vol. 46, N 3. P. 286-292.
38. Martorell R., Horta B. L., Adair L. S., et al. Weight gain in the first two years of life is an important predictor of schooling outcomes in pooled analyses from five birth cohorts from low- and middle-income countries // J. Nutr. 2010. Vol. 140, N 2. P. 348-354.
39. Masten A. S. Ordinary magic // Am. Psychologist. 2001. Vol. 56. P. 227-238.
40. Maughan B. Depression and psychological distress: a life course perspective // A life course approach to women’s health / D. Kuh, R. Hardy (eds.). Oxford: Oxford University Press, 2002. P. 161-176.
41. Mericq V. Low birth weight and endocrine dysfunction in postnatal life // Pediatr. Endocrinol. Rev. 2006. Vol. 4, N 1. P. 3-14.
42. Modern epidemiology / K. J. Rothman, S. Greenland, T. Lash. 3rd ed. Philadelphia: Wolters Kluwer Health/ Lippincott Williams & Wilkins, 2008. 758 p.
43. Morales E., Julvez J., Torrent M., et al. Association of early-life exposure to household gas appliances and indoor nitrogen dioxide with cognition and attention behavior in preschoolers // Am. J. Epidemiol. 2009. Vol. 169, N 11. P. 1327-1336.
44. Multilevel statistical models / H. Goldstein. London: Edward Arnold, 1995. 192 p.
45. Novak M., Ahlgren C., Hammarstrom A. Inequalities in smoking: influence of social chain of risks from adolescence to young adulthood: a prospective population-based cohort study // Int. J. Behav. Med. 2007. Vol. 14, N 3. P. 181-187.
46. Pilones K., Tatum A., Gavalchin J. Gestational exposure to mercury leads to persistent changes in T-cell phenotype and function in adult DBF1 mice // J. Immunotoxicol. 2009. Vol. 6, N 3. P. 161-170.
47. Prescott S., Taylor A., King B., et al. Neonatal interleukin-12 capacity is associated with variations in allergen-specific immune responses in the neonatal and postnatal periods // Clin. Exp. Allergy. 2003. Vol. 33. P. 566-572.
48. Principles for evaluating health risks in children associated with exposure to chemicals. EHC 237, World Health Organization, Geneva, 2006. 351 p.
49. Rutter M. Pathways from childhood to adult life // J. Child Psychol. Psychiat. 1989. Vol. 1. P. 23-51.
50. Ryff C. D., Singer B., Love G. D., et al. Resilience in adulthood and later life. Defining features and dynamic processes // Handbook of aging and mental heath / J. Lomranz (ed.). N. Y.: Plenum Press, 1998. P. 69-96.
51. Scott J. P. Critical periods in organizational processes // Human growth: a comprehensive treatise. Vol. 3. Methodology; ecological, genetic and nutritional effects on growth / F. Falkner, J. M. Tanner (eds.). N. Y.: Plenum Press, 1986. P. 181-196.
52. Selevan S. G., Kimmel C. A., Mendola P. Identifying Critical Windows of Exposure for Children's Health // Environ. Health. Perspect. 2000. Vol. 108. Suppl. 3. P. 451-455.
53. Sherrod L. R., O.G.Brim 0. G. Jr. Epilogue: retrospective and prospective views of lifecourse research on human development // Human development and the life course: multidisciplinary perspectives / A. B. Sorensen,
F. E. Weinert, L. R. Sherrod (eds.). Hillsdale, NJ: Lawrence Erlbaum Associates, 1986. P. 557-580.
54. Sickness, recovery and death: a history and forecast of ill-health / J. C. Riley. Basingstoke: Macmillan, 1989. 256 p.
55. Singh-Manoux A., Ferrie J., Chandola T., Marmot M. Socioeconomic trajectories across the life course and health outcomes in midlife: evidence for the accumulation hypothesis? // International Journal of Epidemiology. 2004. Vol. 33. P. 1072-1079.
56. Spencer N. Explaining the social gradient in smoking in pregnancy: Early life course accumulation and cross-sectional clustering of social risk exposures in the 1958 British national cohort // Social Science and Medicine. 2006. Vol. 62, N 5. P. 1250-1259.
57. Stillerman K. P., Mattison D. R., Giudice L. C., Woodruff T. L. Environmental exposures and adverse pregnancy outcomes: a review of the science // Reprod. Sci. 2008. Vol. 15, N 7. P. 631-650.
58. Tauzin L., Risso F., Buffat C., et al. Vascular mechanisms in the developmental programming of cardiovascular disease // Pediatr. Med. Chir. 2005. Vol. 27, N 5. P. 18-23.
59. Taylor H. G., Espy K. A., Anderson P. J. Mathematics deficiencies in children with very low birth weight or very preterm birth // Dev. Disabil. Res. Rev. 2009. Vol. 15, N 1. P. 52-59.
60. VanderWeele T. J., Robins J. M. The identification of synergism in the sufficient-component-cause framework // Epidemiology. 2007. Vol. 18, N 3. P. 329-339.
61. Wright R., Subramanian S. V. Advancing a Multilevel Framework for Epidemiologic Research on Asthma Disparities // Chest. 2007. Vol. 132. Suppl. P. 757S-769S.
62. Yang I. A., Fong K. M., Zimmerman P. V., et al. Genetic susceptibility to the respiratory effects of air pollution // Thorax. 2008. Vol. 63, N 6. P. 555-563.
ONTOGENETIC APPROACH TO HUMAN ECOLOGY
D. А. Dimitriev, Yu. D. Karpenko, А. D. Dimitriev
Chuvash State Teachers University named after
I. Ya. Yakovlev, Cheboksary
Analysis of life course in connection with environmental epidemiology uses a multidisciplinary framework to understand the importance of time and timing for assessment of a relation between exposures and outcomes on individual and population levels. Many chronic diseases may have their seeds early in life. A theoretical evaluation of key methodological and interpretational issues relating to how early life risk factors influence development and adulthood risk has been conducted. The review has identified dimensions (key terms) that needed to be accounted for in life course models of environmental epidemiology. These include: accumulation of risk, chains of risk, context, critical period, induction period, modifying and mediating factors, sensitive periods, susceptibility, plasticity and so on. We also underscore that the life course approach offers a way to conceptualize how underlying environmental determinants of health, experienced at different life course stages, can differently influence the development of chronic diseases, as mediated through proximal specific biological processes.
Keywords: human development; epidemiologic methods; risk assessment; risk factors; air pollution
Контактная информация:
Димитриев Дмитрий Алексеевич — доктор медицинских наук, профессор, зав. кафедрой анатомии, физиологии и гигиены человека Чувашского государственного педагогического университета им. И. Я. Яковлева
Адрес: 428000, г. Чебоксары, ул. К. Маркса, д. 38
E-mail: [email protected]
