Exposure science

Введение

Наука об воздействии - это изучение контакта между людьми (и другими организмами) и вредными агентами в их окружающей среде, будь то химические, физические, биологические, поведенческие или психические стрессоры, с целью выявления причин и предотвращения неблагоприятных последствий для здоровья, которые они вызывают. Это может включать воздействие внутри дома, на рабочем месте, на открытом воздухе или в любой другой среде, с которой человек может столкнуться. Термин "экспозиция" является общим термином для многих различных типов, начиная от воздействия ультрафиолетовых лучей, воздействия химических веществ в пище, которую мы едим, до воздействия длительного рабочего времени, являющегося профессиональным фактором, наиболее связанным с бременем болезни. Необходимость в этой области обусловлена широким спектром воздействий, которые привели к негативным последствиям для здоровья человека и других организмов, и в основном сосредоточена на связи между внешним воздействием, внутренним воздействием и дозой. Другие заболевания и смертность в результате воздействия также включают рак (например, меланома от воздействия УФ-лучей), аутизм (связанный с высоким уровнем загрязнения воздуха), болезнь Паркинсона (связанная с воздействием оксида азота) и повреждение клеток, которое вызывает диабет, сердечно-сосудистые заболевания и заболевания легких. С начала исследований было много прорывов, которые улучшили и защитили здоровье людей. Примером является связь между воздействием УФ-лучей на развитие всех трех основных форм рака кожи, что в конечном итоге привело к развитию превентивных мер, таких как осведомленность о солнцезащитных кремах. Воздействие пренатальных инфекций (например, гриппа, краснухи) связано с повышенным риском развития аутизма и шизофрении. Разработка одежды и материалов, которые защищают работников здравоохранения от воздействия инфекций, а пожарных от воздействия тепла, привела к повышению защиты в этих профессиях. Однако наука об воздействии на окружающую среду стремится понять и защитить не только здоровье человека, и есть много задокументированных случаев, когда воздействие человеческой деятельности наносит вред окружающей среде. В 2003 году было обнаружено, что повреждение печени рыб в Пьюджет-Саунд (штат Вашингтон) связано с загрязнением воды полициклическими ароматическими углеводородами, содержащимися в угле и бензине. В основном, также было обнаружено истощение озонового слоя в результате хлорфторуглеродов и галонов, обнаруженных в холодильниках, кондиционерах, галонах самолетов и аэрозольных баночках. Производство парниковых газов из таких источников, как транспорт и сельское хозяйство, тесно связано с глобальным потеплением, которое впоследствии вызывает повышение уровня моря и наносит ущерб среде обитания многих видов.

Exposure science is the study of the contact between humans (and other organisms) and harmful agents within their environment – whether it be chemical, physical, biological, behavioural or mental stressors – with the aim of identifying the causes and preventions of the adverse health effects they result in. This can include exposure within the home, workplace, outdoors or any other environment an individual may encounter. The term 'exposure' is the umbrella term for many different types, ranging from ultraviolet exposure, exposure to the chemicals in the food we eat, to exposure to long working hours being the occupational factor most attributable to the burden of disease. The need for the field arises from the expansive range of exposures which have resulted in negative health outcomes for humans and other organisms, and mainly focus on the relationship between external exposure, internal exposure and dose. Other morbidities and mortalities as a result of exposure also include cancers (for example, melanoma from UV exposure), autism (linked to high levels of air pollution), Parkinson's (linked to nitric oxide exposure), and cell damage which causes diabetes, cardiovascular diseases and lung diseases. Since research began, there has been many breakthroughs which have improved and protected the health of individuals. An example is the link between UV exposure to the development of all three major forms of skin cancer, which ultimately led to the development of preventions like sunscreen awareness. Exposure to prenatal infections (for example, influenza, rubella) has been linked increased risks of autism and schizophrenia. The development of clothing and materials which protect health care workers from infection exposure, and firefighters from heat exposure, has led to increased protection within these occupations. However, it is not only human health that exposure science aims to understand and protect, and there are many documented cases where exposure to human activity harms the environment. In 2003, it was discovered that liver damage in fish in Puget Sound (Washington State) was linked to water contamination with polycyclic aromatic hydrocarbons found in coal and gasoline. Majorly, there has also been the discovery of the depletion of the ozone layer as a result of chlorofluorocarbons and halons found in refrigerators, air conditioners, aircraft halons and aerosol cans. The production of greenhouse gases from sources such as transport and agriculture has been strongly linked to global warming, which is subsequently causing rising sea levels and damage to the environments in which many species live within.

История

Одним из самых ранних отчетов об исследованиях воздействия был проведен Гиппократом в 400 году до н.э., когда он опубликовал "Воздух, вода и места", описывая, что воздух, вода, пища и качество жизни влияют на распространенность болезней человека. В конце 1900-х годов (AD) было опубликовано все больше и больше исследований, таких как связь между загрязнением воды и холерой в Лондоне в 1855 году. Однако одной из публикаций, заслуживающих внимания, которая заложила основы для расширения науки об экспозиции в то, что она стала сегодня, была "Оценка воздействия на человека загрязняющих веществ, переносимых воздухом: достижения и возможности" Национального исследовательского совета. и Национальной исследовательской лаборатории воздействия. Последнее развитие в науке об экспозиции - это переориентация внимания на разработку "экспозома", чтобы соответствовать уже ведущемуся строительству полного "генома". Признается, что внутренние источники воздействия могут быть результатом предыдущих внешних источников. Например, воздействие диеты с дефицитом витамина B12 может вызвать гипергомоцистеинемию, что увеличивает окислительный стресс в организме, что приводит к возможному развитию сосудистой деменции и инсульта. Определение источника имеет важное значение для определения фактора, который может вызвать вредные последствия для человека или других организмов. Это также является показателем того, какие конкретные области следует включить в исследования их воздействия. Например, воздействие, связанное с диетой, будет включать в себя вклад диетологов, однако воздействие радиации не будет, а вместо этого будет включать химика. Контакт относится к месту или способу, с помощью которого организм подвергается воздействию источника. Например, риск контакта с солнечным УФ-излучением возникает только в дневное время, а не ночью. После контакта с воздействием путь воздействия - это путь, по которому воздействие достигает областей организма, где оно может нанести вред. Примеры распространенных путей включают вдыхание, поглощение, поглощение кожей или заражение раны. Термин "доза" часто используется взаимозаменяемо с термином "экспозиция" или упоминается как доза воздействия, целевая доза, внутренняя доза или внешняя доза, чтобы назвать несколько. Здесь область науки об экспозиции напрямую связана с токсикологией. Доза может также включать период времени, в течение которого организм подвергается воздействию: чем больше время воздействия, тем выше доза и больше потенциал превышения порогового значения. Если доза превышает порог токсичности, она может вызвать биологический эффект, который приводит к болезни в организме. как "экологические воздействия на протяжении жизни (включая факторы образа жизни), начиная с пренатального периода". Однако сходные определения были изменены, в том числе Миллер и Джонс, которые переопределили экспосомы как "кумулятивную меру воздействия окружающей среды и связанных с ней биологических реакций на протяжении всей жизни, включая воздействие окружающей среды, диеты, поведения и эндогенных процессов". Изучение экспозома теперь называется "экспосомикой" в отношении всех технологий, используемых для изучения окружающей среды, клеток и химических веществ организма. В 2012 году Уайлд продолжил расширять свое описание экспозома и его последствий. Он включает в себя внутренние процессы организма, такие как метаболизм, гормоны, микрофлора и окислительный стресс, внешние воздействия, такие как радиация, инфекционные агенты и диета, а также социальные, экономические и психологические воздействия. Увеличение легкости генотипирования и изучения полиморфизмов привело к значительному сдвигу в исследованиях, связанных с генетическими заболеваниями, в 1990-х годах, а в последнее время новые конструкции исследований позволяют исследователям следить за увеличением размера образцов. Однако, также в 2012 году, Уайльд продолжил описывать реалистичные инструменты и методы, которые можно использовать для эффективной разработки экспозома. Это включало в себя биомаркерные технологии (например, геномику, транскриптомику и иммуномику), сенсорные технологии (например, использование мобильных телефонов для измерения физической активности, стресса, ритмов сна) и визуализацию (для диеты, социальных взаимодействий).

One of the earliest accounts of exposure research was conducted by Hippocrates in 400 BC, when he published 'Air, Water, and Places' describing that air, water, food and living quality influenced the prevalence of human disease. Following well into the late 1900s (AD), there became more and more studies published, such as the link between water contamination and cholera in London in 1855. However, one of the note worth publications which laid the foundations for the expansion of exposure science into what it has become today was the 'Human Exposure Assessments for Airborne Pollutants: Advances and Opportunities' by the National Research Council. and the National Exposure Research Laboratory. The most recent development in exposure science is the shifted focus onto the development of an 'exposome' to match the already underway construction of the complete 'genome'. It is recognised that internal exposure sources can be the result of prior external sources. For example, exposure to vitamin B12 deficient diets can cause hyperhomocysteinemia, which increases oxidative stress within the body leading to the possible development of vascular dementia and stroke. Identifying the source is essential for determining the factor which has the potential to cause harmful effects upon a human or other organisms. It is also an indicator of which specific fields to incorporate into the studies of their effects. For example, diet related exposures would involve input from nutritionists, however, exposure to radiation would not, involving a chemist instead. Contact refers to the location or method in which the organism becomes exposed to the source. For example, risk of contact with solar UV exposure only occurs during the daytime, not at night. Once in contact with the exposure, the route is the pathway in which the exposure reaches areas of the organism where it has the potential to cause damage. Common route examples include inhalation, ingestion, skin absorption or wound contamination. The term "dose" is often used interchangeably with the term "exposure", or referred to as exposure dose, target dose, internal dose or external dose to name a few. This is where the field of exposure science ties directly with toxicology. The dose can also involve the period of time in which the organism is exposed: the more time exposed, the higher the dose and greater potential it exceeds the threshold. If a dose exceeds it's toxicity threshold, it has the potential to cause some biological effect which results in disease within the organism. as the "life course environmental exposures (including lifestyle factors), from the prenatal period onwards." However, similar definitions have been modified from this, including Miller and Jones, who redefined the exposome as "the cumulative measure of environmental influences and associated biological responses throughout the lifespan, including exposures from the environment, diet, behaviour, and endogenous processes." The study of the exposome has now been termed 'exposomics' in reference to all the technologies used to study the environment, cells and chemicals of an organism. In 2012, Wild continued to extend his description of the exposome and its entailments. He includes internal bodily processes such as metabolism, hormones, microflora and oxidative stress, external exposures such as radiation, infectious agents and diet, and additionally social, economic and psychological exposures. Increased ease of genotyping and studying polymorphisms saw a major shift to gene disease related studies in the 1990s and more recently new study designs allow researchers to follow increasing sample sizes. However, also in 2012, Wild went on to describe the realistic tools and methods one could use to effectively develop the exposome. This included biomarker omics (e. g. genomics, transcriptomics and immunomics), sensor technologies (e. g. using mobile phones to measure physical activity, stress, sleep rhythms) and imaging (for diets, social interactions).