27. 生物学的モニタリング
章の編集者: Robert Lauwerys
目次
一般原理
ヴィト・フォアとロレンツォ・アレッシオ
品質保証
D.ゴンペルツ
金属および有機金属化合物
P. Hoet と Robert Lauwerys
有機溶剤
池田正幸
遺伝毒性化学物質
マルハ・ソルサ
農薬
マルコ・マローニとアダルベルト・フェリオーリ
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6. ヒトの発がん性物質、職業曝露、および細胞遺伝学的エンドポイント
7. 倫理原則
9. さまざまなレベルの ACHE 阻害における急性 OP 毒性
10. ACHE & PCHE & 特定の健康状態のバリエーション
13. 尿中リン酸アルキル測定とOP
14. 尿中カルバメート代謝物
15. 尿中ジチオカルバメート代謝物
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28. 疫学と統計
章の編集者: フランコ・メルレッティ、コリン・L・ソスコルネ、パオロ・ヴィネイス
労働安全衛生に適用される疫学的手法
フランコ・メルレッティ、コリン・L・ソスコルネ、パオロ・ヴィネイス
暴露評価
M・ジェラルド・オット
要約ワークライフ曝露測定
コリン・L・ソスコルネ
エクスポージャーの影響の測定
シェリア・ホアー・ザーム
ケーススタディ:対策
Franco Merletti、Colin L. Soskolne、Paola Vineis
研究デザインのオプション
スヴェン・ヘルンバーグ
研究デザインにおける妥当性の問題
アニー・J・サスコ
ランダム測定誤差の影響
パオロ・ヴィネイスとコリン・L・ソスコルネ
統計的方法
アニバーレ・ビゲリとマリオ・ブラガ
疫学研究における因果関係評価と倫理
パオロ・ヴィネイス
職業病のサーベイランスにおける方法論的問題を示すケーススタディ
ジャン=ダー・ワン
疫学研究におけるアンケート
スティーブン D. ステルマンとコリン L. ソスコルネ
アスベストの歴史的展望
ローレンス・ガーフィンケル
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1. XNUMX つの選択されたワークライフ エクスポージャーの要約測定
2. 疾病発生の対策
7. ケース コントロール データのレイアウト - ケースごとに XNUMX つのコントロール
9. 中心傾向と分散の指標
10. 二項実験と確率
11. 二項実験の可能な結果
14. タイプ II エラー & パワー; x = 12、 n = 30、a = 0.05
15. タイプ II エラー & パワー; x = 12、 n = 40、a = 0.05
16. アスベストに 632 年以上曝露している 20 人の労働者
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29.人間工学
章の編集者: ヴォルフガング・ローリグとヨアヒム・ヴェダー
目次
概要
ヴォルフガング・ローリグとヨアヒム・ヴェダー
人間工学の性質と目的
ウィリアム・T・シングルトン
活動、タスク、および作業システムの分析
ヴェロニク・デ・カイザー
人間工学と標準化
フリードヘルム・ナクライナー
チェックリスト
プラナブ クマール ナグ
人体計測
メルキオーレ・マサリ
筋肉の仕事
ジュハニ・スモランダーとヴェイッコ・ロウヘヴァーラ
職場での姿勢
イルッカ・クオリンカ
生体力学
フランク・ダービー
一般的な疲労
エティエンヌ・グランジャン
疲労回復
Rolf Helbig と Walter Rohmert
メンタルワークロード
ウィンフリード・ハッカー
警戒
ハーバート・ホイヤー
精神疲労
ピーター・リヒター
作業組織
エバーハルト・ウーリッヒとグデラ・グローテ
睡眠不足
小木一貴
ワークステーション
ローランド・カデフォス
ツール
TM フレイザー
コントロール、インジケーター、パネル
カール HE クローマー
情報処理とデザイン
アンドリーズ・F・サンダース
特定のグループ向けの設計
ジョーク・H・グラディ=ヴァン・デン・ニューボーア
文化の違い
ホウシャン・シャナヴァズ
高齢労働者
アントワーヌ・ラヴィルとセルジュ・ヴォルコフ
特別なニーズを持つ労働者
ジョーク・H・グラディ=ヴァン・デン・ニューボーア
ダイヤモンド製造におけるシステム設計
イッサカル・ギラド
人間工学的設計原則の無視: チェルノブイリ
ウラジミール・M・ムニポフ
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3. ひずみに対する XNUMX つの応力因子の組み合わせ効果の規則
6. 組織的文脈への参加
8. 不規則勤務と睡眠不足
12. コントロール配置のルール
13. ラベルのガイドライン
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30. 労働衛生
チャプターエディター: ロバート・F・ヘリック
目次
目標、定義、および一般情報
ベレニス I. フェラーリ ゲルツァー
ハザードの認識
リネア・リリアンバーグ
労働環境の評価
ロリ・A・トッド
労働衛生:介入による曝露の制御
ジェームス·スチュワート
暴露評価の生物学的根拠
ディック・ヒーデリック
職業被ばく制限
デニス・J・パウステンバッハ
31.個人の保護
チャプターエディター: ロバート・F・ヘリック
目次
個人保護の概要と理念
ロバート・F・ヘリック
目と顔のプロテクター
木村菊次
足と脚の保護
三浦豊彦
ヘッド保護
イザベル・バルティとアラン・メイヤー
聴覚保護
ジョン・R・フランクスとエリオット・H・バーガー
防護衣
S.ザック・マンスドルフ
呼吸保護
トーマス・J・ネルソン
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8. 聴覚保護具の騒音低減評価
10. 皮膚有害性カテゴリーの例
11. 物理的、化学的、生物学的性能要件
12. 特定の活動に関連する重大な危険
13. ANSI Z88 2 (1992) から割り当てられた保護係数
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32. 記録システムと監視
チャプターエディター: スティーブン・D・ステルマン
目次
職業病の監視および報告システム
スティーブン・B・マーコウィッツ
労働災害監視
David H. Wegman と Steven D. Stellman
発展途上国における監視
David Koh と Kee-Seng Chia
労働災害および疾病分類システムの開発と適用
エリス・ビドル
致命的ではない職場の怪我や病気のリスク分析
ジョン・W・ルーザー
ケーススタディ: 労働者保護と事故および職業病に関する統計 - HVBG、ドイツ
マーティン・バッツとバークハルト・ホフマン
ケーススタディ: Wismut - ウラン被曝の再考
ハインツ・オッテンとホルスト・シュルツ
疫学における職業被ばく評価の測定戦略と技術
フランク・ボッホマンとヘルムート・ブロメ
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4. 届出業務上疾病一覧表の例
8. 反復運動条件の相対リスク
10. 金属加工事故におけるグラインダー、ドイツ、1984-93
11. 職業病、ドイツ、1980~93年
12. 感染症、ドイツ、1980~93年
14. Wismut ウラン鉱山における職業病 1952-90
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33.毒物学
章の編集者: エレン・K・シルバーゲルド
概要
エレン・K・シルバーゲルド、チャプターエディター
定義と概念
ボー・ホルムバーグ、ヨハン・ホグバーグ、グンナー・ヨハンソン
トキシコキネティクス
ドゥシャン・ジュリック
標的臓器と重要な効果
マレク・ヤクボウスキー
年齢、性別、その他の要因の影響
スポメンカ・テリスマン
毒性反応の遺伝的決定因子
ダニエル・W・ネバートとロス・A・マッキノン
概要と概念
渡辺フィリップ
細胞損傷と細胞死
ベンジャミン・F・トランプとアイリーン・K・ベレゼスキー
遺伝毒性学
R. リタ ミスラとマイケル P. ウォールクス
免疫毒性学
Joseph G. Vos と Henk van Loveren
標的臓器毒性学
エレン・K・シルバーゲルド
バイオマーカー
フィリップ・グランジャン
遺伝毒性評価
デビッド・M・デマリーニとジェームズ・ハフ
In Vitro 毒性試験
ジョアン・ズルロ
構造活性関係
エレン・K・シルバーゲルド
安全衛生規制における毒物学
エレン・K・シルバーゲルド
生殖毒性物質および神経毒性物質のリスク評価に対する米国のアプローチ
エレン・K・シルバーゲルド
ハザード特定へのアプローチ - IARC
ハリ・ヴァイニオとジュリアン・ウィルボーン
付録 - ヒトに対する発がん性の総合評価: IARC モノグラフ ボリューム 1-69 (836)
発がん性リスク評価: その他のアプローチ
シース・A・ファン・デル・ハイデン
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概要
農薬への人間の暴露は、それが工業生産または使用中に発生するかどうかに応じて、異なる特性を持っています (表 1)。 市販製品の処方(有効成分を他の共処方剤と混合することによる)には、農業での農薬使用と共通する曝露特性がいくつかあります。 実際、処方は通常、一連の操作で多くの異なる製品を製造する小さな産業によって行われるため、作業者はいくつかの農薬のそれぞれに短時間さらされます. 公衆衛生と農業では、さまざまな化合物の使用が一般的ですが、一部の特定の用途 (綿の落葉やマラリア制御プログラムなど) では、単一の製品が使用される場合があります。
表 1. 農薬の生産時および使用時の曝露特性の比較
生産上の暴露 |
使用時の暴露 |
|
曝露時間 |
継続的かつ長期的 |
変動的で断続的な |
曝露の程度 |
ほぼ一定 |
非常に変化しやすい |
ばく露の種類 |
XNUMX つまたはいくつかの化合物に |
多数の化合物に順番にまたは付随して |
皮膚吸収 |
コントロールが簡単 |
作業手順により可変 |
周囲モニタリング |
有用 |
めったに有益ではない |
生物学的モニタリング |
アンビエントモニタリングを補完 |
利用できると非常に便利 |
出典: WHO 1982a を修正。
曝露の生物学的指標の測定は、周囲空気モニタリングによる曝露評価の従来の技術がほとんど適用できない農薬使用者にとって特に有用です。 ほとんどの農薬は、皮膚に浸透する脂溶性物質です。 経皮(皮膚)吸収の発生により、これらの状況での曝露レベルを評価する上で生物学的指標の使用が非常に重要になります。
有機リン殺虫剤
効果の生物学的指標:
コリンエステラーゼは、昆虫および哺乳類種に対する有機リン酸塩 (OP) 毒性の原因となる標的酵素です。 人体には、アセチルコリンエステラーゼ (ACHE) と血漿コリンエステラーゼ (PCHE) の XNUMX つの主要なタイプのコリンエステラーゼがあります。 OP は、神経系のシナプス アセチルコリンエステラーゼを阻害することにより、ヒトに毒性作用を引き起こします。 アセチルコリンエステラーゼは赤血球にも存在しますが、その機能は不明です。 血漿コリンエステラーゼは、グリア細胞、血漿、肝臓、その他の臓器に存在する不均一な酵素群を総称する用語です。 PCHE は OP によって阻害されますが、その阻害によって既知の機能障害が生じることはありません。
血中 ACHE および PCHE 活性の阻害は、OP 曝露の強度および持続時間と高度に相関しています。 神経系の急性 OP 毒性の原因となる分子標的と同じ分子標的である血中 ACHE は、PCHE よりも特異的な指標です。 ただし、OP 阻害に対する血中 ACHE および PCHE の感受性は、個々の OP 化合物間で異なります。同じ血中濃度では、ACHE をより多く阻害するものもあれば、PCHE をより多く阻害するものもあります。
血中の ACHE 活性と急性毒性の臨床徴候との間には合理的な相関関係が存在します (表 2)。 抑制速度が速いほど、相関が良くなる傾向があります。 慢性的な低レベルの曝露のように、阻害がゆっくりと起こる場合、病気との相関は低いか、まったく存在しない可能性があります. 血中 ACHE 阻害は、慢性または遅発性の影響を予測するものではないことに注意する必要があります。
表 2. さまざまな ACHE 阻害レベルでの急性 OP 毒性の重症度と予後
ACH 阻害 (%) |
のレベル 中毒 |
臨床症状 |
予後 |
50-60 |
軟 |
脱力感、頭痛、めまい、吐き気、流涎、流涙、縮瞳、中程度の気管支けいれん |
1~3日で回復 |
60-90 |
適度な |
急激な衰弱、視覚障害、唾液分泌過多、発汗、嘔吐、下痢、徐脈、筋緊張亢進、手や頭の振戦、歩行障害、縮瞳、胸部痛、粘膜のチアノーゼ |
1~2週間で回復 |
90-100 |
厳しい |
突然の振戦、全身痙攣、精神障害、高度のチアノーゼ、肺水腫、昏睡 |
呼吸不全または心不全による死亡 |
ACHE および PCHE 活動の変動は、健康な人および特定の生理病理学的状態で観察されています (表 3)。 したがって、OP 露出を監視する際のこれらのテストの感度は、個々の露出前の値を参照として採用することによって高めることができます。 曝露後のコリンエステラーゼ活性は、個々のベースライン値と比較されます。 曝露前のコリンエステラーゼレベルが不明な場合にのみ、集団コリンエステラーゼ活性の参照値を使用する必要があります (表 4)。
表 3. 健康な人および特定の生理病理学的状態における ACHE および PCHE 活動の変動
調子 |
ACHE活動 |
PCHE活動 |
健康な人 |
||
個人差1 |
10〜18% |
15〜25% |
個人差1 |
3〜7% |
6% |
性差 |
いいえ |
男性では10~15%高い |
ご年齢 |
生後6ヶ月まで短縮 |
|
体重 |
正の相関 |
|
血清コレステロール |
正の相関 |
|
季節変動 |
いいえ |
いいえ |
概日変動 |
いいえ |
いいえ |
月経 |
減少した |
|
妊娠 |
減少した |
|
病的状態 |
||
活動の減少 |
白血病、新生物 |
肝疾患; 尿毒症; 癌; 心不全; アレルギー反応 |
活動の増加 |
多血症; サラセミア; その他の先天性血液疾患 |
甲状腺機能亢進症; 高代謝率の他の条件 |
1 出典: Augustinsson 1955 および Gage 1967.
表 4. 選択した方法で測定した、OP に曝露していない健康な人のコリンエステラーゼ活性
方法 |
性別 |
痛み* |
PCHE* |
ミシェル1 (DPH/時) |
男性 女性 |
0.77 0.08± 0.75 0.08± |
0.95 0.19± 0.82 0.19± |
滴定1 (ミリモル/分ml) |
男女 |
13.2 0.31± |
4.90 0.02± |
エルマンの修正2 (UI/ml) |
男性 女性 |
4.01 0.65± 3.45 0.61± |
3.03 0.66± 3.03 0.68± |
*平均結果、±標準偏差。
情報源: 1 法律 1991 年。 2 アルチーニ等。 1988年。
暴露後 1982 時間以内に採血することが望ましい。 指や耳たぶから毛細血管血を採取するよりも静脈穿刺が好まれます。これは、暴露された被験者の皮膚に付着した農薬でサンプリング ポイントが汚染される可能性があるためです。 暴露前の各作業者の通常のベースラインを確立するために、XNUMX つの連続したサンプルが推奨されます (WHO XNUMXb)。
血液中の ACHE および PCHE の測定には、いくつかの分析方法が利用できます。 WHO によると、エルマン分光測光法 (Ellman et al. 1961) が参考法として役立つはずです。
暴露の生物学的指標。
OP 分子のアルキルリン酸部分に由来する代謝産物、または P-X 結合の加水分解によって生成された残基の尿中の測定 (図 1) は、OP 暴露を監視するために使用されています。
図 1. OP 殺虫剤の加水分解
アルキルリン酸代謝物。
尿中で検出可能なリン酸アルキル代謝物と、それらが由来する主な親化合物を表 5 に示します。尿中のリン酸アルキルは、OP 化合物への暴露の敏感な指標です。どの血漿または赤血球のコリンエステラーゼ阻害が検出できないか。 リン酸アルキルの尿中排泄は、さまざまな暴露条件およびさまざまな OP 化合物について測定されています (表 6)。 OP の外部投与量とリン酸アルキルの尿中濃度との関係の存在は、いくつかの研究で確立されています。 いくつかの研究では、コリンエステラーゼ活性と尿中のリン酸アルキル濃度との有意な関係も実証されています。
表 5. OP 農薬の代謝物として尿中に検出されるアルキルリン酸
代謝産物 |
略語 |
主な親化合物 |
リン酸モノメチル |
MMP |
マラチオン、パラチオン |
リン酸ジメチル |
DMP |
ジクロルボス、トリクロルフォン、メビンホス、マラオクソン、ジメトエート、フェンクロルホス |
ジエチルホスフェート |
DEP |
パラオキソン、デメトン-オキソン、ダイアジノン-オキソン、ジクロルフェンチオン |
ジメチルチオホスフェート |
DMTP |
フェニトロチオン、フェンクロルホス、マラチオン、ジメトエート |
ジエチルチオホスフェート |
DETP |
ダイアジノン、デメトン、パラチオン、フェンクロルホス |
ジメチルジチオホスフェート |
DMDTP |
マラチオン、ジメトエート、アジンホスメチル |
ジエチルジチオホスフェート |
DEDTP |
ジスルホトン、ホレート |
フェニルリン酸 |
レプトホス、EPN |
表 6. OP へのさまざまな曝露条件で測定された尿中リン酸アルキル濃度の例
|
露出条件 |
暴露経路 |
代謝物濃度1 (mg / l) |
パラチオン2 |
致命的でない中毒 |
オーラル |
DEP = 0.5 DETP = 3.9 |
ジスルホトン2 |
調合者 |
皮膚/吸入 |
DEP = 0.01-4.40 DETP = 0.01-1.57 DEDTP = <0.01-.05 |
Phorate2 |
調合者 |
皮膚/吸入 |
DEP = 0.02-5.14 DETP = 0.08-4.08 DEDTP = <0.01-0.43 |
マラチオン3 |
噴霧器 |
真皮 |
DMDTP = <0.01 |
フェニトロチオン3 |
噴霧器 |
真皮 |
DMP = 0.01-0.42 DMTP = 0.02-0.49 |
モノクロトホス4 |
噴霧器 |
皮膚/吸入 |
DMP = <0.04-6.3/24 時間 |
1 略語については、表 27.12 [BMO12TE] を参照してください。
2 ディロンとホー 1987.
3 リヒター 1993年。
4 ヴァン・シッタートとデュマ、1990年。
リン酸アルキルは通常、短時間で尿中に排泄されます。 終業直後に採取されたサンプルは、代謝物の測定に適しています。
尿中のリン酸アルキルの測定には、化合物の誘導体化と気液クロマトグラフィーによる検出に基づいた、かなり洗練された分析方法が必要です (Shafik et al. 1973a; Reid and Watts 1981)。
加水分解残渣。
p-ニトロフェノール (PNP) は、パラチオン、メチルパラチオンおよびエチルパラチオン、EPN のフェノール代謝物です。 尿中の PNP の測定 (Cranmer 1970) は広く使用されており、パラチオンへの曝露の評価に成功していることが証明されています。 尿中の PNP は、パラチオンの吸収量とよく相関します。 2 mg/l までの PNP 尿中濃度では、パラチオンの吸収は症状を引き起こさず、コリンエステラーゼ活性の低下はほとんどまたはまったく観察されません。 PNP の排泄は急速に起こり、PNP の尿中レベルは曝露後 48 時間でわずかになります。 したがって、暴露後すぐに尿サンプルを採取する必要があります。
カルバメート
効果の生物学的指標。
カーバメート農薬には、殺虫剤、殺菌剤、除草剤が含まれます。 殺虫性カルバメート毒性はシナプス ACHE の阻害によるものですが、除草性および殺菌性カルバメートには他の毒性メカニズムが関与しています。 したがって、カーバメート系殺虫剤への暴露のみを、赤血球 (ACHE) または血漿 (PCHE) のコリンエステラーゼ活性のアッセイによって監視できます。 ACHE は通常、PCHE よりもカルバメート阻害剤に対して感受性が高い。 コリン作動性症状は、通常、血中 ACHE 活性が個々のベースラインレベルの 70% 未満であるカーバメート暴露労働者で観察されています (WHO 1982a)。
カーバメートによるコリンエステラーゼの阻害は、急速に可逆的です。 したがって、暴露と生物学的サンプリングの間、またはサンプリングと分析の間に時間がかかりすぎると、偽陰性の結果が得られる可能性があります。 このような問題を回避するために、暴露後 XNUMX 時間以内に血液サンプルを採取して分析することをお勧めします。 有機リン酸エステルについて説明したように、採血直後にコリンエステラーゼ活性を測定できる分析方法を優先する必要があります。
暴露の生物学的指標。
ヒトへの曝露を監視する方法としてのカーバメート代謝物の尿中排泄の測定は、これまでのところ、少数の化合物と限られた研究にしか適用されていません。 表 7 に関連データをまとめます。 カーバメートは尿中に速やかに排泄されるため、暴露終了直後に採取されたサンプルは代謝物の測定に適しています。 尿中のカルバメート代謝物を測定するための分析方法は、Dawson らによって報告されています。 (1964); DeBernardinis および Wargin (1982) および Verberk 等。 (1990)。
表 7. フィールド研究で測定された尿中カルバメート代謝物のレベル
|
生物学的指標 |
露出条件 |
環境濃度 |
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参考文献 |
カルバリル |
α-ナフトール α-ナフトール α-ナフトール |
調合者 ミキサー/アプリケーター 非暴露人口 |
0.23~0.31mg/m3 |
x=18.5mg/l1 、最大排泄率 = 80 mg/日 x=8.9 mg/l、範囲 = 0.2–65 mg/l 範囲 = 1.5–4 mg/l |
WHO 1982a |
ピリミカーブ |
代謝物Ⅰ2 とV3 |
アプリケーター |
範囲 = 1–100 mg/l |
Verberk等。 1990年 |
1 全身中毒が時々報告されています。
2 2-ジメチルアミノ-4-ヒドロキシ-5,6-ジメチルピリミジン。
3 2-メチルアミノ-4-ヒドロキシ-5,6-ジメチルピリミジン。
x = 標準偏差。
ジチオカルバメート
暴露の生物学的指標。
ジチオカルバメート (DTC) は広く使用されている殺菌剤であり、化学的にチウラム、ジメチルジチオカルバメート、エチレン-ビス-ジチオカルバメートの XNUMX つのクラスに分類されます。
二硫化炭素(CS2) とその主な代謝物である 2-チオチアゾリジン-4-カルボン酸 (TTCA) は、ほぼすべての DTC に共通の代謝物です。 これらの化合物の尿中濃度の有意な増加が、さまざまな曝露条件およびさまざまな DTC 農薬で観察されています。 エチレン チオ尿素 (ETU) は、エチレン-ビス-ジチオカルバメートの重要な尿中代謝物です。 また、市販の製剤中に不純物として存在する場合もあります。 ETU は、ラットや他の種で催奇形物質および発がん物質であることが確認されており、甲状腺毒性と関連しているため、エチレン-ビス-ジチオカルバメート暴露の監視に広く適用されています。 ETU は、マネブ、マンゼブ、またはジネブに由来する可能性があるため、化合物特異的ではありません。
DTC に存在する金属の測定は、DTC 曝露を監視する代替アプローチとして提案されています。 マンゼブに暴露された労働者では、マンガンの尿中排泄の増加が観察されています (表 8)。
表 8. フィールド調査で測定された尿中ジチオカルバメート代謝物のレベル
|
生物学的指標 |
の状態 暴露 |
環境濃度* ± 標準偏差 |
結果 ± 標準偏差 |
参考文献 |
ジラム |
二硫化炭素(CS2) TTCA1 |
調合者 調合者 |
1.03±0.62mg/m3 |
3.80±3.70mg/l 0.45±0.37mg/l |
マロニ等。 1992年 |
マネブ/マンコゼブ |
ETU2 |
アプリケーター |
範囲 = < 0.2–11.8 mg/l |
クルティオ等。 1990年 |
|
マンコゼブ |
マンガン |
アプリケーター |
57.2 mg / m3 |
暴露前: 0.32 ± 0.23 mg/g クレアチニン; 暴露後: 0.53 ± 0.34 mg/g クレアチニン |
カノッサ等。 1993年 |
* Maroni らによる平均結果。 1992年。
1 TTCA = 2-チオチアゾリジン-4-カルボニル酸。
2 ETU = エチレンチオ尿素。
CS2、TTCA、およびマンガンは、暴露されていない被験者の尿によく見られます。 したがって、曝露前にこれらの化合物の尿中濃度を測定することをお勧めします。 暴露を中止した翌朝、尿サンプルを採取する必要があります。 CSの測定のための分析方法2、TTCA および ETU は、Maroni らによって報告されています。 (1992)。
合成ピレスロイド
暴露の生物学的指標。
合成ピレスロイドは、天然のピレトリンに似た殺虫剤です。 暴露の生物学的モニタリングへの適用に適した尿中代謝物は、人間のボランティアを対象とした研究を通じて特定されています。 酸性代謝物 3-(2,2'-ジクロロビニル)-2,2'-ジメチルシクロプロパンカルボン酸 (Cl2CA) は、ペルメトリンとシペルメトリンを経口投与された被験者とブロモ類似体 (Br) の両方から排泄されます。2CA) デルタメトリンで治療された被験者による。 シペルメトリンで治療されたボランティアでは、フェノキシ代謝産物である 4-ヒドロキシフェノキシ安息香酸 (4-HPBA) も確認されています。 しかし、これらのテストは、複雑な分析技術が必要なため、職業被ばくのモニタリングにはあまり適用されませんでした (Eadsforth、Bragt および van Sittert 1988; Kolmodin-Hedman、Swensson および Akerblom 1982)。 シペルメトリンにさらされたアプリケーターでは、Clの尿中レベル2CA は 0.05 から 0.18 mg/l の範囲であることがわかっていますが、α-シペルメトリンに暴露された調合者では、4-HPBA の尿中レベルは 0.02 mg/l 未満であることがわかっています。
代謝物質の測定には、暴露終了後に開始する 24 時間の尿収集期間が推奨されます。
有機塩素系
暴露の生物学的指標。
有機塩素系殺虫剤 (OC) は、1950 年代と 1960 年代に広く使用されました。 その後、これらの化合物の多くは、持続性とその結果としての環境汚染のために、多くの国で使用が中止されました。
OC 曝露の生物学的モニタリングは、血液または血清中の無傷の農薬またはその代謝物の測定によって実行できます (Dale、Curley、および Cueto 1966; Barquet、Morgade、および Pfaffenberger 1981)。 吸収後、アルドリンは急速にディルドリンに代謝され、血中のディルドリンとして測定できます。 エンドリンの血中半減期は非常に短い。 したがって、エンドリンの血中濃度は、最近の曝露レベルを決定する場合にのみ役立ちます。 尿中代謝物である抗 12-ヒドロキシエンドリンの測定も、エンドリン暴露のモニタリングに役立つことが証明されています (van Sittert and Tordoir 1987)。
一部の OC 化合物では、生物学的指標の濃度と毒性効果の発現との間に有意な相関関係が示されています。 アルドリンおよびディルドリンへの暴露による毒性の例は、200 μg/l を超える血液中のディルドリンのレベルに関連しています。 神経学的徴候および症状に関する限り、20 μg/l の血中リンデン濃度が臨界上限レベルとして示されています。 血中エンドリン濃度が 50 μg/l 未満の労働者では、急性の悪影響は報告されていません。 尿中の抗12-ヒドロキシエンドリン濃度が130μg/gクレアチニン未満のエンドリンへの反復曝露、およびDDTまたはDDE血清濃度が250未満のDDTへの反復曝露では、初期の有害作用(肝ミクロソーム酵素の誘導)がないことが示されています。 μg/l。
OC は、一般集団の血液または尿中に低濃度で検出される場合があります。 観察された値の例は次のとおりです。リンデン血中濃度は最大 1 μg/l、ディルドリンは最大 10 μg/l、DDT または DDE は最大 100 μg/l、抗 12-ヒドロキシエンドリンは最大 1 μg/g です。クレアチニン。 したがって、曝露前のベースライン評価が推奨されます。
曝露された被験者については、XNUMX 回の曝露が終了した直後に血液サンプルを採取する必要があります。 長期暴露の条件では、血液サンプルの収集時間は重要ではありません。 尿中代謝物測定用の尿スポットサンプルは、暴露終了時に採取する必要があります。
トリアジン
暴露の生物学的指標。
トリアジン代謝産物および未修飾の親化合物の尿中排泄の測定は、限られた研究でアトラジンに暴露された被験者に適用されています。 図 2 は、作業シフトあたり 174 ~ 275 μmol の範囲のアトラジンに皮膚暴露した製造作業員のアトラジン代謝産物の尿中排泄プロファイルを示しています (Catenacci et al. 1993)。 他のクロロトリアジン (シマジン、プロパジン、テルブチラジン) はアトラジンと同じ生体内変換経路に従うため、脱アルキル化トリアジン代謝産物のレベルを測定して、すべてのクロロトリアジン除草剤への暴露を監視することができます。
図 2. アトラジン代謝物の尿中排泄プロファイル
尿中の未修飾化合物の測定は、曝露を引き起こした化合物の性質を定性的に確認するのに役立つ場合があります。 代謝物の測定には、暴露開始時から 24 時間の尿収集期間が推奨されます。
最近、酵素免疫測定法 (ELISA テスト) を使用することにより、アトラジンのメルカプツール酸抱合体が、暴露された労働者の主要な尿中代謝物として同定されました。 この化合物は、脱アルキル化された製品の濃度よりも少なくとも 10 倍高い濃度で発見されています。 累積的な皮膚および吸入暴露と、10 日間に排出されたメルカプツール酸抱合体の総量との関係が観察されています (Lucas et al. 1993)。
クマリン誘導体
効果の生物学的指標。
クマリン殺鼠剤は、ヒトを含む哺乳動物の肝臓におけるビタミン K サイクルの酵素活性を阻害し (図 3)、ビタミン K 依存性凝固因子、すなわち第 II 因子 (プロトロンビン) の合成を用量依存的に減少させます。 、VII、IX、および X. 凝固因子の血漿レベルが正常の約 20% を下回ると、抗凝固効果が現れます。
図 3. ビタミン K サイクル
これらのビタミン K 拮抗薬は、いわゆる「第 100 世代」化合物 (ワルファリンなど) と「第 200 世代」化合物 (ブロジファクム、ジフェナクムなど) に分類されており、後者は非常に長い生物学的半減期 (XNUMX ~ XNUMX 日) を特徴としています。 )。
プロトロンビン時間の決定は、クマリンへの曝露のモニタリングに広く使用されています。 ただし、このテストは、正常な血漿レベルの約 20% の凝固因子の減少に対してのみ感度があります。 このテストは、曝露による初期影響の検出には適していません。 この目的のために、血漿中のプロトロンビン濃度の決定が推奨されます。
将来的には、これらの検査は凝固因子前駆体 (PIVKA) の測定に置き換えられる可能性があります。PIVKA は、クマリンによってビタミン K サイクルが遮断された場合にのみ血中に検出される物質です。
長期暴露の条件では、採血の時間は重要ではありません。 急性の過剰暴露の場合、抗凝固効果の潜伏期間を考慮して、イベント後少なくとも XNUMX 日間は生物学的モニタリングを実施する必要があります。 これらのテストの感度を上げるために、暴露前にベースライン値を測定することをお勧めします。
暴露の生物学的指標。
血中の未修飾クマリンの測定は、ヒトへの曝露を監視するための試験として提案されています。 しかし、凝固系への影響を監視するために必要な技術と比較して、分析技術がはるかに複雑である (そして標準化されていない) ため、これらの指標を適用する経験は非常に限られています (Chalermchaikit、Felice および Murphy 1993)。
フェノキシ除草剤
暴露の生物学的指標。
フェノキシ除草剤は哺乳類ではほとんど生体内変換されません。 ヒトでは、95-ジクロロフェノキシ酢酸 (2,4-D) の投与量の 2,4% 以上が 2,4,5 日以内に未変化のまま尿中に排泄され、2,4,5-トリクロロフェノキシ酢酸 (4-T)および 2-クロロ-0.10-メチルフェノキシ酢酸 (MCPA) も、経口吸収後数日以内にほとんど変化せずに尿を介して排泄されます。 尿中の未変化化合物の測定は、これらの除草剤への職業暴露のモニタリングに適用されています。 野外調査では、暴露された労働者の尿中濃度は、8-D で 2,4 から 0.05 μg/L、4.5-T で 2,4,5 から 0.1 μg/L、15 μg/L 未満の範囲であることがわかっています。 MCPA の場合は 24 μg/l まで。 未変化化合物の測定には、暴露終了後 1982 時間の尿採取が推奨されます。 尿中のフェノキシ除草剤を測定するための分析法は、Draper (XNUMX) によって報告されている。
四級アンモニウム化合物
暴露の生物学的指標。
ジクワットとパラコートは、人間の有機体によってほとんど生物変換されない除草剤です。 水溶性が高いため、尿中にそのまま排泄されます。 分析検出限界 (0.01 μg/l) 未満の尿濃度が、パラコートにさらされた労働者でしばしば観察されています。 一方、熱帯の国では、パラコートの不適切な取り扱いにより、最大 0.73 μg/l の濃度が測定されています。 0.047 から 0.17 μg/h の皮膚ばく露および 1.82 μg/h 未満の吸入ばく露を受けた被験者では、分析検出限界 (0.01 μg/L) よりも低い尿中ジクワット濃度が報告されています。 理想的には、暴露終了時に採取した尿の 24 時間サンプリングを分析に使用する必要があります。 これが現実的でない場合は、勤務時間の終わりにスポット サンプルを使用できます。
血清中のパラコート濃度の測定は、急性中毒の場合の予後予測に役立ちます。摂取後 0.1 時間で血清パラコート濃度が XNUMX μg/l までの患者は生存する可能性があります。
パラコートとジクワットの分析法は、Summers (1980) によって概説されています。
その他の農薬
4,6-ジニトロ-o-クレゾール (DNOC)。
DNOC は 1925 年に導入された除草剤ですが、植物や人間に対する毒性が高いため、この化合物の使用は次第に減少しています。 血中 DNOC 濃度は、健康への悪影響の重症度とある程度相関しているため、職業曝露の監視と中毒の臨床経過の評価のために、血中の不変の DNOC の測定が提案されています。
ペンタクロロフェノール。
ペンタクロロフェノール (PCP) は、雑草、昆虫、菌類に対する殺虫作用を持つ広域スペクトルの殺生物剤です。 血液または尿中の未変化 PCP の測定は、これらのパラメータが PCP の身体負荷と有意に相関しているため、職業曝露を監視する際の適切な指標として推奨されています (Colosio et al. 1993)。 PCP に長時間さらされる労働者では、採血の時間は重要ではありませんが、尿スポットのサンプルは暴露後の朝に採取する必要があります。
Shafik ら (1973b) は、ハロゲン化およびニトロフェノール系殺虫剤を測定するための多残留物法について説明しています。
農薬曝露の生物学的モニタリングのために提案されたその他の試験を表 9 に示します。
表 9. 農薬曝露の生物学的モニタリングに関する文献で提案されているその他の指標
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生物学的指標 |
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尿 |
血 |
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ブロモフォス |
ブロモフォス |
ブロモフォス |
キャプタン |
テトラヒドロフタルイミド |
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カルボフラン |
3-ヒドロキシカルボフラン |
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クロロジフォーム |
4-クロロ-o・トルイジン誘導体 |
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クロロベンジレート |
ぷ、ぷ-1-ジクロロベンゾフェノン |
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ジクロロプロペン |
メルカプツール酸代謝物 |
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フェニトロチオン |
p-ニトロクレゾール |
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フェルバム |
チラム |
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フルアジホップ-ブチル |
フルアジホップ |
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フルフェノクスロン |
フルフェノクスロン |
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グリホサート |
グリホサート |
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マラチオン |
マラチオン |
マラチオン |
有機スズ化合物 |
錫 |
錫 |
トリフェノモルフ |
モルホリン、トリフェニルカルビノール |
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ジラム |
チラム |
結論
殺虫剤への曝露を監視するための生物学的指標は、多くの実験的およびフィールド研究に適用されています。
血液中のコリンエステラーゼや、尿や血液中の選択された非修飾農薬などのいくつかの検査は、豊富な経験によって検証されています. これらの試験には、生物学的暴露限度が提案されています (表 10)。 他の検査、特に血液または尿中代謝物に対する検査は、分析が困難なため、または結果の解釈に制限があるため、より大きな制限を受けます。
表 10. 推奨される生物学的限界値 (1996 年現在)
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生物学的指標 |
BEI1 |
BAT2 |
HBBL3 |
BLV4 |
ACHE阻害剤 |
血中の痛み |
視聴者の38%が |
視聴者の38%が |
70%、 |
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DNOC |
血液中のDNOC |
20mg/l、 |
|||
リンデン |
血中のリンデン |
0.02mg /リットル |
0.02mg /リットル |
||
パラチオン |
尿中のPNP |
0.5mg /リットル |
0.5mg /リットル |
||
ペンタクロロフェノール(PCP) |
尿中のPCP 血漿中のPCP |
2 mg / Lの 5 mg / Lの |
0.3mg /リットル 1 mg / Lの |
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ディルドリン/オルドリン |
血液中のディルドリン |
100 mg / Lの |
|||
エンドリン |
尿中の抗12-ヒドロキシエンドリン |
130 mg / Lの |
|||
DDT |
血清中の DDT および DDE |
250 mg / Lの |
|||
クマリン |
血漿中のプロトロンビン時間 血漿中のプロトロンビン濃度 |
ベースラインを 10% 上回る ベースラインの 60% |
|||
MCPA |
尿中のMCPA |
0.5 mg / Lの |
|||
2,4-D |
尿中の 2,4-D |
0.5 mg / Lの |
1 生物学的曝露指数 (BEI) は、米国政府産業衛生士会議 (ACGIH 1995) によって推奨されています。
2 生物学的許容値 (BAT) は、作業場における化合物の健康被害調査のためのドイツ委員会によって推奨されています (DFG 1992)。
3 健康に基づく生物学的限界 (HBBL) は、WHO 研究グループによって推奨されています (WHO 1982a)。
4 生物学的限界値 (BLV) は、国際労働衛生委員会の農薬に関する科学委員会の研究グループによって提案されています (Tordoir et al. 1994)。 この値を超える場合は、労働条件の評価が求められます。
この分野は急速に発展しており、これらの物質への暴露を評価するために生物学的指標を使用することの非常に重要性を考えると、新しいテストが継続的に開発され、検証されます。
疫学
疫学は、予防医学の基礎となる科学であると同時に、公衆衛生政策プロセスに情報を提供する科学でもあると認識されています。 疫学の運用上の定義がいくつか提案されています。 最も単純なのは、疫学とは、人間や動物集団における病気やその他の健康関連の特徴の発生に関する研究であるということです。 疫学者は病気の頻度だけでなく、頻度が人々のグループ間で異なるかどうかを研究します。 すなわち、彼らは曝露と病気の間の因果関係を研究します。 病気はランダムに発生するわけではありません。 それらには回避可能な原因があり、多くの場合人為的な原因があります。 このように、原因が分かれば多くの病気を防ぐことができます。 疫学の方法は、多くの原因となる要因を特定するために重要であり、その結果、病気、怪我、早死を防ぐために設計された健康政策につながっています。
疫学の役割とは何か、また、疫学の定義と概念を労働衛生に適用する場合の長所と短所は何か? この章では、これらの問題と、疫学的手法を使用して職業上の健康被害を調査する方法について説明します。 この記事では、この章の後続の記事で見られるアイデアを紹介します。
職業疫学
職業疫学は、集団における疾病および傷害の頻度および分布に対する職場曝露の影響の研究として定義されています。 したがって、それは疫学と職業上の健康の両方に関連する曝露指向の分野です (Checkoway et al. 1989)。 そのため、一般的な疫学で採用されている方法と同様の方法を使用しています。
職業疫学の主な目的は、職場での曝露が健康に及ぼす影響を特定することによる予防です。 これは、職業疫学が予防に重点を置いていることを強調しています。 実際、労働安全衛生の分野におけるすべての研究は、予防目的に役立つべきです。 したがって、疫学的知識は容易に実装可能であり、実装可能である必要があります。 公衆衛生上の利益は常に疫学研究の主要な関心事であるべきですが、既得権益が影響力を行使する可能性があり、研究の策定、実施、および/または解釈においてそのような影響を最小限に抑えるように注意を払う必要があります (Soskolne 1985; Soskolne 1989)。
職業疫学の XNUMX 番目の目的は、特定の設定からの結果を使用して、人口全体の危険を軽減または排除することです。 したがって、職場での曝露の健康への影響に関する情報を提供することとは別に、職業疫学研究の結果は、同じ曝露に関連するリスクの推定においても役割を果たしますが、一般の人々が一般的に経験するレベルは低くなります. 産業プロセスや製品からの環境汚染は、通常、職場で経験するよりも低いレベルの曝露になります。
職業疫学の適用レベルは次のとおりです。
職業被ばくが病気、怪我、早死にの原因となる可能性があることは、ずっと前に特定されており、疫学の歴史の一部です。 産業医学の創始者であり、特定可能な自然外的要因に健康が依存するというヒポクラテスの伝統を復活させ、追加した最初の人物の 1700 人であるベルナルディーノ ラマツィーニに言及する必要があります。 1705 年に、彼は「De Morbis Artificum Diatriba」(Ramazzini 1995; Saracci XNUMX) に次のように書いています。
医師は患者に多くの質問をしなければなりません。 ヒポクラテスの状態 デ・アフェクショニバス:「病気の人に面と向かったとき、彼が何に苦しんでいるのか、何の理由で、何日間、何を食べ、排便はどうなっているのかを尋ねるべきです。 これらすべての質問に、「彼はどのような仕事をしているのですか?」という質問を追加する必要があります。」
臨床観察と病気の発生を取り巻く状況への注意のこの再覚醒により、ラマツィーニは、後に産業医や疫学者によって研究された多くの職業病を特定し、説明するようになりました.
このアプローチを使用して、Pott は 1775 年 (Pott 1775) に癌と職業 (Clayson 1962) の関係の可能性を最初に報告しました。 煙突掃除人の陰嚢がんに関する彼の観察は、この病気の説明から始まり、次のように続きました。
これらの人々の運命は非常に厳しいように思われます。幼い頃、彼らは非常に残忍に扱われることが最も多く、寒さと飢えでほとんど飢えています。 彼らは狭く、時には熱い煙突に押し上げられ、そこで傷つき、火傷を負い、窒息しそうになります。 そして思春期になると、非常に厄介で痛みを伴い、致命的な病気にかかりやすくなります。
この最後の状況については、一般に知られるようにするのに十分な注意が払われていなかったかもしれませんが、疑いの余地はありません。 他の人は同じ部分のがんにかかっています。 リードワーカー、ポワトゥー疝痛、およびその結果としての麻痺以外にも、他の人も同様です。 しかし、それにもかかわらず、それは彼らが特にかかりやすい病気です。 陰嚢と睾丸の癌への煙突掃除人もそうです。
これらの人々の病気は、陰嚢のひだに煤が溜まっていることに由来するようであり、最初は習慣による病気ではないように思われます...しかし、ここでの被験者は若く、少なくとも一般的に健康です.初めに; 彼らの職業によって彼らにもたらされた病気であり、おそらく局所的です。 最後の状況は、常に同じ部分をつかむことからかなり推測できると思います。 これらすべてが、(最初は)年配の男性に現れる癌とは非常に異なるケースになります。
職業がんに関するこの最初の説明は、依然として明快さのモデルとして残っています。 病気の性質、関連する職業、推定される原因物質はすべて明確に定義されています。 主張を立証するための定量的データは与えられていないが、煙突掃除人の間で陰嚢癌の発生率が増加することが指摘されている.
Ayrton-Paris が 1822 年 (Ayrton-Paris 1822) にコーンウォールの銅と錫の製錬所で陰嚢癌が頻繁に発生していることに気づき、ヒ素の煙が原因物質である可能性があると推測するまで、さらに 1874 年が経過した。 フォン フォルクマンは 1876 年にザクセン州のパラフィン労働者の皮膚腫瘍を報告し、その直後の 1874 年にベルはシェール オイルが皮膚癌の原因であると示唆した (Von Volkmann 1876; Bell 1962)。 その後、癌の職業的起源の報告が比較的頻繁になった(Clayson XNUMX)。
職業病の初期の観察の中には、シュネーベルク鉱山労働者の肺がんの発生増加があった (Harting and Hesse 1879)。 1879 年の最初の観察から 1994 世紀以上が経過した今でも、シュネーベルクでの肺がんの流行が依然として大きな公衆衛生上の問題であることを最近の事例研究が示していることは注目に値します (そして悲劇的です)。数値化するためにさえ、それは産業医学の歴史の中に存在していました。 たとえば、Axelson (1843) が指摘しているように、WA Guy は 1979 年に活版印刷機の「肺消費」を研究し、印刷工よりも作曲者のリスクが高いことを発見しました。 これは、ケースコントロールアプローチに似たデザインを適用することによって行われました (Lilienfeld and Lilienfeld 1950)。 それにもかかわらず、現代の職業疫学とその方法論が発展し始めたのは、おそらく1954年代初頭までではなかった. この発展を示す主な貢献は、染料労働者の膀胱癌 (Case and Hosker 1952) とガス労働者の肺癌 (Doll XNUMX) に関する研究でした。
職業疫学の問題
この章の記事では、疫学調査の哲学とツールの両方を紹介します。 彼らは、労働者の暴露経験と、これらの集団で発生する病気の評価に焦点を当てています。 この章では、有害物質への曝露から病気の発症までの経路における因果関係の可能性について、有効な結論を引き出す際の問題について取り上げます。
個人のワークライフ曝露経験の確認は、職業疫学の中核を構成します。 疫学研究の有益性は、第一に、利用可能な暴露データの質と範囲に依存します。 第二に、職業疫学者が懸念する健康への影響 (または疾病) は、明確に定義されアクセス可能な労働者グループの間で正確に決定できなければなりません。 最後に、対象疾患に対するその他の潜在的な影響に関するデータを疫学者が利用できるようにし、研究から確立された職業被ばくの影響を職業被ばくに帰することができるようにする必要があります。 それ自体が 問題の病気の他の既知の原因ではなく。 たとえば、肺がんの原因と疑われる化学物質を扱う労働者のグループでは、肺がんのさらなる原因となる喫煙歴がある労働者もいます。 後者の状況では、職業疫学者は、作業中の労働者グループにおける肺がんのリスクの増加の原因となっている暴露 (または、化学物質またはタバコ、または実際にはその XNUMX つの組み合わせ) がどの暴露に関係しているかを判断しなければなりません。研究した。
ばく露評価
研究が労働者が特定の業界で雇用されていたという事実のみにアクセスできる場合、そのような研究の結果は、健康への影響をその業界のみに関連付けることができます。 同様に、被ばくに関する知識が作業員の職業について存在する場合、職業に関する限り、直接結論を導き出すことができます。 化学物質への曝露に関する間接的な推測は可能ですが、その信頼性は状況ごとに評価する必要があります。 ただし、調査で各労働者の部門や役職に関する情報にアクセスできる場合は、より細かいレベルの職場経験について結論を出すことができます。 疫学者が (産業衛生士と協力して) 人が使用する実際の物質に関する情報を知っている場合、これは、めったに入手できない線量測定がない場合に入手できる最高レベルの暴露情報となります。 さらに、そのような研究から得られた知見は、より安全な職場を作るために産業界により有用な情報を提供することができます。
疫学はこれまで、一種の「ブラックボックス」分野でした。なぜなら、中間の機構的段階を考慮せずに、曝露と病気の関係 (因果連鎖の両極端) を研究してきたからです。 このアプローチは、洗練されていないように見えますが、非常に有用です。実際、たとえば、人間のがんの既知の原因はすべて、疫学のツールを使用して発見されています。
疫学的方法は入手可能な記録に基づいています。 これにより、疫学研究の実施とその結果の解釈が比較的簡単になります。
しかし、疫学者はより複雑な問題に直面しており、暴露評価に対するより大雑把なアプローチの限界が近年明らかになってきました。 私たちの考察を職業がんの疫学に限定すると、最もよく知られている危険因子は、過去の高レベルの曝露のために発見されています。 各ジョブの限られた数の露出。 暴露された労働者の大集団。 また、「代理」情報と化学物質への暴露との明確な対応 (靴職人とベンゼン、造船所とアスベストなど)。 現在、状況は大きく異なります。西側諸国では曝露レベルがかなり低くなっています(この条件は常に強調されるべきです)。 労働者は、同じ職種で多くの異なる化学物質や混合物にさらされている (例: 農業労働者)。 暴露された労働者の均一な集団を見つけるのはより困難であり、通常は数が少ない。 そして、「代理」情報と実際の暴露との対応は次第に弱くなっていきます。 これに関連して、疫学のツールは、曝露の誤分類により感度が低下しています。
さらに、疫学は、ほとんどのコホート研究で死亡などの「ハード」なエンドポイントに依存してきました。 しかし、労働者は、職業暴露の潜在的な健康への影響が研究されている場合、「死体数」とは異なるものを見たいと思うかもしれません. したがって、曝露と早期対応の両方のより直接的な指標を使用することには、いくつかの利点があります。 生物学的マーカーはツールにすぎないかもしれません。
生物学的マーカー
血液検査や肝機能検査における鉛レベルなどの生物学的マーカーの使用は、職業疫学では新しいことではありません。 しかし、疫学研究における分子技術の利用により、標的臓器への曝露の評価、感受性の決定、および早期疾患の確立のためのバイオマーカーの使用が可能になりました。
職業疫学の文脈におけるバイオマーカーの潜在的な用途は次のとおりです。
これらの使用について科学界で大きな熱意が生じていますが、前述のように、これらの新しい「分子ツール」の使用の方法論的な複雑さは、過度の楽観主義に注意するのに役立つはずです. 化学物質曝露のバイオマーカー (DNA 付加物など) にはいくつかの欠点があります。
方法論的な欠点よりもさらに重要なのは、分子技術によって、外因性環境でのリスクの特定から、リスクの高い個人の特定、そして表現型、付加負荷、および獲得された突然変異を測定することによる個別化されたリスク評価の作成に焦点を移す可能性があるという考慮事項です。 これは、McMichael が指摘したように、私たちの焦点を公衆衛生疫学ではなく、臨床評価の形式に向けることになります。 個人に焦点を当てることは、危険性の少ない環境を作るという重要な公衆衛生の目標から私たちをそらす可能性があります (McMichael 1994)。
バイオマーカーの使用に関して、さらに XNUMX つの重要な問題が浮上しています。
最後に、有害物質(特に発がん物質)の代謝の活性化または不活性化は、人間の集団でかなり異なり、部分的に遺伝的に決定されるという証拠が蓄積されています. さらに、発がん性物質に対する感受性の個人差は、職業的および環境的曝露レベルが低い場合に特に重要である可能性があります (Vineis et al. 1994)。 このような調査結果は、リスク評価プロセスを最も影響を受けやすいものに集中させる規制上の決定に強く影響する可能性があります (Vineis and Martone 1995)。
研究デザインと妥当性
Hernberg の疫学的研究デザインとその産業医学への応用に関する記事は、「研究基盤」の概念に集中しています。これは、集団の罹患率の経験 (ある程度の曝露に関連して) を経時的に追跡したものとして定義されています。 このように、研究のベースは集団(すなわち、人々のグループ)だけでなく、一定期間におけるこの集団の疾病発生の経験でもある(Miettinen 1985, Hernberg 1992)。 この研究ベースの統一概念が採用される場合、異なる研究デザイン (例えば、ケースコントロールとコホートのデザイン) は、同じ研究から曝露と疾患の両方に関する情報を「収集」するための単に異なる方法であることを認識することが重要です。ベース; それらはまったく異なるアプローチではありません。
Sasco による研究デザインの妥当性に関する記事では、交絡の定義と重要性が取り上げられています。 調査研究者は、職業研究における交絡の可能性を常に考慮しなければならず、潜在的に交絡変数の特定が研究の設計と分析の不可欠な部分であることを十分に強調することはできません. 職業疫学では、交絡の XNUMX つの側面に対処する必要があります。
危険にさらされている年齢、暦期間、雇用からの時間、最初の曝露からの時間、曝露期間、および分析段階でのそれらの治療などの時間および時間に関連する変数は、職業疫学における最も複雑な方法論的問題の 1992 つです。 それらはこの章ではカバーされていませんが、1992 つの関連する最近の方法論的参考文献が記されています (Pearce XNUMX; Robins et al. XNUMX)。
統計
Biggeri と Braga による統計に関する記事、およびこの章のタイトルは、統計手法を疫学研究から切り離すことはできないことを示しています。 これは、(a) 統計を正しく理解することで、調査を適切に設計するための貴重な洞察が得られる可能性があり、(b) 統計と疫学は共通の遺産を共有しており、疫学の定量的基礎全体が確率の概念に基づいているためです ( Clayton 1992; Clayton and Hills 1993)。 以降の記事の多くでは、確率論的議論と適切な研究デザインを使用して、経験的証拠と仮定された因果関係の証明が評価されています。 たとえば、金利や相対リスクなどのリスク尺度の推定に重点が置かれ、確率の統計的検定を実行する代わりに、これらの推定に関する信頼区間の構築に重点が置かれます (Poole 1987; Gardner and Altman 1989; Greenland 1990 )。 二項分布を使用した統計的推論について簡単に紹介します。 統計は、科学的推論に付随するものでなければなりません。 しかし、適切に設計され、実施された研究がなければ、それは価値がありません。 統計学者と疫学者は、どの方法を選択するかによって、何をどの程度観察するかが決まることを認識しています。 したがって、有効な観察結果を得るためには、設計オプションを慎重に選択することが基本的に重要です。
倫理
Vineis による最後の記事は、疫学研究における倫理的問題に取り組んでいます。 この導入部で言及するポイントは、定義上、予防措置を意味する分野としての疫学に言及しています。 労働者および一般の人々の保護に関する特定の倫理的側面には、次の認識が必要です。
職業疫学研修
多様なバックグラウンドを持つ人々は、職業疫学の専門分野への道を見つけることができます。 医学、看護、統計は、この分野を専門とする人々の間で見られる可能性が高いバックグラウンドの一部です。 北米では、訓練を受けた疫学者の約半数が科学のバックグラウンドを持っており、残りの半数は医学博士の道を進んでいます。 北米以外の国では、職業疫学のほとんどの専門家が医学博士の地位を獲得しています。 北米では、医療訓練を受けた人は「内容の専門家」と見なされる傾向があり、科学の訓練を受けた人は「方法論の専門家」と見なされる傾向があります。 コンテンツの専門家が方法論の専門家と協力して、可能な限り最良の研究を設計および実施することは、多くの場合有利です。
職業疫学の専門分野に必要な疫学的手法、統計、コンピューターの知識だけでなく、毒物学、産業衛生、疾病登録の知識も必要です (Merletti and Comba 1992)。 大規模な研究では疾病登録とのリンクが必要になる場合があるため、人口データの情報源に関する知識は役に立ちます。 労働や企業組織に関する知識も重要です。 修士レベルの論文と博士レベルのトレーニングの論文は、労働者の間で大規模な記録ベースおよびインタビューベースの研究を実施するために必要な知識を学生に提供します。
職業に起因する疾病の割合
暴露された労働者のグループまたは一般集団のいずれかにおける職業暴露に起因する疾病の割合は、本書の別の部分で、少なくともがんに関してカバーされています。 百科事典. ここで、推定値が計算される場合、それは特定の疾患 (および癌の場合は特定の部位)、特定の期間、および特定の地理的領域に対するものであることを覚えておく必要があります。 さらに、被ばくした人の割合と被ばくの程度の正確な測定値に基づいている必要があります。 これは、職業に起因する疾患の割合が、特定の集団では非常に低いかゼロである場合から、工業地域に位置する他の集団では非常に高い場合まで、さまざまである可能性があることを意味します。およびSimonato 40)。 適切に設計された疫学研究の詳細なレビューに基づいていない推定は、せいぜい十分な情報に基づいた推測と見なすことができ、価値は限られています。
危険産業の譲渡
ほとんどの疫学研究は先進国で実施されており、既知の職業上の危険の規制と管理により、過去数十年にわたって病気のリスクが低下しています。 しかし同時に、危険産業の大規模な発展途上国への移転があった (Jeyaratnam 1994)。 以前は米国やヨーロッパで禁止されていた化学物質が、現在では発展途上国で生産されています。 例えば、アスベスト粉砕は米国からメキシコに、ベンジジン生産はヨーロッパ諸国から旧ユーゴスラビアと韓国に移管された(Simonato 1986; LaDou 1991; Pearce et al. 1994)。
発展途上国における職業上のリスクと労働条件のレベルの間接的な兆候は、これらの国々のいくつかで起こっている急性中毒の流行です。 ある評価によれば、世界中で毎年約 20,000 人が急性殺虫剤中毒で死亡していますが、これはかなり過小評価されている可能性があります (Kogevinas et al. 1994)。 急性殺虫剤中毒による死亡者の 99% は、世界の農薬の 20% しか使用されていない発展途上国で発生していると推定されています (Kogevinas et al. 1994)。 つまり、疫学的研究が職業上の危険の減少を示しているように見えたとしても、これは単に、この研究のほとんどが先進国で行われているという事実によるものかもしれません. 職業上の危険は単に発展途上国に移され、全世界の職業被ばく負荷が増加した可能性があります (Vineis et al. 1995)。
獣医疫学
明らかな理由から、獣医疫学は労働衛生と職業疫学に直接関連していません。 それにもかかわらず、病気の環境的および職業的原因の手がかりは、いくつかの理由で動物の疫学的研究から得られる可能性があります。
獣医師は獣医学における疫学的革命について語り (Schwabe 1993)、この分野に関する教科書が登場した (Thrusfield 1986; Martin et al. 1987)。 確かに、環境および職業上の危険の手がかりは、人間と動物の疫学者の共同の努力から得られました。 とりわけ、ヒツジおよびイヌにおけるフェノキシ除草剤の影響 (Newell et al. 1984; Hayes et al. 1990)、磁場の影響 (Reif et al. 1995)、およびイヌにおけるアスベスト様化合物で汚染された殺虫剤 (特にノミの調剤) の影響。 (Glickman et al. 1983) は注目に値する貢献です。
参加型研究、結果の伝達と予防
労働衛生の分野における多くの疫学研究は、労働者自身の経験と関心から開始されていることを認識することが重要です (Olsen et al. 1991)。 多くの場合、過去に被曝した、および/または現在被曝している労働者は、研究によって確認されるずっと前に、何かがおかしいと信じていました。 職業疫学は、労働者の経験を「理解」し、体系的な方法でデータを収集してグループ化し、労働者の不健康の職業的原因について推論できるようにする方法と考えることができます。 さらに、収集されたデータを解釈するのに最も適切な人物は、労働者自身、その代表者、および労働者の健康を担当する人々です。 したがって、彼らは常に職場で行われる調査に積極的に参加する必要があります。 彼らの直接的な関与だけが、研究者が去った後も職場が安全であることを保証します。 あらゆる研究の目的は、結果を病気や障害の予防に利用することであり、これが成功するかどうかは、被ばく者が研究結果の入手と解釈に確実に参加できるようにすることに大きく依存します。 労働者が職場での暴露によって引き起こされた損害の補償を求める際の訴訟プロセスにおける研究結果の役割と使用は、この章の範囲を超えています。 これに関するいくつかの洞察については、読者は他の場所を参照してください (Soskolne、Lilienfeld、および Black 1994)。
職業疫学研究の実施を確保するための参加型アプローチは、研究イニシアチブの開始から完了までを監督するために設立された運営委員会の形で、いくつかの場所で標準的な慣行になっています。 これらの委員会は、労働、科学、管理、および/または政府を含む、その構造において複数に分かれています。 研究プロセスにおけるすべての利害関係者グループの代表者との結果のコミュニケーションは、彼らの信頼性の向上によってより効果的に行われます。選挙区。 このようにして、最大レベルの効果的な予防が可能になります。
労働衛生研究におけるこれらおよびその他の参加型アプローチは、被ばく関連の問題を経験したり、影響を受けたりする人々の関与を得て実施されます。 これは、すべての疫学研究でより一般的に見られるはずです (Laurell et al. 1992)。 疫学研究では分析の目的がリスクの大きさと分布の推定であるのに対し、参加型研究ではリスクの予防可能性も目的であることを覚えておくことは重要です (Loewenson and Biocca 1995)。 この疫学と効果的な予防の補完性は、このメッセージの一部です。 百科事典 そしてこの章の。
公衆衛生関連の維持
疫学的方法論、データ分析、および暴露評価と測定 (新しい分子生物学的手法など) の新しい開発は歓迎され、重要ですが、集団ではなく個人に焦点を当てた還元主義的アプローチにも貢献する可能性があります。 次のように言われています。
…疫学は、集団における病気の原因を理解するための学際的なアプローチの一部として機能することをほとんどやめ、個人の暴露と病気の関連を測定するための一連の一般的な方法になった.…現在、社会的、経済的、文化的、歴史的、政治的、およびその他の人口要因が病気の主な原因です。…疫学は公衆衛生に再統合されなければならず、人口の視点を再発見しなければなりません(Pearce 1996)。
職業疫学者と環境疫学者は、新しい疫学的方法とこれらの方法のアプリケーションを開発するだけでなく、これらの方法が常に適切な集団の視点に統合されるようにする上でも重要な役割を果たします。
この記事は、労働安全衛生百科事典の第 3 版に基づいています。
人体測定学は、自然人類学の基本的な分野です。 量的な側面を表しています。 理論と実践の幅広いシステムは、さまざまな応用分野の目的を関連付けるための方法と変数を定義することに専念しています。 労働衛生、安全、および人間工学の分野では、人体測定システムは主に体格、組成および体質、および職場の寸法、機械、産業環境、および衣服に対する人体の相互関係の寸法に関係しています。
人体測定変数
人体測定変数は、測定単位として定義、標準化、および参照できる身体の測定可能な特性です。 線形変数は、通常、身体まで正確に追跡できるランドマークによって定義されます。 ランドマークには一般に XNUMX つのタイプがあります。皮膚を通して骨隆起を感じることで検出およびトレースできる骨格解剖学的ランドマークと、キャリパーの枝を使用して最大距離または最小距離として単純に検出される仮想ランドマークです。
人体測定変数には、遺伝的要素と環境要素の両方があり、個人および集団の変動性を定義するために使用できます。 変数の選択は、特定の研究目的に関連し、同じ分野の他の研究と標準化されている必要があります。これは、文献に記載されている変数の数が非常に多く、人体については 2,200 まで記述されているためです。
人体測定変数は主に 線形 高さ、対象者が標準化された姿勢で立っているか座っているランドマークからの距離などの測定値。 直径、両側のランドマーク間の距離など。 長さ、XNUMX つの異なるランドマーク間の距離など。 湾曲対策、つまり、XNUMX つのランドマーク間の体表面上の距離などの弧。 と 胴回り一般に、少なくとも XNUMX つのランドマークまたは定義された高さに配置された、体表面上の閉じた全周測定など。
他の変数には、特別な方法と手段が必要になる場合があります。 たとえば、皮下脂肪の厚さは、特殊な定圧キャリパーによって測定されます。 体積は、計算または水中への浸漬によって測定されます。 体表面の特性に関する完全な情報を得るために、生物立体計測技術を使用して、表面点のコンピュータ マトリックスをプロットすることができます。
インストゥルメンツ
自動化されたデータ収集を目的として、洗練された人体計測機器が記述され、使用されてきましたが、基本的な人体計測機器は非常に単純で使いやすいものです。 ランドマークの誤解や被験者の姿勢の誤りに起因する一般的なエラーを避けるために、細心の注意を払う必要があります。
標準的な人体計測機器は人体計です。長さ 2 メートルの剛体の棒で、カウンター リーディング スケールが XNUMX つあり、床や座席からの目印の高さなどの垂直方向の身体寸法と、直径などの横方向の寸法を測定できます。
通常、ロッドは 3 つまたは 4 つのセクションに分割でき、互いに適合します。 直線または曲線の爪を備えたスライド ブランチを使用すると、床からの距離を高さで測定したり、固定ブランチから直径を測定したりできます。 より精巧な人体計には、高さと直径の単一の目盛りがあり、目盛りの誤差を避けるか、デジタルの機械的または電子的な読み取り装置が取り付けられています (図 1)。
スタディオメーターは固定された人体計であり、通常は身長のみに使用され、体重計と関連付けられることがよくあります。
横方向の直径については、一連のキャリパーを使用できます。600 mm までの測定用の骨盤計と 300 mm までのセファロメーターです。 後者は、スライディング コンパスと一緒に使用すると、頭の測定に特に適しています (図 2)。
フットボードは足を測定するために使用され、ヘッドボードは「フランクフォート平面」( ポリオン および 軌道 手はキャリパー、または XNUMX つのスライド式定規で構成された特別な装置で測定できます。
皮下脂肪の厚さは、一般的に 9.81 x 10 の圧力で一定圧力の皮下脂肪キャリパーで測定されます。4 Pa (10 mm の面積に 1 g の重りがかかる圧力2).
円弧と胴回りには、平らな部分を持つ細くて柔軟なスチール テープが使用されます。 自動矯正スチールテープは避ける必要があります。
変数のシステム
人体測定変数のシステムは、いくつかの特定の問題を解決するための身体測定の一貫したセットです。
人間工学と安全性の分野では、主な問題は、機器と作業スペースを人間に適合させ、衣服を適切なサイズに調整することです。
機器とワークスペースは、主にランドマークの高さと直径から簡単に計算できる手足と体のセグメントの線形測定を必要としますが、サイズの調整は主に弧、胴回り、柔軟なテープの長さに基づいています。 両方のシステムは、必要に応じて組み合わせることができます。
いずれにせよ、測定ごとに正確な空間参照が絶対に必要です。 したがって、ランドマークは高さと直径によってリンクされている必要があり、すべての円弧または胴回りには定義済みのランドマーク参照が必要です。 高さと勾配を示す必要があります。
特定の調査では、変数の数を最小限に制限して、被験者とオペレーターに過度のストレスを与えないようにする必要があります。
ワークスペースの変数の基本セットは、33 の測定変数 (図 3) に加えて、単純な計算によって導出された 20 に削減されました。 汎用軍事調査では、Hertzberg と共同研究者は 146 個の変数を使用します。 衣服および一般的な生物学的目的については、イタリアのファッション委員会 (エンテ イタリアーノ デッラ モーダ) は、32 個の汎用変数と 28 個の技術変数のセットを使用します。 衣服のコントロール ボディ寸法のドイツ基準 (DIN 61 516) には、12 の変数が含まれています。 人体測定に関する国際標準化機構 (ISO) の推奨事項には、36 の変数の主要なリストが含まれています (表 1 を参照)。 ILO によって公開された国際人体測定データ表には、世界の 19 の異なる地域の人口の 20 の身体寸法が記載されています (Jürgens、Aune、および Pieper 1990)。
1.1 前方へのリーチ (被験者が壁に直立した状態でハンド グリップを握る)
1.2 身長(床から頭頂までの垂直距離)
1.3 目の高さ(床から目尻まで)
1.4 肩の高さ (床から肩峰まで)
1.5 肘の高さ (床から肘の放射状のくぼみまで)
1.6 股の高さ(床から恥骨まで)
1.7 指先の高さ(床から拳の握り軸まで)
1.8 肩幅(肩峰径)
1.9 腰幅、立位 (腰の最大距離)
2.1 座高(座面から頭頂まで)
2.2 座った時の目の高さ(座から目頭まで)
2.3 肩の高さ、座位(座から肩峰まで)
2.4 座った状態の肘の高さ (座面から曲がった肘の最下点まで)
2.5 ひざの高さ(フットレストから太ももの上面まで)
2.6 下腿長(座面の高さ)
2.7 前腕と手の長さ(曲げた肘の後ろからグリップ軸まで)
2.8 体の深さ、座る(座面の深さ)
2.9 臀部から膝までの長さ (膝頭から臀部の最後部まで)
2.10 肘間幅(肘の側面間の距離)
2.11 腰幅、座位(座幅)
3.1 人差し指の幅、近位 (内側指骨と近位指骨の間の関節)
3.2 人差し指の幅、遠位 (遠位指骨と内側指骨の間の関節)
3.3 人差し指の長さ
3.4 手の長さ(中指の先から茎状突起まで)
3.5 手幅(中手骨)
3.6 手首周り
4.1 足幅
4.2 足の長さ
5.1 熱周長(眉間)
5.2 矢状弧(眉間から陰茎まで)
5.3 頭の長さ(眉間から後頭蓋まで)
5.4 頭幅(耳の上の最大)
5.5 Bitragion アーク (耳の間の頭上)
6.1 胴囲(臍の位置)
6.2 脛骨の高さ (床から脛骨関節窩の前内側縁の最高点まで)
6.3 頸椎の高さ(第 7 頸椎の棘突起の先端まで)の座位。
出典: ISO/DP 7250 1980 から適応)。
精度と誤差
生体の寸法精度は確率論的に考慮する必要があります。なぜなら、人体は静的構造と動的構造の両方で非常に予測不可能だからです。
一人の個人でも、筋肉質と肥満が成長または変化する可能性があります。 老化、病気または事故の結果として骨格変化を受ける; または行動や姿勢を修正します。 さまざまな主題は、一般的な寸法だけでなく、比率によっても異なります。 背の高い被写体は、背の低い被写体を単に拡大したものではありません。 体質型と体型は、おそらく一般的な寸法よりも大きく異なります。
マネキン、特にフィッティング トライアル用の標準的な 5、50、95 パーセンタイルを表すマネキンの使用は、体のプロポーションのバリエーションが考慮されていない場合、非常に誤解を招く可能性があります。
エラーは、ランドマークの誤解や機器の誤った使用 (個人的なエラー)、不正確または不正確な機器 (機器のエラー)、または被験者の姿勢の変化 (被験者のエラー - この後者は、文化的または言語的背景が異なる場合、コミュニケーションの困難が原因である可能性があります) に起因します。運営者とは対象が異なります)。
統計処理
人体計測データは、主に単変量 (平均、モード、パーセンタイル、ヒストグラム、分散分析など)、二変量 (相関、回帰)、および多変量 (多重相関と回帰、因子分析) を適用する推論方法の分野で、統計手順によって処理する必要があります。など)メソッド。 人間のタイプを分類するために、統計的アプリケーションに基づくさまざまなグラフィカルな手法が考案されています (アントロポメトログラム、モルフォソマトグラム)。
サンプリングと調査
人体測定データは全人口に対して収集することはできないため (特に人口が少ないというまれなケースを除いて)、通常はサンプリングが必要です。 基本的にランダムなサンプルは、人体測定調査の出発点であるべきです。 測定対象者の数を妥当なレベルに保つには、一般に、複数段階の層化サンプリングに頼る必要があります。 これにより、母集団をいくつかのクラスまたは階層に最も均一に細分化できます。
人口は、性別、年齢層、地理的領域、社会的変数、身体活動などによって細分化される場合があります。
調査フォームは、測定手順とデータ処理の両方を念頭に置いて設計する必要があります。 オペレーターの疲労とエラーの可能性を減らすために、測定手順の正確な人間工学的研究を行う必要があります。 このため、使用する器具に応じて変数をグループ化し、順番に並べて、オペレータが体を曲げる回数を減らす必要があります。
個人的なエラーの影響を減らすために、調査は XNUMX 人のオペレーターによって実行されるべきです。 複数のオペレーターを使用する必要がある場合は、測定の再現性を確保するためにトレーニングが必要です。
人口人体計測学
非常に批判されている「人種」の概念を無視しても、人間の集団は、個人のサイズとサイズの分布において非常にばらつきがあります。 一般に、人間集団は厳密にはメンデル型ではありません。 それらは通常、混合の結果です。 異なる起源と適応を持つXNUMXつ以上の個体群が、交配することなく同じ地域に一緒に住んでいることがあります. これは形質の理論的な分布を複雑にします。 人体測定の観点からは、性別は異なる集団です。 従業員の人口は、可能性のある適性選択または仕事の選択による自動選択の結果として、同じ地域の生物学的人口に正確に対応しない場合があります。
異なる地域からの集団は、異なる適応条件または生物学的および遺伝的構造の結果として異なる場合があります。
厳密なフィッティングが重要な場合は、無作為標本の調査が必要です。
フィッティング試験と規制
ワークスペースや機器を使用者に適応させることは、身体の大きさだけでなく、不快感への耐性や活動の性質、衣服、道具、環境条件などの変数にも依存する場合があります。 関連要因のチェックリスト、シミュレーター、および予想されるユーザー人口の体格の範囲を表すために選択された被験者のサンプルを使用した一連のフィッティング試験の組み合わせを使用できます。
目的は、すべての被験者の許容範囲を見つけることです。 範囲が重複する場合は、どの被験者の許容範囲外でもない、より狭い最終範囲を選択することができます。 オーバーラップがない場合は、構造を調整可能にするか、さまざまなサイズで提供する必要があります。 XNUMX つ以上の次元を調整できる場合、被験者は可能な調整のうちどれが自分に最も適しているかを判断できない場合があります。
特に不快な姿勢が疲労につながる場合、調整機能は複雑な問題になる可能性があります。 したがって、自分の人体測定特性についてほとんど、またはまったく知らないことが多いユーザーに、正確な指示を与える必要があります。 一般に、正確な設計により、調整の必要性が最小限に抑えられます。 いずれにせよ、関係するのは工学だけでなく人体測定学であることを常に念頭に置いておく必要があります。
動的人体測定学
適切な変数セットが選択されている場合、静的人体測定は動きに関する幅広い情報を提供する可能性があります。 それにもかかわらず、動きが複雑で産業環境との密接な適合が望ましい場合、ほとんどのユーザーと機械、および人間と車のインターフェースのように、姿勢と動きの正確な調査が必要です。 これは、リーチ ラインをトレースできる適切なモックアップを使用するか、写真によって行うことができます。 この場合、被写体の矢状面に配置された望遠レンズと人体測定ロッドを取り付けたカメラは、画像の歪みがほとんどない標準化された写真を可能にします。 被験者のアーティキュレーションに小さなラベルを付けると、動きを正確に追跡できます。
動きを研究するもう XNUMX つの方法は、関節を通過する一連の水平面と垂直面に従って、姿勢の変化を形式化することです。 繰り返しになりますが、コンピューター支援設計 (CAD) システムでコンピューター化された人体モデルを使用することは、人間工学に基づいた職場設計に動的人体測定を組み込むための実行可能な方法です。
機械毒性学は、化学的または物理的作用物質が生物とどのように相互作用して毒性を引き起こすかについての研究です。 物質の毒性のメカニズムに関する知識は、毒性を防止し、より望ましい化学物質を設計する能力を高めます。 それは過剰暴露時の治療の基礎を構成し、基本的な生物学的プロセスのさらなる理解を可能にすることがよくあります。 この目的のために 百科事典 ヒトの毒性を予測するために、動物に重点が置かれます。 毒物学のさまざまな分野には、機構、記述、規制、法医学、および環境毒物学が含まれます (Klaassen、Amdur、および Doull 1991)。 これらはすべて、毒性の基本的なメカニズムを理解することから得られます。
毒性のメカニズムを理解する理由
物質が毒性を引き起こすメカニズムを理解することは、毒物学のさまざまな分野をさまざまな方法で強化します。 機械的な理解は、政府の規制当局が法的拘束力のある人間への暴露の安全な制限を確立するのに役立ちます。 これは、毒物学者が汚染された場所の浄化または修復に関する一連の行動を推奨するのに役立ち、物質または混合物の物理的および化学的特性とともに、必要な保護具の程度を選択するために使用できます。 メカニズムの知識は、治療の基礎を形成したり、ヒトの病気を治療するための新薬を設計したりするのにも役立ちます。 法医毒物学者にとって、毒性のメカニズムは、化学的または物理的因子がどのように死または無力化を引き起こすかについての洞察をしばしば提供します.
毒性のメカニズムが理解されれば、記述的毒性学は関連する化学物質の毒性効果を予測するのに役立ちます。 ただし、メカニズムに関する情報が不足していても、医療専門家が人間の健康を保護することを思いとどまらせることはできないことを理解することが重要です。 動物実験と人間の経験に基づく慎重な決定は、安全な暴露レベルを確立するために使用されます。 伝統的に、安全域は、動物研究からの「有害影響なしレベル」または「最小有害影響レベル」(反復暴露計画を使用)を使用し、そのレベルを職業暴露の場合は 100 倍、または暴露の場合は 1,000 倍で割ることによって確立されました。その他の人間の環境曝露。 このプロセスの成功は、過去に適切な暴露限界が設定され、守られていた労働者の化学物質暴露に起因する健康への悪影響のいくつかの事例から明らかです。 さらに、人間の寿命は伸び続けており、生活の質も向上しています。 全体として、毒性データの使用は効果的な規制および自主管理につながっています。 毒性メカニズムの詳細な知識は、現在開発されている新しいリスク モデルの予測可能性を高め、継続的な改善につながります。
環境メカニズムの理解は複雑であり、生態系の崩壊と恒常性 (バランス) に関する知識が前提となります。 この記事では説明しませんが、生態系における有毒メカニズムとその最終的な結果についての理解を深めることは、科学者が都市廃棄物および産業廃棄物の取り扱いに関して賢明な決定を下すのに役立ちます。 廃棄物管理は研究の成長分野であり、今後も非常に重要であり続けるでしょう。
毒性のメカニズムを研究するための技術
機構研究の大部分は、動物での記述的な毒物学的研究またはヒトでの臨床観察から始まります。 理想的には、動物研究には、注意深い行動および臨床観察、体内の主要な生物学的システムの有害な機能の徴候についての血液および尿の要素の注意深い生化学的検査、および顕微鏡検査によるすべての器官系の死後評価が含まれます。 (OECD 試験ガイドライン、化学物質評価に関する EC 指令、米国 EPA 試験規則、日本の化学物質規制を参照)。 これは、死後検査を除いて、病院で XNUMX ~ XNUMX 日間にわたって行われる徹底的な人間の身体検査に似ています。
毒性のメカニズムを理解することは、観察の芸術と科学、さまざまな仮説を検証するための技術の選択における創造性、および因果関係への徴候と症状の革新的な統合です。 メカニズム研究は暴露から始まり、時間に関連した分布と体内の運命 (薬物動態) を追跡し、システムのあるレベルとある用量レベルで結果として生じる毒性効果を測定します。 さまざまな物質が、生物系のさまざまなレベルで作用して毒性を引き起こす可能性があります。
暴露
機構研究における暴露経路は、通常、ヒトへの暴露と同じです。 化学物質が血液に吸収されて全身に分布した後、全身への影響に加えて、暴露部位で局所的に影響が生じる可能性があるため、経路は重要です。 局所的な影響の単純だが説得力のある例は、硬い表面を洗浄するために設計された強酸または強アルカリ溶液を適用した後の皮膚の刺激と最終的な腐食です. 同様に、刺激性の蒸気や窒素酸化物やオゾンなどのガスにさらされた後、鼻や肺の内側を覆っている細胞に刺激や細胞死が生じる可能性があります。 (どちらも大気汚染またはスモッグの構成要素です)。 化学物質が皮膚、肺、または胃腸管を介して血液に吸収された後、臓器または組織における濃度は、体内の化学物質の薬物動態を決定する多くの要因によって制御されます。 体には、以下に示すように、さまざまな化学物質を活性化し、解毒する能力があります。
毒性における薬物動態の役割
薬物動態は、化学物質の吸収、分布、代謝 (体内の生化学的変化)、および体からの排出または排泄の時間関係を説明します。 毒性のメカニズムと比較して、これらの薬物動態変数は非常に重要であり、場合によっては毒性が発生するかどうかを決定します。 例えば、材料が十分に吸収されなければ、全身毒性(体内)は発生しません。 逆に、反応性の高い化学物質は、消化酵素または肝臓酵素によって迅速に (数秒または数分) 解毒されるため、毒性を引き起こす時間がない場合があります。 一部の多環式ハロゲン化物質および混合物、ならびに鉛などの特定の金属は、排泄が急速であれば重大な毒性を引き起こさない。 しかし、排泄は急速ではないため(年単位で測定されることもある)、十分に高いレベルまで蓄積すると毒性が決まる。 幸いなことに、ほとんどの化学物質は体内に長く留まることはありません。 無害な物質が蓄積しても、毒性は誘発されません。 体内からの排出と解毒の速度は、化学物質の半減期と呼ばれることが多く、これは化学物質の 50% が排泄されるか、無毒な形に変化する時間です。
しかし、化学物質が特定の細胞または器官に蓄積する場合、その器官での潜在的な毒性をさらに調査する理由になる可能性があります。 最近では、動物からヒトへの薬物動態変数を外挿する数学的モデルが開発されました。 これらの薬物動態モデルは、仮説を作成し、実験動物が人間にとって適切な表現であるかどうかをテストするのに非常に役立ちます。 このテーマについては、数多くの章とテキストが書かれています (Gehring et al. 1976; Reitz et al. 1987; Nolan et al. 1995)。 生理学的モデルの簡略化された例を図 1 に示します。
さまざまなレベルとシステムが悪影響を受ける可能性があります
毒性は、さまざまな生物学的レベルで説明できます。 傷害は、人全体(または動物)、臓器系、細胞または分子で評価できます。 臓器系には、免疫系、呼吸器系、心血管系、腎臓系、内分泌系、消化器系、筋骨格系、血液系、生殖系、および中枢神経系が含まれます。 いくつかの重要な器官には、肝臓、腎臓、肺、脳、皮膚、目、心臓、精巣または卵巣、およびその他の主要な器官が含まれます。 細胞/生化学的レベルでは、悪影響には、正常なタンパク質機能、内分泌受容体機能、代謝エネルギー阻害、または生体異物 (異物) 酵素阻害または誘導への干渉が含まれます。 分子レベルでの悪影響には、DNA-RNA 転写の正常な機能、特定の細胞質および核内受容体結合、遺伝子または遺伝子産物の変化が含まれます。 最終的に、主要な臓器系の機能障害は、その臓器内の特定の標的細胞の分子変化によって引き起こされる可能性があります。 しかし、メカニズムを因果関係の分子的起源までさかのぼることは必ずしも可能ではなく、また必要でもありません。 介入と治療は、分子標的を完全に理解していなくても設計できます。 ただし、毒性の特定のメカニズムに関する知識は、他の化学物質への外挿の予測値と精度を高めます。 図 2 は、正常な生理学的プロセスの干渉を検出できるさまざまなレベルを図式的に表したものです。 矢印は、個人への影響がトップダウン (暴露、薬物動態から系/臓器毒性) またはボトムアップ (分子変化、細胞/生化学的影響から系/臓器毒性) から決定できることを示しています。
毒性メカニズムの例
毒性のメカニズムは単純なものから非常に複雑なものまであります。 多くの場合、毒性の種類、毒性のメカニズム、および影響のレベルには違いがあり、副作用が単回の急性高用量 (偶発的な中毒など) によるものか、低用量によるものかに関連しています。反復ばく露(職業的または環境的ばく露による)。 古典的には、試験目的で、げっ歯類の胃に直接挿管するか、ガスまたは蒸気の雰囲気に XNUMX 時間から XNUMX 時間曝露することによって、急性の単回高用量を投与します。 暴露後 XNUMX 週間にわたって動物を観察し、主要な外部および内部器官の損傷を調べます。 反復投与試験は、数か月から数年に及びます。 げっ歯類の場合、XNUMX 年間は毒性と発がん性を評価するのに十分な慢性 (生涯) 試験と見なされますが、ヒト以外の霊長類では、反復投与毒性を評価するための亜慢性 (生涯未満) 試験と見なされるのは XNUMX 年間です。 曝露後、すべての組織、臓器、体液の完全な検査が行われ、悪影響が確認されます。
急性毒性メカニズム
以下の例は、死亡または重度の無力化につながる可能性のある高用量の急性影響に特有のものです。 ただし、場合によっては、介入によって一時的で完全に可逆的な影響が生じることがあります。 暴露の用量または重症度によって結果が決まります。
単純な窒息剤. 不活性ガスやその他の非反応性物質の毒性のメカニズムは、酸素欠乏 (無酸素症) です。 中枢神経系(CNS)の酸素欠乏を引き起こすこれらの化学物質は、 単純な窒息剤. 十分な酸素がない状態で窒素を含む閉鎖空間に入ると、脳内で酸素が即座に枯渇し、意識を失い、最終的には死に至ります。 極端な場合(酸素がゼロに近い場合)、数秒で意識を失うことがあります。 レスキューは、酸素化された環境への迅速な移動に依存します。 回復不能な脳損傷を伴う生存は、再生できないニューロンの死による救助の遅延から発生する可能性があります。
化学窒息剤. 一酸化炭素 (CO) は、ヘモグロビン (赤血球内) への結合について酸素と競合するため、エネルギー代謝のために組織から酸素を奪います。 細胞死が生じる可能性があります。 介入には、CO の発生源からの除去と酸素による処理が含まれます。 酸素の直接使用は、CO の毒性作用に基づいています。もう XNUMX つの強力な化学窒息剤はシアン化物です。 シアン化物イオンは、細胞の代謝とエネルギーのための酸素の利用を妨げます。 亜硝酸ナトリウムで処理すると、赤血球中のヘモグロビンがメトヘモグロビンに変化します。 メトヘモグロビンは、シアン化物の細胞標的よりもシアン化物イオンに対してより大きな結合親和性を持っています。 その結果、メトヘモグロビンはシアン化物に結合し、シアン化物を標的細胞から遠ざけます。 これが解毒療法の基礎となります。
中枢神経系 (CNS) 抑制剤. 急性毒性は、反応性がない、または反応性中間体に変換される溶媒などの多くの物質に対する鎮静または意識消失によって特徴付けられます。 鎮静/麻酔は、中枢神経系の細胞膜と溶媒との相互作用によるものであり、電気的および化学的シグナルを伝達する能力が損なわれるという仮説が立てられています。 鎮静は軽度の毒性のように見えるかもしれませんが、初期の麻酔薬の開発の基礎でした. 摂取または吸入によって十分な用量が投与されると、動物は呼吸停止により死亡する可能性があります。 麻酔による死亡が起こらない場合、このタイプの毒性は通常、対象が環境から取り除かれるか、化学物質が再分配または体内から除去されると、容易に元に戻すことができます。
皮膚への影響. 皮膚への悪影響は、遭遇した物質に応じて、刺激から腐食までさまざまです。 強酸および強アルカリ溶液は、生体組織との相性が悪く、腐食性があるため、化学火傷や瘢痕を引き起こす可能性があります。 瘢痕化は、再生を担う真皮の深部皮膚細胞の死によるものです。 濃度が低いと、皮膚の最初の層に刺激を与える可能性があります。
皮膚の別の特定の毒性メカニズムは、化学感作のメカニズムです。 例として、感作は、2,4-ジニトロクロロベンゼンが皮膚の天然タンパク質と結合し、免疫系が変化したタンパク質結合複合体を異物として認識するときに発生します。 この異物に反応して、免疫系は特殊な細胞を活性化し、発疹や皮膚炎を引き起こすメディエーター (サイトカイン) を放出して異物を排除します (「免疫毒性学」を参照)。 これはツタウルシにさらされたときの免疫系の反応と同じです。 免疫感作は特定の化学物質に非常に特異的であり、反応が誘発されるまでに少なくとも XNUMX 回の曝露が必要です。 最初の曝露は感作し (化学物質を認識するように細胞をセットアップします)、その後の曝露は免疫系の反応を引き起こします。 接触からの離脱とステロイド含有抗炎症クリームによる対症療法は、通常、感作された個人の治療に効果的です. 重度または難治性の症例では、プレドニゾンなどの全身作用性免疫抑制剤が局所治療と併用されます。
肺感作. 免疫感作反応はトルエン ジイソシアネート (TDI) によって誘発されますが、標的部位は肺です。 影響を受けやすい個人が TDI に過度にさらされると、肺水腫 (体液の蓄積)、気管支の収縮、および呼吸障害が引き起こされます。 これは深刻な状態であり、その後の曝露の可能性から個人を取り除く必要があります。 治療は主に対症療法です。 皮膚および肺の感作は、用量反応に従います。 職業被ばくの設定レベルを超えると、悪影響が生じる可能性があります。
目の効果. 眼の損傷は、外層の発赤(水泳プールの発赤)から角膜の白内障形成、虹彩(眼の着色部分)の損傷までさまざまです。 眼刺激性試験は、重大な傷害が発生しないと考えられる場合に実施されます。 皮膚の腐食を引き起こすメカニズムの多くは、目に損傷を与える可能性もあります。 強酸 (pH 2 未満) やアルカリ (pH 11.5 以上) などの皮膚を腐食する物質は、動物の目でテストされていません。これは、ほとんどが皮膚腐食を引き起こすメカニズムと同様のメカニズムにより、腐食や失明を引き起こすためです。 . さらに、洗剤や界面活性剤などの界面活性剤は、刺激から腐食まで、目の損傷を引き起こす可能性があります。 注意が必要な物質のグループは、正に帯電した (陽イオン性) 界面活性剤で、火傷、角膜の恒久的な混濁、および血管新生 (血管の形成) を引き起こす可能性があります。 別の化学物質であるジニトロフェノールには、白内障の形成に特有の効果があります。 これは、薬物動態学的分布特異性の例である、眼中のこの化学物質の濃度に関連しているようです。
上記のリストはすべてを網羅しているわけではありませんが、さまざまな急性毒性メカニズムについて読者に理解していただけるように設計されています。
亜慢性および慢性毒性メカニズム
XNUMX回の高用量で投与された場合、一部の化学物質は、低用量で繰り返し投与された場合と同じ毒性メカニズムを持たないが、依然として毒性がある. 単回高用量が投与されると、化学物質を解毒または排泄する人の能力を超える可能性が常にあり、これは、より低い反復用量が投与される場合とは異なる毒性反応につながる可能性があります. お酒がいい例です。 高用量のアルコールは一次中枢神経系への影響につながりますが、少量の反復用量は肝障害を引き起こします.
抗コリンエステラーゼ阻害. たとえば、ほとんどの有機リン系殺虫剤は、主に肝臓で代謝的に活性化されるまで、哺乳動物への毒性はほとんどありません。 有機リン酸塩の主な作用機序は、脳および末梢神経系におけるアセチルコリンエステラーゼ (AChE) の阻害です。 AChE は、神経伝達物質アセチルコリンの刺激を終結させる正常な酵素です。 長期間にわたる AChE のわずかな阻害は、悪影響とは関連していません。 高レベルの曝露では、このニューロン刺激を停止できなくなるため、コリン作動性神経系が過剰に刺激されます。 コリン作動性の過剰刺激は、最終的には呼吸停止を含む多くの症状を引き起こし、治療しなければ死に至ります。 主な治療法は、アセチルコリンの作用を遮断するアトロピンの投与と、阻害された AChE を再活性化する塩化プラリドキシムの投与です。 したがって、有機リン毒性の原因と治療の両方は、毒性の生化学的基礎を理解することによって対処されます。
代謝活性化. 四塩化炭素、クロロホルム、アセチルアミノフルオレン、ニトロソアミン、パラコートなどの多くの化学物質は、代謝的に活性化されて、フリーラジカルやその他の反応性中間体になり、正常な細胞機能を阻害および妨害します。 高レベルの暴露では、これは細胞死を引き起こします (「細胞損傷と細胞死」を参照)。 特定の相互作用と細胞標的は不明のままですが、肝臓、腎臓、肺など、これらの化学物質を活性化する能力を持つ臓器系はすべて、損傷の潜在的な標的です. 具体的には、器官内の特定の細胞は、これらの中間体を活性化または解毒する多かれ少なかれ能力を持ち、この能力は器官内の細胞内感受性を決定します。 代謝は、これらのタイプの変換、およびこれらの中間体の分布と排除を説明する薬物動態の理解が、これらの化学物質の作用メカニズムを認識する上で重要である理由の XNUMX つです。
がんのメカニズム. がんはさまざまな疾患であり、1980 年以降に開発された多くの分子生物学的手法により、特定の種類のがんについての理解が急速に深まっていますが、学ぶべきことはまだたくさんあります。 しかし、がんの発生は多段階のプロセスであり、重要な遺伝子がさまざまな種類のがんの鍵であることは明らかです。 これらの重要な遺伝子の多くにおける DNA の変化 (体細胞変異) は、感受性の増加または癌病変を引き起こす可能性があります (「遺伝毒性学」を参照)。 天然化学物質 (牛肉や魚などの調理済み食品に含まれる)、合成化学物質 (染料として使用されるベンジジンなど)、または物理的作用物質 (太陽からの紫外線、土壌からのラドン、医療処置または産業活動からのガンマ線) への曝露はすべて、体細胞遺伝子突然変異の一因。 しかし、保護的で恒常性を維持する天然および合成物質 (抗酸化物質など) と DNA 修復プロセスがあります。 正常な DNA 修復が欠如している色素性乾皮症などの遺伝病症候群は、太陽からの紫外線への暴露による皮膚がんへの感受性を劇的に高めるため、遺伝学ががんの重要な要因であることは明らかです。
生殖メカニズム. がんと同様に、生殖毒性および/または発生毒性の多くのメカニズムが知られていますが、学ぶべきことがたくさんあります。 特定のウイルス(風疹など)、細菌感染、薬剤(サリドマイドやビタミン A など)が発育に悪影響を及ぼすことが知られています。 最近、Carney (1991) によって概説された Khera (1994) の研究は、エチレングリコールの動物実験における異常な発達への影響が母親の代謝性酸性代謝産物に起因するという良い証拠を示しています。 これは、エチレングリコールがグリコール酸やシュウ酸などの酸性代謝物に代謝されるときに発生します。 その後の胎盤と胎児への影響は、この代謝中毒プロセスによるものと思われます。
まとめ
この記事の目的は、いくつかの既知の毒性メカニズムと将来の研究の必要性について展望を与えることです。 人間や環境の健康を守るために、機械的な知識が絶対に必要なわけではないことを理解することが重要です。 この知識は、毒性をより適切に予測および管理する専門家の能力を高めます。 特定のメカニズムを解明するために使用される実際の技術は、科学者の集合的な知識と、人間の健康に関する決定を下す人々の考え方に依存します.
曝露の評価は、疫学的調査を通じて職場の危険を特定するための重要なステップです。 ばく露評価プロセスは、一連の活動に細分することができます。 これらには以下が含まれます:
労働衛生研究は、ばく露の評価が不十分であるためにしばしば批判されます。 不備があると、ばく露の微分的または非微分的な誤分類、およびその後のばく露影響分析の偏りまたは精度の低下につながる可能性があります。 状況を改善するための努力は、最近のいくつかの国際会議とこのトピックに特化したテキストによって証明されています (ACGIH 1991; Armstrong et al. 1992; 疫学における職業被ばくのレトロスペクティブ評価に関する会議の議事録 1995)。 明らかに、技術開発は暴露評価を進めるための新しい機会を提供しています。 これらの開発には、分析機器の改良、薬物動態プロセスの理解の向上、曝露の新しいバイオマーカーの発見が含まれます。 職業上の健康研究は、特定のモニタリングが実施されていない過去の曝露情報に依存することが多いため、遡及的曝露評価の必要性により、これらの研究はさらに複雑になります。 しかし、評価のための改善された基準と、そのような評価の信頼性を確保するための基準は引き続き開発されています (Siemiatycki et al. 1986)。 もちろん、将来の曝露評価は、より容易に検証できます。
用語 暴露 個人と環境の境界における病原体の濃度を指します。 ばく露は通常、病原体が作業環境に存在することがわかっており、従業員がその病原体と接触することが合理的に予想される場合に推定されます。 ばく露は、8 時間の時間加重平均 (TWA) 濃度として表すことができます。これは、8 時間の作業シフトで平均化されたばく露強度の尺度です。 ピーク濃度は、15 分間などの短い時間で平均化された強度です。 累積ばく露は、平均強度と持続時間の積の尺度です (例えば、平均 8 時間 TWA 濃度にその平均濃度で働いた年数を掛けたもの)。 研究の性質と関心のある健康上の結果に応じて、ピーク、平均強度、累積または遅延曝露の評価が望ましい場合があります。
対照的に、 線量 単位時間あたりの薬剤の沈着または吸収を指します。 薬剤の投与量または XNUMX 日摂取量は、環境測定データを、他の要因の中でも、呼吸速度および皮膚浸透に関する標準的な仮定と組み合わせることによって推定することができます。 あるいは、バイオモニタリングデータに基づいて摂取量を推定することもできます。 線量は、理想的には、関心のある標的臓器で測定されます。
重要な暴露評価要因には以下が含まれます。
これらには、作業活動の身体レベルと個人の以前の健康状態が含まれます。 残留性または生物濃縮する傾向のある薬剤(例えば、特定の金属、放射性核種または安定な有機化合物)への曝露を評価する際には、特別な注意を払う必要があります。 これらの物質を使用すると、環境中の濃度が低いように見えても、体内の負荷が知らぬ間に増加する可能性があります。
状況は非常に複雑になる可能性がありますが、多くの場合、そうではありません。 確かに、職業上の危険を特定するための多くの貴重な貢献は、ばく露評価に対する常識的なアプローチを使用した研究からもたらされました。 ばく露の特定と分類に役立つ情報源には、次のものがあります。
個々のエクスポージャーをできるだけ詳細に分類することには、いくつかの利点があります。 明らかに、研究の有益性は、関連する被ばくが適切に記述されている範囲で強化されます。 第二に、交絡の可能性に十分に対処できるため、調査結果の信頼性が高まる可能性があります。 例えば、参照対象と曝露された個人は、曝露状況に関して異なりますが、関心のある疾患の他の測定および未測定の説明要因と比較して異なる場合もあります。 しかし、研究集団内で曝露勾配を確立できれば、同程度の交絡が曝露サブグループ内で持続する可能性は低くなり、したがって全体的な研究結果が強化されます。
仕事の露出マトリックス
より実用的で頻繁に使用される暴露評価のアプローチの XNUMX つは、役職に基づいて間接的に暴露を推定することです。 の用法 仕事の露出マトリックス 完全な職歴が利用可能であり、研究中の仕事に関連するタスクと露出の両方に合理的な一貫性がある場合に効果的です。 最も広い規模では、標準的な業界および役職のグループ分けは、定期的に収集された国勢調査データまたは死亡診断書に記載されている職業データから考案されています。 残念ながら、これらの大規模な記録システムで維持される情報は、多くの場合、「現在の」または「通常の」職業に限定されています。 さらに、標準的なグループ分けは特定の職場に存在する条件を考慮していないため、通常は大雑把なばく露代理とみなさなければなりません。
コミュニティベースおよびレジストリベースのケースコントロール研究では、専門家の意見を利用して、個人的なインタビューを通じて得られた職歴データを、特定の病原体への可能性のある暴露の半定量的評価に変換することにより、より詳細な暴露評価が達成されました (Siemiatycki et al. 1986 )。 化学者や産業衛生士などの専門家は、さまざまな産業プロセスに関する知識と精通度から、暴露評価を支援するために選ばれます。 詳細なアンケート データを産業プロセスの知識と組み合わせることで、このアプローチは作業施設間の曝露の違いを特徴付けるのに役立ちました。
職業暴露マトリックス アプローチは、業界および企業に特化した研究でもうまく採用されています (Gamble and Spirtas 1976)。 個々の職務履歴 (各従業員の過去の部署と職務割り当ての時系列のリスト) は、多くの場合、会社の人事ファイルに保持され、利用可能な場合は、従業員がその施設で働いている間の完全な職務履歴を提供します。 これらのデータは、研究参加者の個人的なインタビューを通じて拡張される場合があります。 次のステップは、調査期間中に使用されたすべての役職と部門または作業領域の指定を一覧にすることです。 これらは、製造、保守、研究、エンジニアリング、プラント サポート サービス、および管理業務のすべてを時間の経過 (多くの場合、数十年) にわたって考慮すると、大規模なマルチプロセス施設内または業界内の企業全体で数百または数千に及ぶ可能性があります。産業プロセスの変更を可能にします。 すべての職歴記録のコンピュータ ファイルを作成し、編集ルーチンを使用して役職用語を標準化することにより、データの統合を促進できます。 比較的均質なエクスポージャーを含むこれらのジョブを組み合わせて、エクスポージャーを個々のジョブにリンクするプロセスを簡素化できます。 ただし、適切なサンプリング戦略に従って収集された測定データによって、可能な限りジョブと作業場所のグループ化をサポートする必要があります。
コンピューター化された作業履歴があっても、暴露データを個人に遡及的に関連付けることは困難な作業になる可能性があります。 確かに、テクノロジーが変化し、製品の需要が変化し、新しい規制が導入されると、職場の状況は変化します。 多くの業界では、製品の配合や季節的な生産パターンにも変化が生じる可能性があります。 一部の変更に関しては、永続的な記録が保持される場合があります。 ただし、季節的およびその他の限界的なプロセスおよび生産の変更に関する記録が保持される可能性は低くなります。 従業員は、複数の仕事を行うように訓練され、生産需要の変化に応じて仕事を交代することもあります。 これらの状況はすべて、従業員の被ばくプロファイルを複雑にします。 とはいえ、長年にわたって比較的変わっていない職場環境もあります。 最終的な分析では、各作業設定を個別に評価する必要があります。
最終的には、調査で各人のワークライフ暴露歴を要約する必要があります。 リスクの最終的な暴露効果測定値に対するかなりの影響が実証されており (Suarez-Almazor et al. 1992)、したがって、暴露の最も適切な要約測定値を選択する際には細心の注意を払う必要があります。
労働衛生―環境測定
作業曝露の監視は、従業員の健康を保護するための基本的な継続的な活動です。 したがって、疫学研究が計画されている時点で、産業衛生記録がすでに存在している可能性があります。 もしそうなら、これらのデータを見直して、対象母集団がどれだけうまくカバーされているか、ファイルに何年分のデータが含まれているか、測定値を仕事、作業領域、および個人にどれだけ簡単にリンクできるかを判断する必要があります。 これらの決定は、疫学研究の実現可能性を評価することと、追加の曝露サンプリングで修正できるデータのギャップを特定することの両方に役立ちます。
測定データを特定の仕事や個人にどのように関連付けるかは、特に重要な問題です。 エリアと呼吸ゾーンのサンプリングは、産業衛生士が是正措置のために排出源を特定するのに役立つかもしれませんが、従業員の作業活動の慎重な時間調査が行われない限り、実際の従業員の暴露を特徴付けるにはあまり役に立たない可能性があります. たとえば、継続的なエリアモニタリングは、XNUMX 日の特定の時間にエクスカーション曝露を特定する場合がありますが、従業員がその時間に作業エリアにいたかどうかについては疑問が残ります。
サンプリングが代表的な条件下で実施され、個人用保護具の使用が適切に考慮され、作業とプロセス条件が毎日比較的一定である限り、個人のサンプリング データは一般に従業員のばく露のより正確な推定値を提供します。 個人サンプルは、個人識別子を使用して個々の従業員に容易に関連付けることができます。 これらのデータは、同じ仕事をしている他の従業員や、必要に応じて他の期間に一般化される場合があります。 しかし、彼ら自身の経験に基づいて、Rappaport 等。 (1993) 暴露濃度は、均一な暴露グループと見なされるものに割り当てられた従業員の間でさえ、非常に変動している可能性があると警告している. 繰り返しになりますが、均一なばく露グループを推定できるかどうかを判断するには、専門家の判断が必要です。
研究者は、マトリックスのセル内の暴露を推定するために、ジョブ暴露マトリックスアプローチと環境測定データの利用をうまく組み合わせました。 測定データが不足していることが判明した場合、露出モデリングを使用してデータのギャップを埋めることができる場合があります。 一般に、これには、環境中の濃度を、より容易に評価できる暴露濃度の決定要因 (例えば、生産量、排気換気システムの使用を含む施設の物理的特性、病原体の揮発性、および作業活動の性質) に関連付けるモデルの開発が含まれます。 このモデルは、環境濃度が既知の作業環境で構築され、測定データが不足しているが、構成成分や生産量などのパラメータに関する情報がある同様の作業環境で濃度を推定するために使用されます。 このアプローチは、エクスポージャーの遡及的推定に特に役立つ可能性があります。
別の重要な評価の問題は、混合物への暴露の取り扱いです。 まず、分析の観点から、化学的に関連する化合物の個別の検出と、サンプル中に存在する他の物質からの干渉の除去は、分析手順の能力の範囲内にない場合があります。 測定データを提供するために使用される分析手順のさまざまな制限を評価し、それに応じて研究目的を変更する必要があります。 第二に、特定の薬剤はほとんどの場合一緒に使用されるため、研究中の作業環境全体でほぼ同じ相対的な割合で発生する可能性があります. このような状況では、内部の統計分析 それ自体が 効果がXNUMXつまたは他の薬剤によるものか、または薬剤の組み合わせによるものかを区別するのに役立ちません。 このような判断は、同じ薬剤の組み合わせが発生していない外部研究のレビューに基づいてのみ可能です。 最後に、製品の仕様に応じて異なる材料が交換可能に使用される状況 (たとえば、望ましい色のコントラストを得るために異なる着色剤を使用する場合) では、効果を特定の薬剤に帰することは不可能な場合があります。
生物学的モニタリング
バイオマーカーは、ヒトの組織、細胞、体液などの生物学的媒体で測定できる分子的、生化学的、または細胞の変化です。 曝露のバイオマーカーを開発する主な理由は、特定の薬剤の内部線量を推定することです。 このアプローチは、複数の暴露経路 (吸入や皮膚からの吸収など) が考えられる場合、保護具を断続的に着用する場合、または暴露条件が予測できない場合に特に役立ちます。 バイオモニタリングは、目的の薬剤の生物学的半減期が比較的長いことがわかっている場合に特に有利です。 統計的観点から、空気モニタリングよりも生物学的モニタリングの利点は、環境変動の程度にもよりますが、半減期が 1991 時間程度の病原体で見られる場合があります (Droz and Wu XNUMX)。 塩素化ダイオキシンなどの物質の非常に長い半減期 (年単位で測定) により、これらの化合物は生物学的モニタリングの理想的な候補になります。 空気濃度を測定するための分析方法と同様に、潜在的な干渉に注意する必要があります。 たとえば、特定の代謝産物をバイオマーカーとして利用する前に、特定の医薬品やタバコの煙に含まれる物質など、他の一般的な物質が同じエンドポイントまで代謝されるかどうかを判断する必要があります。 一般に、暴露評価の基礎として生物学的モニタリングを利用する前に、薬剤の薬物動態に関する基本的な知識が必要です。
最も頻繁に測定されるポイントには、肺胞の空気、尿、および血液が含まれます。 肺胞の空気サンプルは、サンプルが採取されてから数分または数時間以内に発生した高濃度の短期間の溶媒暴露を特徴付けるのに役立つ場合があります。 尿サンプルは通常、目的の化合物の代謝産物の排泄率を決定するために収集されます。 血液サンプルは、化合物の直接測定、代謝産物の測定、またはタンパク質または DNA 付加物 (例えば、アルブミンまたはヘモグロビン付加物、および循環リンパ球中の DNA 付加物) の測定のために収集されます。 口の頬側領域からの上皮細胞などのアクセス可能な組織細胞も、DNA 付加体の同定のためにサンプリングすることができます。
赤血球および血漿中のコリンエステラーゼ活性の測定は、曝露の尺度としての生化学的変化の使用を例示しています。 有機リン系殺虫剤はコリンエステラーゼ活性を阻害するため、これらの化合物への曝露の前後でその活性を測定することは、曝露強度の有用な指標となります。 しかし、生物学的変化のスペクトルに沿って進むにつれて、暴露のバイオマーカーと影響のバイオマーカーを区別することがより困難になります。 一般に、影響測定は対象の物質に対して非特異的である傾向があり、したがって、そのパラメーターをばく露測定として使用することをサポートするために、影響の他の潜在的な説明を評価する必要がある場合があります。 ばく露の測定値は、対象の病原体に直接結び付けられるか、または間接的な測定値を病原体に関連付けるための健全な根拠が存在する必要があります。 これらの資格にもかかわらず、生物学的モニタリングは、疫学研究をサポートする曝露評価を改善する手段として多くの可能性を秘めています。
結論
職業疫学研究で比較を行う場合、ばく露のある労働者のグループとばく露のない労働者のグループを比較する必要がある。 このような区別は大雑把ですが、問題のある領域を特定するのに役立ちます。 しかし、明らかに、暴露の測定が精緻化されればされるほど、特に適切に的を絞った介入プログラムを特定し開発する能力に関して、研究はより有用になります。
職業活動における筋肉の仕事
先進工業国では、労働者の約 20% が今でも力仕事を必要とする仕事に就いています (Rutenfranz et al. 1990)。 従来の重労働の仕事は減りましたが、その一方で、多くの仕事はより静的で、非対称で、静止したものになっています。 発展途上国では、あらゆる形態の筋肉の仕事はまだ非常に一般的です.
職業活動における筋肉作業は、重度の動的筋肉作業、手作業による資材処理、静的作業、反復作業の XNUMX つのグループに大別できます。 たとえば、林業、農業、建設業界では、重くて動的な作業タスクが見られます。 看護、輸送、倉庫保管などではマテリアルハンドリングが一般的ですが、事務作業、電子産業、修理および保守作業では静的負荷が存在します。 たとえば、食品や木材加工業界では、繰り返しの作業が見られます。
手作業によるマテリアルハンドリングと反復作業は、基本的に動的または静的な筋肉作業、またはこれらXNUMXつの組み合わせであることに注意することが重要です.
筋肉の働きの生理学
ダイナミックな筋肉の働き
ダイナミックな作業では、アクティブな骨格筋がリズミカルに収縮および弛緩します。 筋肉への血流は、代謝のニーズに合わせて増加します。 血流の増加は、心臓のポンピング (心拍出量) の増加、腎臓や肝臓などの活動していない領域への血流の減少、および作業筋組織内の開いた血管の数の増加によって達成されます。 筋肉の心拍数、血圧、酸素抽出量は、作業強度に比例して直線的に増加します。 また、より深い呼吸と呼吸頻度の増加により、肺換気が高まります。 心肺系全体を活性化する目的は、活動中の筋肉への酸素供給を強化することです。 重い動的筋肉作業中に測定された酸素消費量のレベルは、作業の強度を示します。 最大酸素消費量 (VO2max) その人の有酸素運動の最大能力を示します。 酸素消費量の値は、エネルギー消費量に換算できます (1 分間の酸素消費量 5 リットルは、約 21 kcal/分または XNUMX kJ/分に相当します)。
動的作業の場合、アクティブな筋肉量が小さい場合 (腕など)、最大作業能力と最大酸素消費量は、大きな筋肉を使用した動的作業よりも小さくなります。 同じ外部作業量で、小さな筋肉を使った動的な作業は、大きな筋肉を使った作業よりも高い心肺反応 (心拍数、血圧など) を引き出します (図 1)。
静的な筋肉の働き
静的な作業では、筋肉の収縮は、たとえば手足のように目に見える動きを生み出しません。 静的な仕事は、筋肉内の圧力を増加させ、機械的圧縮と相まって、血液循環を部分的または完全に遮断します。 筋肉への栄養素と酸素の供給と、筋肉からの代謝最終産物の除去が妨げられます。 したがって、静的な作業では、動的な作業よりも筋肉が疲れやすくなります。
静的作業の最も顕著な循環機能は、血圧の上昇です。 心拍数と心拍出量はあまり変化しません。 一定の運動強度を超えると、運動の強度と持続時間に直接関係して血圧が上昇します。 さらに、同じ相対的な努力の場合、大きな筋肉群での静的作業は、小さな筋肉での作業よりも大きな血圧反応を生み出します. (図2参照)
図 2. Rohmert (1984) を修正した拡張応力-ひずみモデル
原則として、静的作業における換気と循環の調節は動的作業の場合と似ていますが、筋肉からの代謝信号はより強く、異なる反応パターンを誘発します。
職業活動における筋肉過負荷の結果
労働者が筋肉作業で経験する身体的負担の程度は、作業筋肉量のサイズ、筋肉収縮のタイプ (静的、動的)、収縮の強度、および個人の特性によって異なります。
筋肉の作業負荷が作業者の身体能力を超えない場合、身体は負荷に適応し、作業を停止すると回復が速くなります。 筋肉への負荷が高すぎると、疲労が生じ、作業能力が低下し、回復が遅くなります. ピーク時の負荷または長時間の過負荷は、臓器の損傷を引き起こす可能性があります (職業病または仕事関連の病気の形で)。 一方、特定の強度、頻度、および持続時間の筋肉運動もトレーニング効果をもたらす可能性があります。一方、過度に低い筋肉要求はトレーニング効果を低下させる可能性があります. これらの関係は、いわゆる 拡張された応力-ひずみ概念 Rohmert (1984) によって開発されました (図 3)。
一般に、筋肉の過負荷が病気の危険因子であるという疫学的証拠はほとんどありません。 しかし、健康状態の悪化、身体障害、および職場での主観的な過負荷は、身体的に厳しい仕事、特に高齢の労働者に集中します。 さらに、仕事関連の筋骨格疾患の多くの危険因子は、筋力の発揮、作業姿勢の悪さ、持ち上げ、突然のピーク負荷など、筋肉負荷のさまざまな側面に関連しています。
人間工学の目的の XNUMX つは、疲労や障害の予防に適用できる筋肉のワークロードの許容限界を決定することでした。 慢性的な影響の予防が疫学の焦点であるのに対し、作業生理学は主に短期的な影響、つまり仕事中または勤務中の疲労を扱います。
激しい動的筋肉作業で許容されるワークロード
動的な作業タスクにおける許容可能なワークロードの評価は、従来、酸素消費量 (またはそれに対応するエネルギー消費量) の測定に基づいていました。 酸素消費量は、現場でポータブル デバイス (ダグラス バッグ、マックス プランク呼吸計、Oxylog、Cosmed など) を使用して比較的簡単に測定できます。また、職場で確実に行うことができる心拍数の記録から推定することもできます。 、SportTester デバイスで。 酸素消費量の推定に心拍数を使用するには、実験室の標準的な作業モードで測定された酸素消費量に対して個別に較正する必要があります。つまり、研究者は、特定の心拍数での個々の被験者の酸素消費量を知っている必要があります。 心拍数の記録は、体力、環境温度、心理的要因、アクティブな筋肉量のサイズなどの要因にも影響されるため、注意して扱う必要があります。 したがって、心拍数の測定値は、酸素消費量の値がエネルギー要件のみを反映することによって全体的な生理学的負担を過小評価する可能性があるのと同じように、酸素消費量を過大評価する可能性があります。
相対好気性ひずみ (RAS) は、作業中に測定された労働者の VO に対する酸素消費量の割合 (パーセンテージで表される) として定義されます。2max 実験室で測定。 心拍数の測定値しか利用できない場合は、図 3 のようにいわゆる Karvonen 式を使用して、心拍数範囲のパーセンテージ (% HR 範囲) の値を計算することで、RAS に近似することができます。
VO2max 通常、機械効率が高い (20 ~ 25%) 自転車エルゴメーターまたはトレッドミルで測定されます。 アクティブな筋肉量が少ないか、静的成分が多い場合、VO2max 力学的効率は、大きな筋肉群を使った運動の場合よりも小さくなります。 たとえば、郵便小包の仕分けでは、VO2max 自転車エルゴメーターで測定された最大値のわずか 65% であり、タスクの機械効率は 1% 未満でした。 ガイドラインが酸素消費量に基づいている場合、最大テストのテストモードは実際のタスクにできるだけ近いものにする必要があります。 ただし、この目標を達成するのは困難です。
Åstrand (1960) の古典的な研究によると、RAS は 50 日 50 時間の勤務中に 50% を超えてはなりません。 彼女の実験では、40% のワークロードで体重が減少し、心拍数が定常状態に達せず、日中の主観的な不快感が増加しました。 彼女は、男性と女性の両方に 25% の RAS 制限を推奨しました。 後に彼女は、建設作業員が 55 日の勤務中に平均 RAS レベル 50% (範囲 30 ~ 35%) を自発的に選択したことを発見しました。 最近のいくつかの研究では、許容可能な RAS が XNUMX% 未満であることが示されています。 ほとんどの著者は、営業日全体の許容可能な RAS レベルとして XNUMX ~ XNUMX% を推奨しています。
もともと、許容可能な RAS レベルは、実際の作業生活ではめったに発生しない純粋な動的筋肉作業のために開発されました. たとえば、荷物を持ち上げる作業では、許容可能な RAS レベルを超えていなくても、背中の局所的な負荷が許容可能なレベルを大幅に超える場合があります。 その制限にもかかわらず、RAS の決定は、さまざまな仕事での身体的負担の評価に広く使用されています。
酸素消費量の測定または推定に加えて、他の有用な生理学的フィールド法も、重い動的作業における身体的ストレスまたはひずみの定量化に使用できます。 観察技術は、エネルギー消費の推定に使用できます(例えば、 エドホルムスケール) (エドホルム 1966)。 知覚された運動の評価 (RPE) は主観的な疲労の蓄積を示します。 新しい外来血圧監視システムにより、循環反応のより詳細な分析が可能になります。
手作業によるマテリアルハンドリングで許容されるワークロード
手作業によるマテリアルハンドリングには、さまざまな外部負荷の持ち上げ、運搬、押し引きなどの作業が含まれます。 この分野の研究のほとんどは、特に生体力学的観点から、持ち上げ作業における腰の問題に焦点を当てています.
自転車エルゴメーターテストから得られた個々の最大酸素消費量と比較すると、持ち上げ作業には 20 ~ 35% の RAS レベルが推奨されています。
最大許容心拍数の推奨値は、絶対値または安静時の心拍数に関連しています。 男性と女性の絶対値は、連続的な手動マテリアル ハンドリングで毎分 90 ~ 112 ビートです。 これらの値は、安静時レベルを超える心拍数の増加の推奨値、つまり 30 ~ 35 拍/分とほぼ同じです。 これらの推奨事項は、若くて健康な男性と女性の重い動的筋肉作業にも有効です. ただし、前述のように、心拍数データは筋肉の働き以外の要因にも影響されるため、慎重に扱う必要があります。
生体力学的分析に基づいた手作業によるマテリアルハンドリングの許容ワークロードのガイドラインは、荷物の重量、取り扱い頻度、持ち上げる高さ、身体から荷物までの距離、人の身体的特徴など、いくつかの要因で構成されています。
ある大規模なフィールド調査 (Louhevaara、Hakola、および Ollila 1990) では、健康な男性労働者がシフト中に 4 ~ 5 キログラムの郵便小包を客観的または主観的な疲労の兆候なしに処理できることがわかりました。 取り扱いの大部分は肩より下で行われ、平均取り扱い頻度は 8 分あたり 1,500 個未満の小包であり、小包の総数は 101 シフトあたり 1.0 個未満でした。 労働者の平均心拍数は毎分 31 回で、平均酸素消費量は XNUMX l/分で、これは自転車の最大値に関連する RAS の XNUMX% に相当します。
たとえば、OWAS 法 (Karhu、Kansi、および Kuorinka 1977) に従って実行される作業姿勢および力の使用の観察、知覚された運動の評価、および歩行中の血圧の記録も、手動のマテリアルハンドリングにおけるストレスおよび緊張の評価に適した方法です。 筋電図検査は、腕や背中の筋肉などの局所的なひずみ反応を評価するために使用できます。
静的な筋肉の作業に許容されるワークロード
静的な筋肉の仕事は、主に作業姿勢を維持するために必要です。 静的収縮の持続時間は、収縮の相対的な力に指数関数的に依存します。 これは、例えば、静的収縮が最大の力の 20% を必要とする場合、持続時間は 5 ~ 7 分、相対力が 50% の場合、持続時間は約 1 分であることを意味します。
古い研究では、相対力が最大力の 15% 未満の場合、疲労は発生しないことが示されていました。 しかし、より最近の研究では、許容可能な相対力は筋肉または筋肉群に固有であり、最大静的強度の 2 ~ 5% であることが示されています。 ただし、これらの力の制限は、筋電図記録を必要とするため、実際の作業状況で使用するのは困難です。
開業医にとって、静的作業におけるひずみの定量化に利用できるフィールド メソッドは少なくなります。 悪い作業姿勢、つまり主関節の正常な中間位置から外れた姿勢の割合を分析するためのいくつかの観察方法 (OWAS 法など) が存在します。 心拍数はあまり当てはまりませんが、血圧の測定値と知覚された運動の評価は有用な場合があります。
反復作業における許容可能なワークロード
小さな筋肉群での反復作業は、循環および代謝反応の観点から見ると、静的な筋肉の作業に似ています。 通常、反復作業では、筋肉は 30 分間に 10 回以上収縮します。 収縮の相対力が最大力の 90% を超えると、持久力と筋力が低下し始めます。 ただし、耐久時間には個人差があります。 たとえば、筋肉が 110 ~ 10% の相対力レベルで 20 分間に 1974 ~ XNUMX 回収縮する場合、持久時間は XNUMX ~ XNUMX 分です (Laurig XNUMX)。
反復作業の明確な基準を設定することは非常に困難です。非常に軽いレベルの作業でも (マイクロコンピューターのマウスを使用する場合のように)、筋肉内圧が上昇し、筋肉繊維の腫れ、痛み、および減少につながる場合があるためです。筋力で。
反復的および静的な筋肉の作業は、非常に低い相対的な力レベルで疲労と作業能力の低下を引き起こします. したがって、人間工学的介入は、反復運動と静的収縮の数を可能な限り最小限に抑えることを目的とする必要があります。 反復作業におけるひずみ評価に使用できるフィールド メソッドはほとんどありません。
筋肉過負荷の予防
筋肉負荷が健康に有害であることを示す疫学的証拠は比較的少ない. しかし、仕事の生理学的および人間工学的研究は、筋肉の過負荷が疲労(すなわち、仕事能力の低下)を引き起こし、生産性と仕事の質を低下させる可能性があることを示しています.
筋肉過負荷の防止は、作業内容、作業環境、および作業者に向けられている可能性があります。 負荷は、作業環境、ツール、および/または作業方法に焦点を当てた技術的手段によって調整できます。 筋肉のワークロードを調整する最も速い方法は、個々の作業時間の柔軟性を高めることです。 これは、個々の労働者の仕事量とニーズと能力を考慮に入れた、仕事と休息の計画を立てることを意味します。
静的で反復的な筋肉の作業は最小限に抑える必要があります。 持久力タイプの体力の維持には、時折の重い動的作業フェーズが役立つ場合があります。 おそらく、仕事の日に組み込むことができる身体活動の最も有用な形態は、活発なウォーキングまたは階段を上ることです.
しかし、労働者の体力や作業能力が低い場合、筋肉の過負荷を防止することは非常に困難です。 適切なトレーニングは、作業スキルを向上させ、仕事での筋肉負荷を軽減する可能性があります. また、仕事や余暇の時間に定期的に運動することで、労働者の筋肉と心肺能力が向上します。
事実上すべての医学は、心筋梗塞、脳卒中、外傷、ショックなどの病気で細胞死を防ぐか、感染症や癌の場合のようにそれを引き起こすことに専念しています. したがって、関与する性質とメカニズムを理解することが不可欠です。 細胞死は、有毒物質や虚血などによって引き起こされる「偶発的」死と、指の形成やオタマジャクシの尾の吸収などの発生過程で発生する「プログラムされた死」に分類されています。
したがって、細胞損傷と細胞死は、生理学と病態生理学の両方で重要です。 生理学的細胞死は、胚形成および胚発生中に非常に重要です。 発生中の細胞死の研究は、特に無脊椎動物の発生の研究を通じて、関連する分子遺伝学に関する重要で新しい情報をもたらしました。 これらの動物では、細胞死を受ける運命にある細胞の正確な位置と重要性が注意深く研究されており、古典的な突然変異誘発技術を使用して、いくつかの関与する遺伝子が現在同定されています. 成人の臓器では、細胞死と細胞増殖のバランスが臓器の大きさを制御します。 皮膚や腸などの一部の臓器では、細胞の絶え間ない代謝回転があります。 例えば皮膚では、細胞は表面に到達するにつれて分化し、架橋エンベロープの形成を伴う角化が進行するにつれて、最終的に最終分化と細胞死を経ます。
有毒化学物質の多くのクラスは、急性の細胞損傷とその後の死を誘発する可能性があります。 これらには、無酸素症と虚血、およびシアン化カリウムなどのそれらの化学的類似体が含まれます。 核酸中のタンパク質に共有結合する求電子剤を形成する化学発癌物質。 酸化剤の化学物質、フリーラジカルの形成と酸化剤の損傷をもたらします。 補体の活性化; およびさまざまなカルシウムイオノフォア。 細胞死は、化学発がんの重要な要素でもあります。 多くの完全な化学発がん物質は、発がん性用量で、急性の壊死と炎症を引き起こし、その後に再生と前腫瘍を引き起こします。
定義
細胞損傷
細胞損傷は、細胞の正常なホメオスタシスを混乱させ、多数のイベントを発生させる有毒化学物質などのイベントまたは刺激として定義されます (図 1)。 説明されている致命的な傷害の主なターゲットは、ATP 合成の阻害、原形質膜の完全性の破壊、または必須の成長因子の離脱です。
致命的な傷害は、温度、細胞の種類、および刺激に応じて、さまざまな期間の後に細胞の死をもたらします。 またはそれらは致死的または慢性的である可能性があります。つまり、損傷により恒常性状態が変化し、異常ではありますが、細胞死には至りません (Trump and Arstila 1971; Trump and Berezesky 1992; Trump and Berezesky 1995; Trump, Berezesky andオソルニオ・バルガス 1981)。 致命的な損傷の場合、細胞死の前に段階があります
この間、細胞は回復します。 しかし、特定の時点 (「復帰不能点」または細胞死点) の後、損傷の除去は回復には至らず、代わりに細胞は分解と加水分解を受け、最終的に細胞との物理化学的平衡に達します。環境。 これはネクローシスとして知られる段階です。 致死前段階では、細胞と損傷の種類に応じて、いくつかの主要な種類の変化が発生します。 これらは、アポトーシスおよびオンコーシスとして知られています。
アポトーシス
アポトーシスはギリシャ語に由来します アポ、離れていることを意味し、 下垂、落ちることを意味します。 用語 から離れて このタイプの致死前の変化の間に、細胞が収縮し、周辺に顕著な小疱ができるという事実に由来します。 その後、ブレブが剥がれて浮き上がります。 アポトーシスは、さまざまなタイプの毒性損傷に続いて、さまざまな細胞タイプで発生します (Wyllie、Kerr、および Currie 1980)。 これは、リンパ球クローンのターンオーバーの主要なメカニズムであるリンパ球で特に顕著です。 得られた断片は、リンパ節のマクロファージ内に見られる好塩基性体になります。 他の臓器では、アポトーシスは典型的には、隣接する実質細胞またはマクロファージによる断片の食作用によって、死の前後に急速に除去される単一細胞で発生します。 単一細胞で発生するアポトーシスとその後の食作用は、通常、炎症を引き起こしません。 死の前に、アポトーシス細胞は、正常または凝縮したミトコンドリアを持つ非常に高密度のサイトゾルを示します。 小胞体 (ER) は正常であるか、わずかに拡張しています。 核クロマチンは、核膜に沿って核小体の周りに著しく凝集しています。 核の輪郭も不規則で、核の断片化が起こります。 クロマチン凝縮は、多くの場合、ヌクレオソーム間で発生する DNA 断片化に関連しており、電気泳動で特徴的なラダーの外観を示します。
アポトーシスでは、[Ca2+]i Kを刺激する可能性があります+ おそらくATPを必要とする細胞収縮をもたらす流出。 したがって、ATP 合成を完全に阻害する損傷は、アポトーシスを引き起こす可能性が高くなります。 [Caの持続的な増加2+]i プロテアーゼ、エンドヌクレアーゼ、ホスホリパーゼの活性化など、多くの有害な影響があります。 エンドヌクレアーゼの活性化は、一本鎖および二本鎖の DNA 鎖の切断を引き起こし、p53 およびポリ ADP リボシル化、および DNA 修復に不可欠な核タンパク質のレベルの増加を刺激します。 プロテアーゼの活性化は、アクチンおよびブレブ形成につながる関連タンパク質を含む多くの基質を変更します。 もう XNUMX つの重要な基質は、DNA 修復を阻害するポリ (ADP リボース) ポリメラーゼ (PARP) です。 [Caの増加2+]i また、MAPキナーゼ、カルモジュリンキナーゼなどの多くのプロテインキナーゼの活性化にも関連しています。 このようなキナーゼは、c-fos、c-jun、c-myc などの前初期遺伝子の転写を開始する転写因子の活性化、およびホスホリパーゼ A の活性化に関与しています。2 これにより、原形質膜およびミトコンドリアの内膜などの細胞内膜の透過処理が行われます。
腫瘍症
Oncosis、ギリシャ語に由来 ですこのタイプの致死前変化では、損傷の直後に細胞が膨張し始めるため、膨張するという名前が付けられました (Majno and Joris 1995)。 膨潤の理由は、細胞内の水中の陽イオンの増加です。 原因となる主な陽イオンはナトリウムであり、通常は細胞容積を維持するために調節されています。 しかし、ATP が存在しない場合、または原形質膜の Na-ATPase が阻害されている場合、細胞内タンパク質のために体積制御が失われ、水中のナトリウムが増加し続けます。 したがって、腫瘍症の初期のイベントの中で [Na+]i これは細胞の膨張と増加につながります[Ca2+]i 細胞外空間からの流入または細胞内貯蔵からの放出のいずれかによって生じる。 これは、サイトゾルの膨張、小胞体およびゴルジ体の膨張、および細胞表面の周りの水疱の形成をもたらす. ミトコンドリアは最初は凝縮しますが、後にミトコンドリア内膜への損傷により高振幅の膨張を示します。 このタイプの致死前変化では、クロマチンが凝縮し、最終的には分解します。 ただし、アポトーシスの特徴的なはしごパターンは見られません。
壊死
ネクローシスとは、細胞死後、細胞がデブリに変換され、通常は炎症反応によって除去される一連の変化を指します。 腫瘍性壊死とアポトーシス性壊死の XNUMX 種類があります。 浸透圧性壊死は、典型的には、心筋梗塞などの大きなゾーンで、またはHgClの投与後の腎近位尿細管などの化学的毒性の後に臓器の局所的に発生します2. 臓器の広い領域が関与し、壊死細胞が急速に炎症反応を引き起こします。最初は急性で、次に慢性です。 生物が生き残った場合、多くの臓器では、壊死に続いて死んだ細胞が取り除かれ、化学毒性に続いて肝臓や腎臓が再生されます。 対照的に、アポトーシス壊死は通常、単一細胞ベースで発生し、壊死破片はマクロファージまたは隣接する実質細胞の食細胞内で形成されます。 壊死細胞の最も初期の特徴には、原形質膜の連続性の中断と、ミトコンドリアマトリックス内の変性タンパク質を表す凝集密度の出現が含まれます。 最初はミトコンドリアのカルシウム蓄積を妨げない損傷のいくつかの形態では、リン酸カルシウムの沈着物がミトコンドリア内に見られることがあります。 ER、リソソーム、ゴルジ体など、他の膜系も同様に断片化しています。 最終的に、核クロマチンはリソソーム加水分解酵素による攻撃の結果、溶解を受けます。 細胞死に続いて、カテプシン、ヌクレオラーゼ、およびリパーゼを使用して破片を除去する際に、リソソーム加水分解酵素が重要な役割を果たします。これは、これらが最適な酸性 pH を持ち、他の細胞酵素が変性および不活性化されている間、壊死細胞の低 pH を生き残ることができるためです。
メカニズム
初期刺激
致死的な傷害の場合、細胞死につながる傷害をもたらす最も一般的な最初の相互作用は、酸素欠乏症、虚血または呼吸の阻害剤などのエネルギー代謝と、シアン化カリウム、一酸化炭素、ヨード酢酸などの解糖系の干渉です。すぐ。 上述のように、エネルギー代謝を阻害する高用量の化合物は、典型的に腫瘍症を引き起こす。 急性細胞死をもたらす他の一般的なタイプの初期損傷は、原形質膜の機能の改変です (Trump and Arstila 1971; Trump, Berezesky and Osornio-Vargas 1981)。 これは、外傷や補体のC5b-C9複合体の活性化、細胞膜への機械的損傷、またはナトリウム - カリウム(Na+-K+) ウアバインなどのグリコシドをポンプします。 [Ca2+] 勾配を下って細胞に入り、急性致死損傷も引き起こします。 場合によっては、致死前の変化のパターンはアポトーシスです。 他の人では、それは腫瘍症です。
シグナル伝達経路
多くの種類の損傷により、ミトコンドリアの呼吸と酸化的リン酸化が急速に影響を受けます。 一部の細胞では、これは ATP を維持できる嫌気性解糖を刺激しますが、多くの損傷ではこれが阻害されます。 ATP が欠乏すると、多くの重要な恒常性プロセス、特に細胞内イオンの恒常性の制御にエネルギーを与えることができなくなります (Trump and Berezesky 1992; Trump, Berezesky and Osornio-Vargas 1981)。 これにより、[Ca2+]i、および増加した [Na+] および [Cl-] 細胞の膨張を引き起こします。 [Caの増加2+]i 一連のキナーゼを含む、以下で説明する他の多くのシグナル伝達メカニズムの活性化をもたらし、前初期遺伝子転写の増加をもたらす可能性があります。 [Caの増加2+]i また、細胞骨格機能を変更し、部分的に小疱形成を引き起こし、エンドヌクレアーゼ、プロテアーゼ、ホスホリパーゼを活性化します。 これらは、プロテアーゼやリパーゼの活性化による膜損傷、エンドヌクレアーゼの活性化による DNA の直接分解、転写因子として作用する MAP キナーゼやカルモジュリン キナーゼなどのキナーゼの活性化など、上で説明した重要な効果の多くを引き起こすようです。
無脊椎動物の開発に関する広範な研究を通じて C.エレガンス および ショウジョウバエ、ヒトおよび動物の細胞と同様に、一連の死に至る遺伝子が特定されています。 これらの無脊椎動物の遺伝子のいくつかは、哺乳類の対応物を持っていることがわかっています。 たとえば、プログラム細胞死に不可欠な ced-3 遺伝子は、 C. elegans、 プロテアーゼ活性があり、哺乳動物のインターロイキン変換酵素 (ICE) と強い相同性があります。 アポパインまたは prICE と呼ばれる密接に関連する遺伝子が、さらに近い相同性で最近同定されました (Nicholson et al. 1995)。 の ショウジョウバエ、死神遺伝子は、プログラムされた細胞死につながるシグナルに関与しているようです。 他のプロデス遺伝子には、Fas 膜タンパク質と、広く保存されている重要な腫瘍抑制遺伝子 p53 が含まれます。 p53 は、DNA 損傷後にタンパク質レベルで誘導され、リン酸化されると、細胞死シグナル伝達に関与する gadd45 や waf-1 などの他の遺伝子の転写因子として機能します。 c-fos、c-jun、c-myc などの他の前初期遺伝子も、いくつかのシステムに関与しているようです。
同時に、死を促進する遺伝子に対抗するように見える抗死遺伝子があります。 これらのうち最初に特定されたのは、 C.エレガンス、ヒトの bcl-2 と相同です。 これらの遺伝子は、遺伝的毒素または化学的毒素による細胞死を防ぐために、まだ知られていない方法で作用します。 最近のいくつかの証拠は、bcl-2 が抗酸化剤として作用する可能性があることを示しています。 現在、関与する遺伝子の理解を深め、状況に応じてこれらの遺伝子を活性化または阻害する方法を開発するための多くの努力が進行中です.
研究者は幸運なことに、労働者のワークライフ経験の詳細な年表を自由に使えるようになり、これまでの仕事の歴史的なレビューが提供されます。 これらの労働者にとって、 仕事の露出マトリックス 次に、労働者が経験したすべての転職を特定のばく露情報に関連付けることができるように設定できます。
職場での健康と安全の問題に関連する可能性のあるパターンが明らかであるかどうかを判断するために、分析目的で詳細な暴露履歴を要約する必要があります。 たとえば、ある労働者が生涯に経験した 20 の転職のリストを視覚化できます。 次に、ばく露の詳細 (この例では 20 の職務変更のそれぞれについて) を要約できるいくつかの代替方法があり、期間および/またはばく露の濃度/線量/グレードを考慮に入れます。
ただし、選択した方法によっては、研究から異なる結論に達する可能性があることに注意することが重要です (Suarez-Almazor et al. 1992)。 要約された 1 つのワークライフ エクスポージャー測定値の例を表 XNUMX に示します。
表 1. 選択された XNUMX つのワークライフ エクスポージャーの要約測定値の式と次元または単位
ばく露測定 |
式 |
寸法・単位 |
累積暴露指数 (CEI) |
Σ(グレード×暴露時間) |
グレードと時間 |
平均グレード (MG) |
Σ(グレード×曝露時間)/総曝露時間 |
グレード |
過去最高グレード(HG) |
7日以上さらされた最高グレード |
グレード |
時間加重平均 (TWA) グレード |
Σ (等級 x 露出時間)/総雇用時間 |
グレード |
合計暴露時間 (TTE) |
Σ露出時間 |
時間 |
Suarez-Almazor らから適応。 1992年。
累積露出指数。 累積曝露指数(CEI)は、毒物学研究における「用量」に相当し、連続する各役職の曝露グレードと曝露期間の製品の、生涯にわたる合計を表します。 単位には時間が含まれます。
平均グレード。 平均等級 (MG) は、連続する各役職の暴露等級と暴露期間の積 (すなわち、CEI) を累積し、XNUMX より大きい任意の等級で暴露した合計時間で割ったものです。 MG はそのユニットの時間に依存しません。 高濃度に長期間暴露された人の要約測定値は、高濃度に短期間暴露された人の要約測定値と同様になります。 ケースコントロールデザインのマッチセット内で、MG は暴露時間単位当たりの平均暴露グレードです。 これは、検討中のエージェントに実際にさらされた時間の平均グレードです。
過去最高グレード。 史上最高等級 (HG) は、労働者が少なくとも XNUMX 日間さらされた観察期間中の最高等級割り当ての作業履歴をスキャンすることによって決定されます。 HG は、その定式化によって、平均化手順ではなく最大化に基づいており、したがってその単位での暴露期間とは無関係であるため、個人の職業上の暴露を誤って表している可能性があります。
時間加重平均成績。 時間加重平均 (TWA) グレードは、累積曝露指数 (CEI) を総使用時間で割ったものです。 ケース コントロール デザインの一致したセット内で、TWA グレードは、使用した合計時間で平均化されます。 これは、実際に暴露された合計時間のみを平均する MG とは異なります。 したがって、TWA グレードは、曝露に関係なく、全雇用期間における単位時間あたりの平均曝露と見なすことができます。 それ自体が.
露出した合計時間。 総暴露時間 (TTE) は、暴露に関連するすべての期間を時間単位で累積したものです。 TTE はそのシンプルさが魅力です。 しかし、健康への影響は、化学物質への暴露の期間だけでなく、その暴露の強度 (すなわち、濃度またはグレード) にも関連しているに違いないことは広く受け入れられています。
明らかに、要約ばく露測定値の有用性は、ばく露の期間または濃度、またはその両方に帰するそれぞれの重みによって決定されます。 したがって、測定値が異なれば結果も異なる可能性があります (Walker and Blettner 1985)。 理想的には、選択された要約尺度は、研究中の病原体または疾患との関連性について仮定された生物学的メカニズムに関する一連の防御可能な仮定に基づいている必要があります (Smith 1987)。 ただし、この手順は常に可能というわけではありません。 非常に多くの場合、調査中の薬剤の暴露期間または濃度の生物学的影響は不明です。 これに関連して、さまざまな曝露測定の使用は、曝露がその影響を発揮するメカニズムを示唆するのに役立つ場合があります。
ばく露を評価するための証明されたモデルがない場合は、リスクを推定するためにさまざまな要約された職業上のばく露測定を使用することをお勧めします。 このアプローチは、調査結果の比較を容易にします。
作業中の人の姿勢 (体幹、頭、四肢の相互組織) は、いくつかの観点から分析および理解することができます。 姿勢は仕事を進めることを目的としています。 したがって、彼らは、その性質、時間関係、および問題の人への(生理学的またはその他の)コストに影響を与える最終性を持っています。 身体の生理的能力と特性、および仕事の要件との間には密接な相互作用があります。
筋骨格負荷は、身体機能に必要な要素であり、健康に不可欠です。 作品のデザインの観点からは、必要なものと過剰なものの最適なバランスを見つけることが問題となります。
姿勢は、少なくとも次の理由で研究者や実践者に関心を持っています。
図 1. 手の位置が高すぎることや前屈は、「静的な」負荷を生み出す最も一般的な方法です。
安全、健康、および作業姿勢
安全と健康の観点から、上記の姿勢のすべての側面が重要な場合があります。 しかし、腰痛などの筋骨格系疾患の原因として最も注目されているのは姿勢です。 反復作業に関連する筋骨格系の問題も、姿勢に関連しています。
腰痛 (LBP)は、さまざまな腰の病気の総称です。 それには多くの原因があり、姿勢は考えられる要因の XNUMX つです。 疫学的研究は、身体的に重い仕事が LBP を助長し、姿勢がこのプロセスの XNUMX つの要素であることを示しています。 特定の姿勢が LBP を引き起こす理由を説明するいくつかのメカニズムが考えられます。 前かがみの姿勢は背骨や靭帯への負荷を増大させ、特にねじれた姿勢では負荷がかかりやすくなります。 外からの負荷、特に急な動きや滑りなどの動的な負荷は、背中への負荷を大幅に増加させる可能性があります。
安全衛生の観点から、一般的な作業の安全衛生分析の一環として、悪い姿勢やその他の姿勢要素を特定することが重要です。
作業姿勢の記録と測定
姿勢は、目視観察または多かれ少なかれ洗練された測定技術を使用して、客観的に記録および測定することができます。 また、自己評価スキームを使用して記録することもできます。 ほとんどの方法では、AET やルノーの方法がそうであるように、姿勢をより大きな文脈の要素の XNUMX つとして、たとえば仕事の内容の一部として考えています。 投稿のプロフィール (Landau and Rohmert 1981; RNUR 1976) — または、他のコンポーネントも考慮した生体力学的計算の出発点として。
測定技術の進歩にもかかわらず、目視による観察は、野外条件下で体系的に姿勢を記録する唯一の実用的な手段であり続けています。 ただし、そのような測定の精度は低いままです。 それにもかかわらず、姿勢の観察は、仕事全般に関する豊富な情報源になり得ます。
以下の測定方法と技術の短いリストは、厳選された例を示しています。
ビデオは通常、記録および分析プロセスの不可欠な部分です。 米国国立労働安全衛生研究所 (NIOSH) は、ハザード分析でビデオ手法を使用するためのガイドラインを提示しました (NIOSH 1990)。
生体力学および人体計測のコンピューター プログラムは、作業活動および実験室での姿勢要素を分析するための特殊なツールを提供します (例: Chaffin 1969)。
作業姿勢に影響を与える要因
作業姿勢は、それ自体の外にある目標、最終的なものに役立ちます。 そのため、それらは外部の労働条件に関連しています。 作業環境とタスク自体を考慮しない姿勢分析は、人間工学者にとってあまり関心のないものです。
作業場の寸法特性は、動的な作業 (限られたスペースでの材料の取り扱いなど) であっても、姿勢 (座る作業の場合など) を大きく定義します。 処理する負荷は、作業ツールの重量と性質と同様に、身体を特定の姿勢に強制します。 一部のタスクでは、たとえば図 2 に示すように、ツールを支えたり、作業対象に力を加えたりするために体重を使用する必要があります。
個人差、年齢、性別が姿勢に影響を与えます。 実際、例えば手作業での「典型的な」または「最良の」姿勢は、ほとんどフィクションであることが分かっています。 個々の作業状況ごとに、さまざまな基準の観点から、代替の「最良の」姿勢が多数あります。
作業補助具と作業姿勢のサポート
腰の痛みや上肢の筋骨格損傷のリスクがある作業には、ベルト、ランバー サポート、装具の使用が推奨されています。 これらのデバイスは、例えば、腹圧や手の動きを制御することにより、筋肉をサポートすると考えられてきました。 また、肘、手首、または指の可動範囲を制限することも期待されています。 これらのデバイスで姿勢要素を修正することが、筋骨格系の問題を回避するのに役立つという証拠はありません.
ハンドル、ひざまずくためのサポート パッド、座席補助具など、職場や機械での姿勢サポートは、姿勢負荷や痛みを軽減するのに役立つ場合があります。
姿勢要素に関する安全衛生規則
姿勢または姿勢要素は、規制活動の対象ではありません それ自体が. ただし、いくつかの文書には、姿勢に関係する記述が含まれているか、規則の不可欠な要素として姿勢の問題が含まれています。 既存の規制資料の全体像は入手できません。 以下の参考文献は例として示されています。
遺伝毒物学は、定義上、化学的または物理的要因が遺伝の複雑なプロセスにどのように影響するかの研究です。 遺伝毒性化学物質は、生細胞の遺伝物質を改変できる化合物と定義されています。 特定の化学物質が遺伝的損傷を引き起こす可能性は、必然的に、生物の化学物質への暴露レベル、体内に入った化学物質の分布と保持、代謝活性化および/または解毒システムの効率など、いくつかの変数に依存します。標的組織、および細胞内の重要な高分子との化学物質またはその代謝物の反応性。 遺伝的損傷が最終的に病気を引き起こす可能性は、損傷の性質、遺伝的損傷を修復または増幅する細胞の能力、誘発された変化を表現する機会、および遺伝子の増殖を認識して抑制する身体の能力に依存します。異常細胞。
高等生物では、遺伝情報は染色体で構成されています。 染色体は、タンパク質結合 DNA の密に凝縮した鎖で構成されています。 5 つの染色体内で、各 DNA 分子は、3 つのデオキシリボース部分の 1 炭素を次の 1 炭素に結合するホスホジエステル結合によって結合された、ヌクレオチド サブユニットの長い非分岐鎖のペアとして存在します (図 XNUMX)。 さらに、XNUMX つの異なるヌクレオチド塩基 (アデニン、シトシン、グアニン、またはチミン) の XNUMX つが、糸上のビーズのように各デオキシリボース サブユニットに結合します。 三次元的に、DNA 鎖の各ペアは二重らせんを形成し、すべての塩基がらせんの内側に向いています。 ヘリックス内では、各塩基は反対側の DNA 鎖の相補的な塩基と結合しています。 水素結合は、アデニンとチミン、およびグアニンとシトシンの強力な非共有結合を決定します (図 XNUMX)。 ヌクレオチド塩基の配列は二本鎖 DNA 分子の全長にわたって相補的であるため、両方の鎖は本質的に同じ遺伝情報を持っています。 実際、DNA の複製中に、各鎖は新しいパートナー鎖を生成するためのテンプレートとして機能します。
図 1. ヒトの遺伝情報の (a) 一次、(b) 二次、および (c) 三次組織
RNA とさまざまなタンパク質の配列を使用して、細胞は最終的に、DNA (遺伝子) の特定の領域内の塩基の線形配列によってエンコードされた情報を解読し、基本的な細胞の生存と正常な成長と分化に不可欠なタンパク質を生成します。 本質的に、ヌクレオチドは、タンパク質のビルディングブロックであるアミノ酸をコードするために使用される生物学的アルファベットのように機能します.
誤った塩基が挿入されたり、塩基が失われたり、DNA 合成時に不要な塩基が追加されたりすることを突然変異と呼びます。 10回につきXNUMX回未満の突然変異が起こると推定されています9 細胞の正常な複製中に取り込まれるヌクレオチド。 突然変異は必ずしも有害ではありませんが、重要な遺伝子の不活性化または過剰発現を引き起こす変化は、がん、遺伝性疾患、発達異常、不妊症、胎児または周産期の死亡など、さまざまな障害を引き起こす可能性があります。 ごくまれに、突然変異によって生存率が向上することがあります。 そのような発生は自然選択の基礎です。
一部の化学物質は DNA と直接反応しますが、ほとんどは代謝活性化を必要とします。 後者の場合、最終的にはエポキシドやカルボニウムイオンなどの求電子中間体が、遺伝物質内のさまざまな求核部位で損傷を誘発する原因となります (図 2)。 他の例では、遺伝毒性は、細胞内脂質、タンパク質、または酸素との化合物の相互作用の副産物によって媒介されます。
図 2. 生物活性化: a) ベンゾ (a) ピレン。 b) N-ニトロソジメチルアミン
タンパク質は細胞内に比較的豊富に存在するため、毒性物質相互作用の最も頻繁な標的です。 しかし、DNA の修飾は、細胞の複数世代にわたる成長と分化の調節においてこの分子が中心的な役割を果たしているため、より大きな懸念事項となっています。
分子レベルでは、求電子化合物は DNA の酸素と窒素を攻撃する傾向があります。 最も修飾を受けやすい部位を図 3 に示します。DNA バックボーンのリン酸基内の酸素も化学修飾の標的ですが、これらの基は主要な情報源であると考えられているため、塩基への損傷は生物学的により関連があると考えられています。 DNA分子の要素。
4 つの求電子部分を含む化合物は、通常、DNA にモノ付加体を生成することによって遺伝毒性を発揮します。 同様に、XNUMX つ以上の反応性部分を含む化合物は、XNUMX つの異なる求核中心と反応し、それによって遺伝物質の分子内または分子間架橋を生成します (図 XNUMX)。 鎖間 DNA-DNA および DNA-タンパク質架橋は、DNA 複製に対する完全なブロックを形成する可能性があるため、特に細胞毒性を示す可能性があります。 明らかな理由から、細胞の死によって、細胞が変異したり、腫瘍性に変化したりする可能性がなくなります。 遺伝毒性物質は、ホスホジエステル骨格の切断、または DNA の塩基と糖の間の切断 (脱塩基部位の生成) を誘発することによっても作用する可能性があります。 このような切断は、損傷部位での化学反応の直接的な結果である可能性があり、または前述の種類の DNA 損傷のいずれかの修復中に発生する可能性があります。
過去 XNUMX 年から XNUMX 年にわたって、さまざまな化学物質によって引き起こされる遺伝子損傷の種類を監視するためのさまざまな技術が開発されてきました。 このようなアッセイについては、この章の別の場所で詳しく説明します。 百科事典.
モノ付加体、脱塩基部位、または一本鎖切断などの「微小病変」の誤った複製は、最終的にヌクレオチド塩基対の置換、または染色体 DNA における短いポリヌクレオチド断片の挿入または欠失をもたらす可能性があります。 対照的に、かさばる付加物、架橋、または二本鎖切断などの「マクロレジョン」は、染色体の比較的大きな断片の獲得、喪失、または再編成を引き起こす可能性があります。 いずれにせよ、これらの事象のいずれかが細胞死、機能の喪失、または細胞の悪性形質転換につながる可能性があるため、その結果は生物に壊滅的な影響を与える可能性があります. DNA損傷がどのようにがんを引き起こすかは、正確にはほとんどわかっていません。 現在、このプロセスには、 私のC および ラス、および/またはp53などの最近同定された腫瘍抑制遺伝子の不活性化。 いずれかのタイプの遺伝子の異常な発現は、細胞の増殖および/または分化を制御するための正常な細胞メカニズムを無効にします。
実験的証拠の優勢は、求電子化合物への暴露後の癌の発生が比較的まれな出来事であることを示しています。 これは、部分的には、損傷した DNA を認識して修復する細胞固有の能力、または損傷した DNA を持つ細胞が生き残れないことによって説明できます。 修復中、損傷部位を囲む損傷した塩基、ヌクレオチド、またはヌクレオチドの短いストレッチが除去され、(反対側の鎖をテンプレートとして使用して) 新しい DNA 断片が合成され、所定の位置にスプライシングされます。 効果的であるためには、細胞分裂の前、つまり突然変異の伝播の前に、DNA修復が非常に正確に行われなければなりません.
臨床研究によると、損傷した DNA を修復する能力に遺伝的な欠陥がある人は、幼い頃に癌や発達異常を頻繁に発症することが示されています (表 1)。 このような例は、DNA 損傷の蓄積を人間の病気に結びつける強力な証拠を提供します。 同様に、細胞増殖を促進する薬剤(テトラデカノイルホルボールアセテートなど)は、しばしば発がんを促進します。 これらの化合物について、腫瘍性形質転換の可能性の増加は、細胞が適切な DNA 修復を実行するために利用できる時間の減少の直接的な結果である可能性があります。
表 1. DNA 修復の欠陥が関与していると思われる遺伝性のがんになりやすい疾患
症候群 | 症状 | 細胞表現型 |
毛細血管拡張性運動失調症 | 神経学的悪化 免疫不全 リンパ腫の発生率が高い |
電離放射線および特定のアルキル化剤に対する過敏症。 損傷した DNA の複製の調節不全 (DNA 修復のための時間の短縮を示している可能性があります) |
ブルーム症候群 | 発達異常 露出した皮膚の病変 免疫系および消化管の腫瘍の発生率が高い |
高頻度の染色体異常 DNA修復に関連する切断のライゲーション不良 |
ファンコニ貧血 | 成長遅延 白血病の発生率が高い |
架橋剤に対する過敏症 高頻度の染色体異常 DNA の架橋の欠陥修復 |
遺伝性非ポリープ性結腸がん | 大腸がんの発生率が高い | DNAミスマッチ修復の欠損(複製時に間違った塩基が挿入された場合) |
色素性乾皮症 | 皮膚の露出部分に上皮腫の発生率が高い 神経障害(多くの場合) |
紫外線および多くの化学発癌物質に対する過敏症 損傷したDNAの切除修復および/または複製の欠陥 |
化学物質が DNA とどのように相互作用するかに関する最も初期の理論は、戦争で使用するマスタード ガスの開発中に行われた研究にまでさかのぼることができます。 さらなる理解は、急速に分裂する腫瘍細胞の複製を選択的に阻止する抗がん剤を特定する努力から生まれました。 私たちの環境における危険に対する社会的関心の高まりは、遺伝物質との化学的相互作用のメカニズムと結果に関する追加の研究を促しました。 遺伝毒性を発揮するさまざまな種類の化学物質の例を表 2 に示します。
表 2. ヒト細胞で遺伝毒性を示す化学物質の例
化学品の分類 | 例 | 暴露源 | 遺伝毒性病変の可能性 |
アフラトキシン | アフラトキシンB1 | 汚染された食品 | かさばる DNA 付加物 |
芳香族アミン | 2-アセチルアミノフルオレン | 環境 | かさばる DNA 付加物 |
アジリジンキノン | マイトマイシンC | がん化学療法 | DNA の単付加体、鎖間架橋、および一本鎖切断。 |
塩素化炭化水素 | 塩化ビニル | 環境 | DNA のモノアダクト |
金属および金属化合物 | シスプラチン | がん化学療法 | DNA の鎖内および鎖間架橋の両方 |
ニッケル化合物 | 環境 | DNA の単付加体と一本鎖切断 | |
窒素マスタード | シクロホスファミド | がん化学療法 | DNA のモノアダクトと鎖間架橋 |
ニトロソアミン | N-ニトロソジメチルアミン | 汚染された食品 | DNA のモノアダクト |
多環芳香族炭化水素 | ベンゾ(a)ピレン | 環境 | かさばる DNA 付加物 |
疫学には、病気の発生を測定し、病気と曝露の間の関連性を定量化することが含まれます。
疾病発生の対策
病気の発生は、 周波数 (カウント)が、より適切に説明されます レートに適応これらは、影響を受けた人々の数 (分子)、影響を受けた人々の出身地であるソースまたはベース人口 (つまり、危険にさらされている人口) の人数、および対象となる期間の XNUMX つの要素で構成されます。 率の分母は、ソース母集団が経験した合計人時間です。 レートは、カウントのみよりも異なるサイズの母集団間のより有益な比較を可能にします。 リスク、指定された期間内に個人が病気を発症する確率は、0から1の範囲の割合であり、率ではありません それ自体が. 攻撃率、指定された期間内に影響を受ける人口の割合は、技術的にはリスクの尺度であり、率ではありません.
疾患固有の罹患率には以下が含まれます 発生率、これは、関心のある疾患と新たに診断された人の数を指します。 有病率 既存のケースの数を指します。 死亡率 死亡した人の数を指します。
入射 は、指定された期間内に新たに診断された症例の数として定義されますが、 発生率 この数を、ソース集団が経験した総人時間で割ったものです (表 1)。 がんの場合、発生率は通常、100,000 人あたりの年間発生率で表されます。 他のより一般的な病気の割合は、より少ない人数で表される場合があります。 たとえば、出生異常率は通常、出生 1,000 人あたりで表されます。 累積発生率、指定された期間内に症例になる人の割合は、集団の平均リスクの尺度です。
表 1. 疾患発生の尺度: XNUMX 年間に観察された仮説集団
新たに診断された症例 |
10 |
以前に診断された生存例 |
12 |
死、すべての原因* |
5 |
死亡、関心のある疾患 |
3 |
人口 |
100 |
観測年 |
5 |
入射 |
10人数 |
年間発生率 |
|
ポイント普及率(5年目末) |
(10 + 12 - 3) = 19 人 |
期間有病率(XNUMX年間) |
(10 + 12) = 22 人 |
年間死亡率 |
|
年間死亡率 |
*計算を簡単にするために、この例では、100 年間の期間の終わりにすべての死亡が発生したため、人口の XNUMX 人全員が XNUMX 年間生きていたと仮定しています。
有病率 含ま ポイント有病率、ある時点での疾患の症例数、および 期間有病率、特定の期間のある時点で存在したことが知られている病気の症例の総数。
死亡率は、新たに診断された病気の症例ではなく死亡に関係するものであり、病気を引き起こす要因と、スクリーニング、医療へのアクセス、効果的な治療の利用可能性などの医療の質に関連する要因を反映しています。 その結果、死亡率データではなく発生率に基づいた方が、仮説を立てる努力と病因研究がより有益であり、解釈が容易になる可能性があります。 ただし、死亡率データは、多くの場合、発生率データよりも大規模な集団で容易に入手できます。
用語 死亡率 一般に、すべての原因を合わせた死亡率を意味すると受け入れられていますが、 死亡率 特定の原因による死亡率です。 特定の疾患に対して、 致死率 (技術的には比率であり、率ではありません) は、指定された期間中に病気で亡くなった人の数を病気の人の数で割ったものです。 致死率の補数は、 生存率. XNUMX 年生存率は、がんなどの慢性疾患の一般的なベンチマークです。
病気の発生は、集団のサブグループ間または時間の経過とともに変化する可能性があります。 サブグループを考慮しない、母集団全体の疾病測定値は、 原油レート. たとえば、すべての年齢層を合わせた発生率は粗率です。 年齢層別の料金は、 年齢別料金. 年齢分布が異なる XNUMX つ以上の母集団を比較するには、 年齢調整 (または、 年齢標準化) 率は、各年齢別率にその年齢グループの標準人口 (例えば、研究中の人口の 1970 つ、XNUMX 年の米国の人口) の割合を乗じて計算し、次にすべての年齢グループを合計して、全体の年齢調整率を算出します。 カテゴリ固有の料金がわかっている場合は、人種、性別、喫煙状況など、年齢以外の要因に合わせて料金を調整できます。
記述データの監視と評価は、疾患の病因の手がかりを提供し、介入またはスクリーニングプログラムに適している可能性のある高リスクのサブグループを特定し、そのようなプログラムの有効性に関するデータを提供できます。 サーベイランス活動に使用された情報源には、死亡診断書、医療記録、がん登録、その他の疾病登録(例えば、先天異常登録、末期腎疾患登録)、職業暴露登録、健康保険または障害保険の記録、および労働者の補償が含まれます。記録。
関連の尺度
疫学は、病気に影響を与える要因を特定して定量化しようとします。 最も単純なアプローチでは、疑わしい因子にさらされた人の病気の発生を、さらされていない人の発生と比較します。 曝露と疾病との関連の大きさは、次のいずれかで表すことができます。 絶対の or 相対 条項。 (「ケーススタディ: メジャー」も参照してください。).
絶対効果は次の方法で測定されます。 レート差 および リスクの違い (表 2)。 あ レート差 72 レートから 100,000 レートを差し引いた値です。 たとえば、ベンゼンに暴露した労働者の白血病の発生率が 12 人年あたり 100,000 で、暴露していない労働者の発生率が 60 人年あたり 100,000 である場合、発生率の差は XNUMX 人年あたり XNUMX です。 あ リスク差 は、リスクまたは累積発生率の差であり、-1 から 1 の範囲です。
表 2. コホート研究の関連の尺度
ケース |
人年リスク |
100,000あたりのレート |
|
露出 |
100 |
20,000 |
500 |
露出していない |
200 |
80,000 |
250 |
トータル |
300 |
100,000 |
300 |
レート差 (RD) = 500/100,000 - 250/100,000
= 250/100,000/年
(146.06/100,000 - 353.94/100,000)*
率比 (または相対リスク) (RR) =
エクスポージャーに起因するリスク (ARe) = 100/20,000 - 200/80,000
= 250/100,000/年
エクスポージャーにおける帰属リスクの割合 (ARe%) =
人口寄与リスク (PAR) = 300/100,000 - 200/80,000
= 50/100,000/年
人口寄与リスクパーセント (PAR%) =
* 括弧内は、ボックス内の数式を使用して計算された 95% 信頼区間です。
相対的効果 差ではなく、率またはリスク指標の比率に基づいています。 あ 比率 ある母集団の率と別の母集団の率の比率です。 レート比とも呼ばれます。 リスク比, 相対リスク, 相対率, 発生率 (または 死亡) 比率. メジャーは無次元で、範囲は 0 から無限大です。 XNUMX つのグループの割合が類似している場合 (つまり、曝露による影響がない場合)、 比率 はユニティ (1) に等しい。 リスクを増加させるエクスポージャーは、0 よりも大きなレート比をもたらしますが、保護因子は 1 と XNUMX の間の比率をもたらします。 過剰相対リスク は相対リスクから 1 を引いたものです。たとえば、1.4 の相対リスクは、40% の過剰相対リスクとして表すこともできます。
症例対照研究 (症例参照研究とも呼ばれる) では、疾患のある人 (症例) が特定され、疾患のない人 (対照または参照対象) が特定されます。 XNUMX つのグループの過去の曝露が比較されます。 曝露されたケースである確率は、曝露されたコントロールである確率と比較されます。 被ばくした人および被ばくしていない人の発生源集団の完全な数は入手できないため、疾病率を計算することはできません。 代わりに、公開されたケースは、次の計算によって公開されたコントロールと比較できます。 相対オッズ、または オッズ比 (表3)。
表 3. 症例対照研究の関連性の尺度: 木粉への曝露と鼻腔および副鼻腔の腺癌
ケース |
コントロール |
|
露出 |
18 |
55 |
露出していない |
5 |
140 |
トータル |
23 |
195 |
相対オッズ (オッズ比) (OR) =
エクスポージャーに起因するリスクの割合 ()=
人口寄与リスクパーセント (PAR%) =
コラボレー = 曝露されたコントロールの割合 = 55/195 = 0.28
* かっこ内の 95% 信頼区間は、次のボックスの数式を使用して計算されます。
出典:ヘイズらから改作。 1986年。
関連性の強さを報告するために、効果の相対尺度は絶対尺度よりも頻繁に使用されます。 ただし、絶対的な測定値は、協会の公衆衛生への影響をより適切に示す可能性があります。 心臓病などの一般的な病気の小さな相対的な増加は、より多くの人に影響を与え (大きなリスク差)、次のような希少疾患の大きな相対的な増加 (ただし絶対的な差は小さい) よりも公衆衛生に大きな影響を与える可能性があります。肝臓の血管肉腫。
有意性テスト
観察された効果が帰無仮説と異なる (つまり、効果がない) 可能性を評価するために、統計的有意性の検定が効果の尺度に対して行われることがよくあります。 多くの研究、特に生物医学研究の他の分野では、 p値、疫学研究は通常存在する 信頼区間 (CI) (別名 信頼限界)。 たとえば、95% 信頼区間は、研究データから得られた推定測定値と、真の値を含む確率が 95% の効果測定値の範囲です。 間隔外の値は、効果の真の尺度を含む可能性が低いと見なされます。 比率の CI に XNUMX が含まれる場合、比較対象のグループ間に統計的に有意な差はありません。
信頼区間は、p 値のみよりも有益です。 p 値のサイズは、XNUMX つの理由のいずれかまたは両方によって決定されます。 関連の測定値 (例、率比、リスク差) が大きいか、調査中の母集団が大きいかのいずれかです。 たとえば、大規模な母集団で観察された疾病率のわずかな差が、非常に有意な p 値をもたらす可能性があります。 p 値が大きい理由は、p 値だけでは特定できません。 ただし、信頼区間を使用すると、XNUMX つの要因を解きほぐすことができます。 第 XNUMX に、効果の大きさは、効果測定値と間隔に含まれる数値によって識別できます。 たとえば、リスク比が大きいほど、効果が強いことを示します。 第二に、母集団のサイズは信頼区間の幅に影響します。 統計的に不安定な推定値を持つ小さな母集団は、大きな母集団よりも広い信頼区間を生成します。
結果のばらつきを表すために選択された信頼度 (「統計的有意性」) は任意ですが、伝統的に 95% であり、p 値 0.05 に相当します。 95% 信頼区間には、95% の確率で効果の真の尺度が含まれます。 90% など、その他の信頼度が使用されることもあります。
ばく露は、二分法(例えば、ばく露と未ばく露)の場合もあれば、多くのレベルのばく露を含む場合もあります。 影響の測定値 (すなわち、応答) は、曝露のレベルによって異なります。 評価中 暴露反応 関係は、疫学的データを解釈する上で重要な部分です。 動物実験における暴露反応の類似物は「用量反応」です。 曝露レベルに応じて反応が増加する場合は、傾向が観察されない場合よりも因果関係がある可能性が高くなります。 曝露と反応の関係を評価するための統計的検定には、Mantel 拡張検定とカイ XNUMX 乗傾向検定が含まれます。
標準化
対象となる一次曝露および疾患以外の要因を考慮に入れるために、関連の尺度は次のようになります。 標準化されました 成層化または回帰手法を使用します。 層別化とは、母集団を因子に関して均一なグループ (性別グループ、年齢グループ、喫煙グループなど) に分割することを意味します。 各層についてリスク比またはオッズ比が計算され、リスク比またはオッズ比の全体の加重平均が計算されます。 これらの全体的な値は、層化因子で調整された、一次曝露と疾病との関連性、すなわち層化因子の影響を除いた関連性を反映しています。
A 標準化率 (SRR) は、XNUMX つの標準レートの比率です。 言い換えれば、SRR は層固有のレート比の加重平均であり、各層の重みは非曝露グループまたは参照対象グループの人時間分布です。 同じ重みが使用されている場合、XNUMX つ以上のグループの SRR を比較できます。 レート比と同様に、SRR の信頼区間を構築できます。
標準化死亡率 (SMR) は年齢別の割合比の加重平均であり、加重 (例: 危険にさらされている時間) は調査中のグループから得られ、率は対象母集団から得られます。これは、SRR の状況とは逆です。 通常の参照対象集団は一般集団であり、その死亡率は容易に入手でき、多数に基づいているため、調査中の職業集団の暴露されていないコホートまたはサブグループからの死亡率を使用するよりも安定しています。 参照母集団の代わりにコホートからの重みを使用することは、間接標準化と呼ばれます。 SMR は、コホートで観察された死亡数と予測数の比率であり、参照母集団からの率に基づいています (比率は通常、提示のために 100 を掛けられます)。 関連付けが存在しない場合、SMR は 100 に等しくなります。率は参照母集団に由来し、重みは研究グループに由来するため、XNUMX つ以上の SMR は比較できない傾向があることに注意してください。 この比較不可能性は、疫学的データの解釈においてしばしば忘れられ、誤った結論が導き出される可能性があります。
健康労働者効果
職業コホートの総死亡率が一般集団よりも低いことは非常に一般的であり、たとえ労働者が職場での暴露による選択された死因のリスクが高い場合でも. と呼ばれるこの現象は、 健康労働者効果、雇用された人々のグループは、労働者や病気や障害のために働くことができない人々を含む一般人口よりも、平均して健康である可能性が高いという事実を反映しています. 一般人口の全体的な死亡率は、労働者の死亡率よりも高くなる傾向があります。 効果は死因によって強さが異なります。 たとえば、慢性閉塞性肺疾患よりも一般的に癌にとって重要性が低いようです. この理由の XNUMX つは、ほとんどのがんは、若年での職業選択の根底にあるがんの素因から発生した可能性が低いことです。 特定の労働者グループにおける健康労働者効果は、時間の経過とともに減少する傾向があります。
比例死亡率
場合によっては、コホートの完全な集計表 (つまり、危険にさらされている時間) が利用できず、コホートが経験した死亡または一部の死亡に関する情報しかない場合があります (たとえば、退職者および現役従業員の死亡であり、労働者の死亡ではありません)。年金受給資格を得る前に離職した者) 人年の計算には、生命表法を含む人時間評価を扱う特別な方法が必要です。 病気の状態に関係なく、すべてのコホート メンバーの総人時間情報がなければ、SMR と SRR を計算することはできません。 その代わり、 比例死亡率 (PMR) を使用できます。 PMR は、対象集団における特定の原因による総死亡数の割合に基づいて、予測された数と比較した特定の原因による死亡数の観察数の比率であり、研究における総死亡数を掛けたものです。グループ、100 倍。
すべての死因を合わせた死亡率は 1 (PMR=100) に等しくなければならないため、一部の PMR は過剰に見える場合がありますが、実際には他の死因の実際の不足のために人為的に膨らんでいます。 同様に、一部の明らかな赤字は、他の死因の実際の過剰を反映しているだけかもしれません。 たとえば、空中殺虫剤散布機が事故による大幅な実際の過剰死亡を起こしている場合、すべての原因を合わせた PMR が 100 に等しいという数学的要件により、たとえ死亡率が過剰であっても、何らかの XNUMX つまたは他の死因が不足しているように見える可能性があります。 この潜在的な問題を改善するために、主に癌に関心のある研究者は計算することができます 比例がん死亡率 (PCMR)。 PCMR は、観察されたがん死亡数を、参照対象集団における関心対象のがんのがんによる死亡総数 (すべての死亡ではなく) の割合に基づいて予測される数と、研究グループのがんによる死亡の総数を掛けて、 100. したがって、PCMR は、事故、心臓病、または非悪性肺疾患など、癌以外の死因における異常 (過剰または不足) の影響を受けません。
PMR研究は、以下を使用してよりよく分析できます 死亡率 (MOR)、本質的に、あたかもケースコントロール研究からのものであるかのようにデータを分析します。 「コントロール」は、研究中の曝露とは無関係であると考えられるすべての死亡のサブセットからの死亡です。 たとえば、研究の主な関心が癌である場合、死亡オッズ比は、癌による死亡の曝露と心血管死の曝露を比較して計算できます。 このアプローチは、PCMR と同様に、全体の PMR が 100 に等しくなければならないという理由だけで、XNUMX つの死因の変動が別の死因の明らかなリスクに影響を与えるときに発生する PMR の問題を回避します。ただし、制御死因の選択は重要です。 . 前述のように、それらは暴露に関連していてはなりませんが、暴露と疾病との間の可能な関係は、多くの潜在的な制御疾病について知られていない可能性があります。
帰属リスク
ばく露と疾病との間に観察された関連性が因果関係にある場合、ばく露に起因する疾病の量を表す利用可能な尺度があります。 の エクスポージャーに起因するリスク (ARe) は、被ばく者の罹患率から未被ばく者の率を引いたものです。 症例対照研究では疾患率を直接測定できないため、ARe コホート研究でのみ計算可能です。 関連する、より直感的な尺度である エクスポージャーに起因するリスクの割合 (ARe%)、いずれかの研究デザインから取得できます。 ARe% は、暴露に起因する暴露集団で発生した症例の割合です (式については、表 2 および表 3 を参照してください)。 ARe% は、レート比 (またはオッズ比) から 1 を引いたものを、レート比 (またはオッズ比) で割り、100 を掛けたものです。
人口に起因するリスク (PAR) と 人口に起因するリスクの割合 (PAR%)、または 病因分数は、観察された関連性が因果関係にある場合、被ばくした人および被ばくしていない人で構成される総人口における疾病の量を表します。 PARはコホート研究から得ることができ(表28.3)、PAR%はコホート研究および症例対照研究の両方で計算することができる(表2および表3)。
代表性
説明されているリスクのいくつかの測定値があります。 それぞれは、イベントをカウントするための基本的な方法を想定しており、これらのイベントを代表して定義されたグループに分類します。 研究間で結果を比較する場合、観察された違いを説明するには、使用された方法を理解することが不可欠です。
目的と原則
バイオメカニクスは、身体を単なる機械システムであるかのように研究する学問です。身体のすべての部分を機械構造に例え、そのように研究します。 たとえば、次の類推を引き出すことができます。
バイオメカニクスの主な目的は、身体が力を生み出し、動きを生み出す方法を研究することです。 この分野は主に解剖学、数学、物理学に依存しています。 関連分野は、人体測定(人体測定の研究)、作業生理学、運動学(人間の動きに関連する力学と解剖学の原理の研究)です。
労働者の職業上の健康を考慮すると、バイオメカニクスは、一部のタスクがけがや病気を引き起こす理由を理解するのに役立ちます。 関連する健康への悪影響には、筋肉の緊張、関節の問題、背中の問題、疲労などがあります。
背中の緊張や捻挫、さらには椎間板に関連するより深刻な問題は、避けることができる職場での怪我の一般的な例です。 これらは、突然の特定の過負荷が原因で発生することがよくありますが、長年にわたる身体による過剰な力の行使を反映している可能性もあります。問題は突然発生するか、発生するのに時間がかかる場合があります. 時間が経つにつれて発生する問題の例は、「仕立て屋の指」です。 最近の記述では、28 年間衣料品工場で働き、暇なときに裁縫をした後、皮膚が硬化して肥厚し、指を曲げることができなくなった女性の手について説明しています (Poole 1993)。 (具体的には、彼女は右手の人差し指の屈曲変形、右手の人差し指と親指の顕著なヘバーデン結節、およびはさみからの絶え間ない摩擦による右中指の顕著なたこに苦しんでいました。)彼女の手のフィルムは、右の人差し指と中指の最も外側の関節に、関節空間の喪失、関節硬化症(組織の硬化)、骨棘(関節の骨の成長)、および骨嚢胞を伴う重度の変性変化を示しました。
職場での検査により、これらの問題は、最も外側の指関節の過伸展 (曲げ) の繰り返しによるものであることがわかりました。 機械的過負荷と血流の制限 (指の白化として見える) は、これらの関節全体で最大になります。 これらの問題は、筋肉以外の部位で繰り返される筋肉の運動に反応して発生しました。
バイオメカニクスは、この種の傷害を回避するためのタスクの設計方法や、設計が不十分なタスクを改善する方法を提案するのに役立ちます。 これらの特定の問題の解決策は、はさみを再設計し、実行するアクションの必要性を取り除くために縫製タスクを変更することです.
生体力学の XNUMX つの重要な原則は次のとおりです。
図 1. 骨格筋は、動きを開始または逆転させるためにペアで発生します
第二に、筋肉が関節の動きの中間域以外で収縮しようとすると、機械的に不利な状態で動作します。 図 3 は、XNUMX つの異なる位置での肘の機械的利点の変化を示しています。
ワークデザインの重要な基準は、次の原則に基づいています。ワークは、各関節の反対側の筋肉がリラックスしたバランスで発生するように配置する必要があります。 ほとんどのジョイントの場合、これはジョイントが可動範囲のほぼ中間にあることを意味します。
このルールは、タスクの実行中に筋肉の緊張が最小になることも意味します。 規則違反の一例は、手首を曲げて習慣的に操作するキーボード オペレーターの前腕の上部の筋肉に影響を与えるオーバーユース シンドローム (RSI、または反復性緊張損傷) です。 多くの場合、この習慣は、キーボードとワークステーションの設計によってオペレーターに強制されます。
アプリケーション
以下は、バイオメカニクスのアプリケーションを示すいくつかの例です。
ツールハンドルの最適な直径
ハンドルの直径は、手の筋肉がツールに加える力に影響します。 研究によると、最適なハンドルの直径は、ツールを使用する用途によって異なります。 ハンドルのラインに沿って推力を発揮するには、指と親指が少しオーバーラップして握れる直径が最適です。 こちらは約40mm。 トルクを発揮させるには、直径約 50 ~ 65 mm が最適です。 (残念ながら、どちらの目的でも、ほとんどのハンドルはこれらの値よりも小さくなっています。)
ペンチの使用
ハンドルの特殊なケースとして、ペンチで力を加える能力は、図 4 に示すように、ハンドルの分離に依存します。
図 4. 男性と女性の使用者がペンチの顎を握る強さを、ハンドルの間隔の関数として示す
着座姿勢
筋電図は、筋肉の緊張を測定するために使用できる技術です。 緊張の研究では、 脊柱起立 座っている被験者の(背中の)筋肉を調べたところ、(背もたれを傾けて)後ろに寄りかかると、これらの筋肉の緊張が低下することがわかりました。 この効果は、背もたれが上半身の重量をより多く負担するためと説明できます。
さまざまな姿勢の被験者の X 線研究は、股関節を開閉する筋肉のリラックスしたバランスの位置が約 135 度の股関節角度に対応することを示しました。 これは、無重力状態 (宇宙) でこのジョイントが自然に採用する位置 (128°) に近いです。 座った姿勢では、股関節の角度が 90 度で、膝関節と股関節の両方にまたがるハムストリングスの筋肉が、仙骨 (骨盤に接続する脊柱の一部) を垂直位置に引っ張る傾向があります。 その効果は、腰椎の自然な前弯(湾曲)を取り除くことです。 椅子には、この努力を修正するための適切な背もたれが必要です。
スクリュードライブ
ねじを時計回りに挿入するのはなぜですか? この練習はおそらく、右腕を時計回りに回転させる筋肉 (ほとんどの人は右利き) が、反時計回りに回転させる筋肉よりも大きい (したがってより強力である) という無意識の認識から生じたものです。
左利きの方は手でネジを差し込むと不利になりますのでご注意ください。 人口の約 9% が左利きであるため、場合によっては特別なツールが必要になります。ハサミや缶切りがその XNUMX つの例です。
組み立て作業でドライバーを使用している人々の研究では、特定の動きと特定の健康問題との間のより微妙な関係が明らかになりました. 肘の角度が大きい(腕がまっすぐである)人ほど、肘に炎症が起こりやすいことがわかりました。 この効果の理由は、前腕 (上腕二頭筋) を回転させる筋肉が、橈骨頭 (下腕の骨) を上腕骨 (上腕骨) の頭 (丸い頭) に引っ張ることにもあります。 より高い肘の角度で力が増加すると、肘に大きな摩擦力が生じ、結果として関節が加熱され、炎症が引き起こされました。 より高い角度では、ねじ込み動作を行うために筋肉もより大きな力で引っ張る必要があったため、約 90 度の肘で必要とされるよりも大きな力が適用されました。 解決策は、タスクをオペレーターの近くに移動して、肘の角度を約 90° に減らすことでした。
上記の事例は、生体力学を職場に適用するには、解剖学の適切な理解が必要であることを示しています。 タスクの設計者は、機能解剖学の専門家に相談して、議論されている問題の種類を予測する必要がある場合があります。 (ポケット エルゴノミスト (Brown and Mitchell 1986) は、筋電図の研究に基づいて、職場での身体的不快感を軽減する多くの方法を提案しています.)
手動マテリアルハンドリング
用語 手動操作 持ち上げる、下げる、押す、引く、運ぶ、移動する、保持する、拘束するなどの作業が含まれ、労働生活の大部分を網羅しています。
タスクを実行するには筋肉を動かさなければならないため、バイオメカニクスは手作業に直接関連していることは明らかです。 問題は、人々がどれだけの肉体労働を合理的に期待できるかということです。 答えは状況によって異なります。 実際には、XNUMX つの質問をする必要があります。 それぞれに、科学的に研究された基準に基づいた答えがあります。
これらの XNUMX つの異なる基準が必要なのは、物を持ち上げる作業に対して XNUMX つの大きく異なる反応が生じる可能性があるためです。 感じています タスクについて—心理物理学的基準。 加える力が大きいと、筋肉や関節への負担が懸念されます。 過負荷ではない 損傷点まで - 生体力学的基準。 そしてもし 仕事率 大きすぎると、生理学的基準、または人の有酸素能力をはるかに超える可能性があります。
多くの要因が、手作業による身体への負荷の程度を決定します。 それらはすべて、制御の機会を示唆しています。
姿勢と動き
負荷をかけて体をひねったり前に手を伸ばす作業が必要な場合は、怪我のリスクが高くなります。 多くの場合、ワークステーションはこれらのアクションを防ぐために再設計できます。 リフトを地面の高さから始めると、太ももの中央の高さよりも背中の怪我が多くなります。これは、簡単な制御手段を示唆しています。 (これはハイリフトにも当てはまります。)
積み荷。
荷物自体の重量や場所によっては、ハンドリングに影響を与える場合があります。 形状、安定性、サイズ、滑りやすさなどの他の要因はすべて、取り扱い作業の容易さに影響を与える可能性があります。
組織と環境。
物理的にも時間の経過とともに (一時的に) 作業が組織化される方法も、取り扱いに影響を与えます。 配送ベイでトラックから荷を下す作業は、XNUMX 人の作業員に XNUMX 日中かけてもらうよりも、数人に XNUMX 時間ずつ分散させた方がよいでしょう。 環境はハンドリングに影響を与えます。照明が不十分で、床が散らかったり、でこぼこしたり、ハウスキーピングが不十分だったりすると、すべて人がつまずく可能性があります。
個人的な要因。
個人の取り扱いスキル、年齢、着用している衣服も、取り扱い要件に影響を与える可能性があります。 必要な情報を提供し、取り扱いの物理的なスキルを開発するための時間を確保するために、トレーニングと持ち上げのための教育が必要です。 若い人ほどリスクが高くなります。 一方、高齢者は筋力が低下し、生理的能力が低下します。 タイトな服は、人々がきつい服に負担をかけるため、タスクに必要な筋力を増加させる可能性があります。 古典的な例は、ナースのスモック ユニフォームと、人々が頭の上で仕事をするときのタイトなオーバーオールです。
推奨される体重制限
上記の点は、すべての状況で「安全」な重量を示すことは不可能であることを示しています。 (重量制限は、恣意的な方法で国ごとに異なる傾向があります。たとえば、インドの港湾労働者はかつて 110 kg を持ち上げることが「許可」されていましたが、ドイツの旧人民民主共和国の対応者は 32 kg に「制限されていました」 .) 体重制限も大きすぎる傾向があります。 多くの国で提案されている 55 kg は、最近の科学的証拠に基づいて、現在では大きすぎると考えられています. 米国の国立労働安全衛生研究所 (NIOSH) は、23 年に 1991 kg の負荷制限を採用しました (Waters et al. 1993)。
各持ち上げ作業は、それぞれのメリットを評価する必要があります。 持ち上げ作業の重量制限を決定するための有用なアプローチは、NIOSH によって開発された式です。
RWL = LC x HM x VM x DM×AM×CM× FM
場所
RWL = 問題のタスクの推奨重量制限
HM = 荷重の重心から足首の中間点までの水平距離 (最小 15 cm、最大 80 cm)
VM =リフト開始時の荷物の重心と床との間の垂直距離(最大175cm)
DM = リフトの垂直移動 (最小 25 cm、最大 200 cm)
AM = 非対称係数 - タスクが体の正面から外れる角度
CM = 結合乗数 - 持ち上げるアイテムをしっかりとつかむ能力。参照表に記載されています。
FM = 周波数乗数 - リフティングの周波数。
方程式内の長さのすべての変数は、センチメートル単位で表されます。 NIOSH が持ち上げるために推奨する最大重量は 23 kg であることに注意してください。 これは、多くの人が多くの持ち上げ作業を行っていることを観察した結果、持ち上げ開始時の身体からの平均距離が 40 cm であり、以前のバージョンの方程式で想定されていた 25 cm ではないことが明らかになった後、15 kg から減少しました (NIOSH 1981 )。
リフト指数。
タスクで持ち上げる重量と RWL を比較することにより、持ち上げ指数 (LI) は、次の関係に従って取得できます。
LI=(取扱重量)/RWL.
したがって、NIOSH 式の特に価値のある使用法は、持ち上げ作業を重大度順に並べ、持ち上げ指数を使用して行動の優先順位を設定することです。 (ただし、この式には多くの制限があり、最も効果的に適用するには理解する必要があります。Waters et al. 1993 を参照してください)。
タスクによって課される脊椎圧迫の推定
コンピューター ソフトウェアは、手作業による脊椎の圧迫を推定するために利用できます。 ミシガン大学の 2D および 3D 静的強度予測プログラム (「Backsoft」) は、脊椎の圧迫を推定します。 プログラムに必要な入力は次のとおりです。
2D プログラムと 3D プログラムは、3D ソフトウェアが XNUMX 次元の姿勢に適用される計算を許可するという点で異なります。 プログラムの出力は脊椎圧縮データを提供し、選択された母集団のうち、足首、膝、股関節、第 XNUMX 腰椎椎間板仙骨、肩、および肘の XNUMX つの関節の推奨制限を超えずに特定のタスクを実行できるパーセンテージをリストします。 この方法には、プログラムから最大の価値を引き出すために完全に理解する必要がある多くの制限もあります。
免疫系の機能は、病原体の侵入から身体を保護し、発生する腫瘍細胞に対する免疫監視を提供することです。 それは、非特異的でエフェクター反応自体を開始できる防御の最前線と、リンパ球と抗体が認識の特異性とその後の抗原に対する反応性を運ぶ後天的な特異的分岐を持っています。
免疫毒性学は、「生体異物と免疫系との相互作用の結果として望ましくない影響をもたらす可能性がある事象の研究に関する学問分野」と定義されています。 これらの望ましくない事象は、(1) 免疫系に対する生体異物 (および/またはその生体内変換産物) の直接的および/または間接的な影響、または (2) 化合物に対する免疫学的に基づく宿主応答および/またはその代謝産物、または化合物またはその代謝産物によって修飾された宿主抗原」(Berlin et al. 1987)。
免疫系が化学的傷害の受動的標的として機能すると、その結果、感染や特定の形態の新形成に対する抵抗力が低下したり、アレルギーや自己免疫を悪化させる可能性のある免疫調節不全/刺激が生じる可能性があります. 免疫系が化合物によって修飾された生体異物または宿主抗原の抗原特異性に応答する場合、毒性はアレルギーまたは自己免疫疾患として現れる可能性があります。
化学物質による免疫抑制を調査するための動物モデルが開発されており、これらの方法の多くが検証されています (Burleson、Munson、および Dean 1995; IPCS 1996)。 テストの目的で、利用可能なアッセイの圧倒的な数から適切な選択を行うために、段階的なアプローチに従います。 一般に、第 XNUMX 段階の目的は、潜在的な免疫毒性物質を特定することです。 潜在的な免疫毒性が確認された場合、観察された変化を確認し、さらに特徴付けるために、第 XNUMX 段階のテストが行われます。 第三段階の調査には、化合物の作用メカニズムに関する特別な調査が含まれます。 いくつかの生体異物は、実験動物を用いたこのような研究で免疫抑制を引き起こす免疫毒性物質として同定されています。
環境化学物質によるヒトの免疫機能障害に関するデータベースは限られている (Descotes 1986; NRC Subcommittee on Immunotoxicology 1992)。 免疫毒性のマーカーの使用は、これらの化学物質が人間の健康に及ぼす影響を調査するための臨床研究および疫学研究ではほとんど注目されていません。 そのような研究は頻繁には行われておらず、例えば暴露の制御されていない性質のために、それらの解釈では明確な結論を導き出すことができないことが多い. したがって、現時点では、げっ歯類における免疫毒性評価とその後のヒトへの外挿が、危険性とリスクに関する決定の基礎を形成しています。
過敏症反応、特にアレルギー性喘息および接触性皮膚炎は、先進国における重要な職業上の健康問題です (Vos、Younes、および Smith 1995)。 接触感作の現象は、最初にモルモットで調査された (Andersen and Maibach 1985)。 最近まで、これは予測試験に最適な種でした。 多くのモルモット試験方法が利用可能であり、最も頻繁に使用されるのは、モルモット最大化試験とビューラーの閉塞パッチ試験です。 モルモット試験と、マウスで開発された耳腫脹試験や局所リンパ節アッセイなどの新しいアプローチは、毒物学者に皮膚感作の危険性を評価するためのツールを提供します。 気道の感作に関する状況は非常に異なります。 モルモットとマウスで化学的呼吸器アレルギーを調査するための動物モデルの開発が進んでいるが、化学的呼吸器アレルゲンの同定に利用できる、十分に検証された、または広く受け入れられている方法はまだない。
人間のデータは、化学物質、特に薬物が自己免疫疾患を引き起こす可能性があることを示しています (Kammüller、Bloksma、および Seinen 1989)。 ヒト自己免疫疾患の実験動物モデルは数多くあります。 これには、自発的な病理学 (たとえば、ニュージーランドのブラック マウスにおける全身性エリテマトーデス) と、交差反応性自己抗原による実験的免疫によって誘発される自己免疫現象 (たとえば、Lewis 系統ラットにおける H37Ra アジュバント誘発関節炎) の両方が含まれます。 これらのモデルは、免疫抑制剤の前臨床評価に適用されます。 生体異物が誘発性自己免疫または先天性自己免疫を悪化させるかどうかを評価するためのこれらのモデルの可能性に取り組んだ研究はほとんどありません。 自己免疫疾患を誘発する化学物質の能力を調査するのに適した動物モデルは事実上不足しています。 限られた範囲で使用される XNUMX つのモデルは、マウスの膝窩リンパ節アッセイです。 人間の状況と同様に、遺伝的要因は実験動物の自己免疫疾患 (AD) の発症に重要な役割を果たし、そのような検査の予測値を制限します。
免疫システム
免疫系の主な機能は、細菌、ウイルス、寄生虫、菌類、腫瘍細胞に対する防御です。 これは、細かく調整されたコンサートでのさまざまな細胞タイプとそれらの可溶性メディエーターの作用によって達成されます。 宿主の防御は、非特異的または先天的な耐性と、リンパ球によって媒介される特異的または獲得免疫に大まかに分けることができます (Roitt, Brostoff and Male 1989)。
免疫系の構成要素は全身に存在します (Jones et al. 1990)。 リンパ球コンパートメントは、リンパ器官内にあります (図 1)。 骨髄と胸腺は、一次または中央リンパ器官として分類されます。 二次または末梢リンパ器官には、リンパ節、脾臓、および消化管や気道などの分泌面に沿ったリンパ組織、いわゆる粘膜関連リンパ組織(MALT)が含まれます。 体のリンパ球の約半分は常に MALT に存在します。 さらに、皮膚は、皮膚に存在する抗原に対する免疫応答を誘導するための重要な器官です。 この過程で重要なのは、抗原提示機能を持つ表皮ランゲルハンス細胞です。
単核食細胞系 (MPS) と呼ばれる単球/マクロファージ系統の食細胞は、リンパ器官および節外部位で発生します。 節外食細胞には、肝臓のクッパー細胞、肺の肺胞マクロファージ、腎臓のメサンギウムマクロファージ、脳のグリア細胞が含まれます。 多形核白血球 (PMN) は、主に血液と骨髄に存在しますが、炎症部位に蓄積します。
非特異的防御
微生物に対する防御の最前線は、皮膚、気道、消化管などの物理的および化学的障壁によって実行されます。 この障壁は、病原体を殺すことができるマクロファージや多形核白血球などの貪食細胞や、腫瘍細胞やウイルス感染細胞を溶解できるナチュラルキラー細胞などの非特異的な保護メカニズムによって助けられています。 補体系および特定の微生物阻害剤 (例えば、リゾチーム) も非特異的応答に関与します。
特定の免疫
宿主が病原体と最初に接触した後、特異的な免疫応答が誘導されます。 この第 XNUMX の防御線の特徴は、B および T リンパ球の細胞表面上の受容体による病原体の決定基、いわゆる抗原またはエピトープの特異的認識です。 特定の抗原との相互作用に続いて、受容体を有する細胞が刺激されて増殖と分化が起こり、誘発抗原に特異的な子孫細胞のクローンが生成されます。 特異的免疫応答は、非特異的応答の有効性を刺激することにより、病原体に提示される非特異的防御を助けます。 特異的免疫の基本的な特徴は、記憶が発達することです。 同じ抗原との二次接触は、より速く、より活発であるが十分に調節された反応を引き起こします。
ゲノムには、遭遇する可能性のある抗原の数を認識するのに十分な数の抗原受容体の配列のコードを運ぶ能力がありません。 特異性のレパートリーは、遺伝子再編成のプロセスによって発達します。 これはランダムなプロセスであり、その間にさまざまな特異性がもたらされます。 これには、望ましくない自己成分の特異性が含まれます。 胸腺 (T 細胞) または骨髄 (B 細胞) で行われる選択プロセスは、これらの望ましくない特異性を削除するように機能します。
正常な免疫エフェクター機能と免疫応答の恒常性調節は、リンパ球や他の細胞型によって合成および分泌されるサイトカインとして総称されるさまざまな可溶性産物に依存しています。 サイトカインは、免疫および炎症反応に多面的な効果をもたらします。 免疫応答には、異なる細胞集団間の協力が必要です。抗体応答の調節、炎症部位での免疫細胞と分子の蓄積、急性期応答の開始、マクロファージの細胞傷害機能の制御、および宿主耐性の中心となる他の多くのプロセスです。 . これらは、個々に、または協調して作用するサイトカインの影響を受け、多くの場合、サイトカインに依存しています。
特異的免疫には、液性免疫と細胞性または細胞性免疫の XNUMX つの腕が認められています。
液性免疫. 液性アームでは、細胞表面受容体による抗原の認識に続いて、B リンパ球が刺激されます。 B リンパ球の抗原受容体は免疫グロブリン (Ig) です。 成熟 B 細胞 (形質細胞) は、血清中または粘膜表面に沿って抗体として作用する抗原特異的免疫グロブリンの産生を開始します。 免疫グロブリンには 1 つの主要なクラスがあります。(2) IgM、最適な凝集能を持つ五量体 Ig。 (3) 胎盤を通過できる循環中の主要な Ig である IgG。 (4) IgA、粘膜表面の保護のための分泌型 Ig。 (5) IgE、マスト細胞または好塩基性顆粒球への Ig 定着は、即時型過敏反応に関与します。(XNUMX) IgD は、主な機能は B リンパ球上の受容体です。
細胞性免疫. 特定の免疫系の細胞部門は、T リンパ球によって媒介されます。 これらの細胞は、膜上に抗原受容体も持っています。 それらは、組織適合性抗原との関連で抗原提示細胞によって提示された場合、抗原を認識します。 したがって、これらの細胞は抗原特異性に加えて制限があります。 T 細胞は、さまざまな (体液性を含む) 免疫応答のヘルパー細胞として機能し、炎症細胞の動員を仲介し、細胞傷害性 T 細胞として、抗原特異的認識後に標的細胞を殺すことができます。
免疫毒性のメカニズム
免疫抑制
効果的な宿主抵抗性は、免疫系の機能的完全性に依存しており、免疫応答を調整する構成細胞および分子が十分な数で機能する形で利用可能である必要があります。 ヒトの先天性免疫不全症は、多くの場合、特定の幹細胞株の欠陥によって特徴付けられ、免疫細胞の産生が損なわれるか、または欠如します。 先天性および後天性のヒト免疫不全疾患との類推により、化学物質による免疫抑制は、単に機能細胞数の減少に起因する可能性があります (IPCS 1996)。 リンパ球の欠如または数の減少は、多かれ少なかれ免疫状態に深刻な影響を与える可能性があります. 移植または細胞増殖抑制療法で発生する可能性のある一部の免疫不全状態および重度の免疫抑制は、特に日和見感染症および特定の腫瘍性疾患の発生率の増加と関連しています。 感染症は、細菌、ウイルス、真菌、または原生動物である可能性があり、感染の主なタイプは、関連する免疫不全によって異なります。 免疫抑制環境化学物質への曝露は、検出が困難な、より微妙な形態の免疫抑制をもたらすと予想される場合があります。 これらは、例えば、インフルエンザや風邪などの感染症の発生率の増加につながる可能性があります。
多種多様な細胞、メディエーター、および機能が複雑で相互作用的なネットワークを形成する免疫系の複雑さを考慮すると、免疫毒性化合物は効果を発揮する機会が数多くあります。 多くの免疫毒性化学物質によって引き起こされる初期病変の性質はまだ解明されていませんが、免疫機能の低下をもたらす免疫生物学的変化に関して、主に実験動物での研究から得られた情報が増えています (Dean et al. 1994)。 . 毒性効果は、次の重要な機能で発生する可能性があります (これらの機能に影響を与える免疫毒性化合物のいくつかの例が示されています)。
アレルギー
アレルギー 特定の免疫応答の誘導および誘発から生じる健康への悪影響として定義することができます。 免疫系の関与なしに過敏反応が起こる場合 疑似アレルギー 使用されている。 免疫毒性学の文脈では、アレルギーは対象となる化学物質や薬物に対する特定の免疫反応から生じます。 個人を感作する化学物質の能力は、一般に、体のタンパク質に共有結合する能力に関連しています。 アレルギー反応はさまざまな形態をとる可能性があり、これらは基礎となる免疫学的メカニズムと反応速度の両方に関して異なります。 24 つの主要なタイプのアレルギー反応が認識されています。 IgE 抗体によって引き起こされ、感作された個人が曝露してから数分以内に症状が現れる I 型過敏反応。 II型過敏症反応は、抗体による宿主細胞の損傷または破壊に起因します。 この場合、症状は数時間以内に現れます。 III型過敏症、またはアルサス反応も抗体媒介性であるが、可溶性抗原に対するものであり、免疫複合体の局所的または全身的作用から生じる。 IV型、または遅発型過敏反応は、Tリンパ球によって引き起こされ、通常、感作された個人が暴露されてから48時間からXNUMX時間後に症状が現れます。
職業上の健康に最も関連性の高い XNUMX 種類の化学物質アレルギーは、接触過敏症または皮膚アレルギーと気道アレルギーです。
接触過敏症. 多数の化学物質が皮膚感作を引き起こす可能性があります。 感受性のある個人が化学アレルゲンに局所的に暴露された後、流出リンパ節で T リンパ球応答が誘導されます。 皮膚では、アレルゲンは表皮のランゲルハンス細胞と直接的または間接的に相互作用し、化学物質をリンパ節に輸送し、応答性の T リンパ球に免疫原性の形で提示します。 アレルゲンで活性化された T リンパ球が増殖し、クローンが拡大します。 個体は現在感作されており、同じ化学物質への 24 回目の皮膚暴露に対してより攻撃的な免疫反応で反応し、アレルギー性接触皮膚炎を引き起こします。 アレルギー性接触皮膚炎の特徴である皮膚の炎症反応は、特定の T リンパ球による皮膚のアレルゲンの認識に続くものです。 これらのリンパ球は活性化され、サイトカインを放出し、他の単核白血球の局所蓄積を引き起こします。 症状は、感作された個人の曝露から約 48 時間から 2,4 時間後に発現するため、アレルギー性接触皮膚炎は遅延型過敏症の一種です。 アレルギー性接触皮膚炎の一般的な原因には、有機化学物質 (XNUMX-ジニトロクロロベンゼンなど)、金属 (ニッケルやクロムなど)、植物製品 (ツタウルシのウルシオールなど) が含まれます。
呼吸過敏症. 呼吸器過敏症は通常、I 型過敏症反応であると考えられています。 しかし、喘息に関連する後期相反応およびより慢性的な症状には、細胞性(IV型)免疫プロセスが関与している可能性があります。 呼吸器アレルギーに関連する急性症状は、IgE 抗体によって影響を受けます。IgE 抗体の産生は、影響を受けやすい個人が誘発化学アレルゲンにさらされた後に誘発されます。 IgE 抗体は全身に分布し、膜受容体を介して気道を含む血管組織に見られるマスト細胞に結合します。 同じ化学物質を吸入すると、呼吸器過敏反応が誘発されます。 アレルゲンはタンパク質と会合し、マスト細胞に結合した IgE 抗体に結合して架橋します。 これによりマスト細胞の脱顆粒が起こり、ヒスタミンやロイコトリエンなどの炎症メディエーターが放出されます。 このようなメディエーターは気管支収縮と血管拡張を引き起こし、呼吸器アレルギーの症状を引き起こします。 喘息および/または鼻炎。 人に呼吸器過敏症を引き起こすことが知られている化学物質には、酸無水物 (トリメリット酸無水物など)、一部のジイソシアネート (トルエンジイソシアネートなど)、白金塩、および一部の反応染料が含まれます。 また、ベリリウムへの慢性暴露は、過敏性肺疾患を引き起こすことが知られています。
自己免疫
自己免疫 内因性「自己」抗原に対する特定の免疫応答の刺激として定義できます。 誘発された自己免疫は、制御性 T リンパ球のバランスの変化、または生体異物と正常組織成分との会合 (「自己変化」) のいずれかから生じる可能性があります。 影響を受けやすい個人の自己免疫疾患 (AD) のような影響を偶発的に誘発または悪化させることが知られている薬物および化学物質は、一般にそれ自体は免疫原性がないと考えられている低分子量化合物 (分子量 100 ~ 500) です。 化学物質への暴露による AD のメカニズムはほとんど知られていません。 疾患は、抗体の循環によって直接的に、免疫複合体の形成を通じて間接的に、または細胞性免疫の結果として生じる可能性がありますが、メカニズムの組み合わせによって発生する可能性があります。 病因は、薬物によって誘発される免疫溶血性疾患で最もよく知られています。
さまざまな化学物質や薬物、特に後者は、自己免疫様反応を誘発することがわかっています (Kamüller、Bloksma、および Seinen 1989)。 化学物質への職業的曝露は、偶然にもAD様症候群につながる可能性があります. 単量体の塩化ビニル、トリクロロエチレン、パークロロエチレン、エポキシ樹脂、およびシリカ粉塵への曝露は、強皮症様症候群を誘発する可能性があります。 全身性エリテマトーデス (SLE) に似た症候群は、ヒドラジンへの曝露後に報告されています。 トルエンジイソシアネートへの曝露は、血小板減少性紫斑病の誘発と関連しています。 水銀などの重金属は、免疫複合体糸球体腎炎の一部の症例に関与しています。
ヒューマンリスクアセスメント
ヒトの免疫状態の評価は、主に末梢血を使用して免疫グロブリンや補体などの体液性物質を分析し、白血球のサブセット構成とサブ集団の機能を分析します。 これらの方法は通常、先天性免疫不全疾患が疑われる患者の体液性および細胞性免疫、ならびに非特異的耐性を調査するために使用されるものと同じです。 疫学的研究(例えば、職業的に暴露された集団)の場合、パラメータは、ヒト集団における予測値、検証済みの動物モデル、およびマーカーの基礎となる生物学に基づいて選択する必要があります(表 1 を参照)。 環境汚染物質または他の毒性物質への (偶発的な) 曝露後の免疫毒性効果のスクリーニング戦略は、予想される免疫不全の種類、曝露から免疫状態の評価までの時間、曝露の程度、および曝露された個人の数などの状況に大きく依存します。 ヒトにおける特定の生体異物の免疫毒性リスクを評価するプロセスは、毒性損傷に対する個人の反応に影響を与える内因性または外因性起源のさまざまな交絡因子の存在により、非常に困難であり、多くの場合不可能です。 これは、遺伝的要因が重要な役割を果たす自己免疫疾患における化学物質曝露の役割を調査する研究に特に当てはまります。
表 1. 免疫マーカー検査の分類
試験区分 | 特性 | 特定のテスト |
基本一般 一般的なパネルに含める必要があります |
一般的な健康状態と臓器系の状態の指標 | 血中尿素窒素、血糖など |
基礎免疫 一般的なパネルに含める必要があります |
免疫状態の一般的な指標 比較的低コスト アッセイ方法は研究所間で標準化されています 基準範囲外の結果は臨床的に解釈可能です |
完全な血球計算 血清IgG、IgA、IgMレベル 主要なリンパ球サブセットの表面マーカー表現型 |
集中/反射 臨床所見、曝露の疑い、または以前の検査結果によって示される場合に含める必要があります |
特定の免疫機能/イベントの指標 費用は異なります アッセイ方法は研究所間で標準化されています 基準範囲外の結果は臨床的に解釈可能です |
組織適合遺伝子型 感染因子に対する抗体 総血清 IgE アレルゲン特異的IgE 自己抗体 過敏症の皮膚テスト 顆粒球酸化バースト 病理組織学(組織生検) |
研究 コントロール集団と慎重な研究デザインにのみ含める必要があります |
一般的または特定の免疫機能/イベントの指標 費用はさまざまです。 しばしば高価 通常、検査方法は研究所間で標準化されていません 基準範囲外の結果は臨床的に解釈できないことが多い |
インビトロ刺激アッセイ 細胞活性化表面マーカー サイトカイン血清濃度 クローン性アッセイ(抗体、細胞、遺伝子) 細胞毒性試験 |
十分なヒトのデータが入手できることはめったにないため、ヒトにおける化学物質誘発性免疫抑制のリスク評価は、ほとんどの場合、動物実験に基づいています。 潜在的な免疫毒性生体異物の同定は、主にげっ歯類を対象とした対照研究で行われています。 この点に関して、in vivo 曝露研究は、化合物の免疫毒性の可能性を推定するための最適なアプローチを示しています。 これは、免疫系と免疫応答の多因子的で複雑な性質によるものです。 インビトロ研究は、免疫毒性のメカニズムの解明においてますます価値があります。 さらに、動物およびヒト由来の細胞を使用して化合物の効果を調査することにより、種の比較のためのデータを生成することができ、リスク評価プロセスを改善するための「平行四辺形」アプローチで使用できます。 平行四辺形の XNUMX つの要点 (in vivo 動物、in vitro 動物およびヒト) のデータが利用可能である場合、残りの要点、つまりヒトのリスクでの結果を予測することはより容易になる可能性があります。
化学物質誘発性免疫抑制のリスク評価が動物実験のデータのみに依存しなければならない場合、無毒性量 (NOAEL) に不確実係数を適用することにより、人への外挿法に従うことができます。 このレベルは、宿主耐性アッセイや過敏症反応と抗体産生の in vivo 評価など、関連するモデルで決定されたパラメーターに基づくことができます。 理想的には、リスク評価に対するこのアプローチの関連性は、ヒトでの研究による確認が必要です。 このような研究では、毒物、疫学的データ、および免疫状態の評価の特定と測定を組み合わせる必要があります。
接触過敏症を予測するために、モルモット モデルが利用可能であり、1970 年代からリスク評価に使用されてきました。 感度が高く再現性がありますが、主観的な評価に依存するため、これらのテストには限界があります。 これは、マウスで開発されたより新しく、より定量的な方法によって克服できます。 アレルゲンの吸入または摂取によって誘発される化学物質誘発性過敏症に関しては、試験を開発し、ヒトにおける予測値の観点から評価する必要があります。 潜在的アレルゲンの安全な職業暴露レベルの設定に関しては、アレルギーの二相性の性質、つまり感作段階と誘発段階を考慮する必要があります。 以前に感作された個人でアレルギー反応を誘発するために必要な濃度は、免疫学的にナイーブであるが感受性のある個人で感作を誘発するために必要な濃度よりもかなり低い.
化学物質誘発性自己免疫を予測する動物モデルが事実上不足しているため、そのようなモデルの開発に重点を置かなければなりません。 このようなモデルの開発のために、影響を受けやすい個人を特定するための遺伝的および免疫系マーカーの研究を含め、ヒトにおける化学物質誘発性自己免疫に関する私たちの知識を進める必要があります。 自己免疫を誘発する薬物にさらされている人間は、そのような機会を提供します。
疫学者は、変数間の関係、主に暴露変数と結果変数に関心があります。 通常、疫学者は、病気の発生が集団内の特定の病原体の存在 (暴露) に関連しているかどうかを確認したいと考えています。 これらの関係を研究する方法は、かなり異なる場合があります。 その病原体にさらされたすべての人を特定し、それらを追跡して病気の発生率を測定し、その発生率を適切な非暴露集団での病気の発生率と比較することができます。 あるいは、露出したものと露出していないものを完全に列挙することなく、単純にサンプリングすることもできます。 または、第 XNUMX の選択肢として、定義された期間内に対象の疾患を発症したすべての人 (「症例」) と、無病の個人の適切なグループ (症例のソース母集団のサンプル) を特定し、確認することができます。曝露のパターンが XNUMX つのグループ間で異なるかどうか。 調査参加者の追跡調査は XNUMX つのオプションです (いわゆる縦断調査): この状況では、暴露の発生と病気の発症の間にタイムラグが存在します。 代替オプションの XNUMX つは、被ばくと病気の両方が同時に測定される母集団の断面図です。
この記事では、コホート、ケース レファレント (ケース コントロール)、および横断的な一般的な研究デザインに注意を払います。 この議論の土台を整えるために、小さな町にある大きなビスコース レーヨン工場を考えてみましょう。 二硫化炭素への暴露が心血管疾患のリスクを高めるかどうかの調査が開始されました。 調査にはいくつかの設計上の選択肢があり、いくつかは明白ではありません。 最初の戦略は、二硫化炭素にさらされたすべての労働者を特定し、心血管死亡率を追跡することです。
コホート研究
コホート研究には、共通の事象である曝露を共有する研究参加者が含まれます。 古典的なコホート研究では、暴露された人々の定義されたグループを特定し、その後全員を追跡し、罹患率および/または死亡率を記録します。 一般的な定性的なエクスポージャーとは別に、コホートはその他のエクスポージャーについても定義する必要があります。 適格基準研究の有効性と効率を高めるために、年齢層、性別(男性または女性、またはその両方)、曝露の最小期間と強度、他の曝露からの自由などなど。 入学時には、すべてのコホートメンバーは、疾患を測定するために使用される一連の経験的基準に従って、研究対象の疾患に感染していない必要があります。
例えば、二硫化炭素の冠動脈罹患率に対する影響に関するコホート研究で、冠動脈心疾患が臨床的梗塞として経験的に測定されている場合、ベースラインで冠動脈梗塞の病歴があった人はコホートから除外されなければなりません。 対照的に、心筋梗塞の既往のない心電図の異常は受け入れられます。 ただし、新しい心電図の変化の出現が経験的な結果の尺度である場合、コホートメンバーはベースラインで正常な心電図も持っている必要があります。
曝露コホートの罹患率(発生率)または死亡率は、理想的には、曝露を除くすべての関連する側面で曝露コホートと可能な限り類似しているべき参照コホートと比較して、以下の相対リスクを決定する必要があります。曝露による病気または死亡。 類似しているが曝露されていないコホートを参照経験の提供者として使用することは、曝露されたコホートの罹患率または死亡率を年齢で標準化された国の数値と比較する一般的な(誤った)慣行よりも好ましい.比較有効性のための基本的な要件。 このような比較から得られる標準化罹患率 (または死亡率) 比 (SMR) は、通常、曝露されたコホートにバイアスが作用するため、真のリスク比の過小評価を生成し、XNUMX つの母集団間の比較可能性の欠如につながります。 この比較バイアスは「健康労働者効果」と呼ばれています。 しかし、それは実際には真の「効果」ではなく、雇用された人口の健康選択的な離職から生じた負の交絡からのバイアスです. (健康状態の悪い人は、「暴露された」コホートから移動するか、まったく入らない傾向があり、最終的な目的地は、一般人口の失業者のセクションであることがよくあります。)
「露出」コホートは、特定の露出があると定義されるため、 その単一の暴露によって引き起こされる影響 (またはエクスポージャーの組み合わせ) を同時に調べることができます。 一方、コホートデザインにより、以下の研究が可能になります 同時にいくつかの病気. 狭心症、心電図の変化、臨床的心筋梗塞、冠動脈死亡率など、同じ疾患の付随するさまざまな症状を研究することもできます。 コホート研究は、特定の仮説 (例えば、「二硫化炭素への暴露は冠状動脈性心臓病を引き起こす」) をテストするのに適していますが、「この暴露によってどのような病気が引き起こされるのか?」というより一般的な質問に対する答えも提供します。
たとえば、鋳物工場の労働者が肺癌で死亡するリスクを調査するコホート研究では、死亡率データは国家死因登録簿から取得されます。 この研究は、鋳物粉塵が肺がんを引き起こすかどうかを判断することでしたが、データ ソースは同じ努力で、他のすべての死因に関する情報も提供します。 したがって、他の可能性のある健康リスクを同時に研究することができます。
コホート研究のタイミングは、レトロスペクティブ (歴史的) または前向き (同時) のいずれかです。 どちらの場合も、設計構造は同じです。 暴露された人々の完全な列挙は、ある時点または期間で行われ、その結果は、定義されたエンドポイントを通じてすべての個人について測定されます。 プロスペクティブとレトロスペクティブの違いは、調査のタイミングにあります。 遡及的である場合、エンドポイントはすでに発生しています。 見込みがある場合は、それを待つ必要があります。
レトロスペクティブ デザインでは、コホートは過去のある時点で定義されます (たとえば、1 年 1961 月 1961 日に暴露されたコホート、または 1970 年から XNUMX 年の間に暴露された仕事を引き受けたコホート)。 の罹患率および/または死亡率 すべてのコホート メンバー その後現在に至る。 「全員」ということは離職者も追跡しなければならないことを意味しますが、実際には100%のカバレッジが達成されることはめったにありません。 ただし、フォローアップが完了すればするほど、研究はより有効になります。
プロスペクティブ デザインでは、コホートが現在または将来のある期間に定義され、その後、罹患率が将来に渡って追跡されます。
コホート研究を行う場合、関心のあるエンドポイントが明らかになるのに十分な時間を確保するために、フォローアップに十分な時間を確保する必要があります。 過去の記録は過去の短い期間しか利用できない場合があるため、このデータ ソースを利用することが望ましい場合もあります。これは、研究の結果が得られるまでに、より短い期間の将来の追跡調査が必要になることを意味するためです。利用可能。 このような状況では、後ろ向きコホート研究デザインと前向きコホート研究デザインの組み合わせが効率的です。 コホート データを表す頻度表の一般的なレイアウトを表 1 に示します。
表 1. コホート データを表す頻度表の一般的なレイアウト
罹患率の構成要素 |
暴露コホート |
非曝露コホート |
病気や死亡の場合 |
c1 |
c0 |
コホートの人数 |
N1 |
N0 |
暴露されたコホートで観察された罹患者の割合は、次のように計算されます。
および参照コホートのそれは次のとおりです。
レート比は次のように表されます。
N0 および N1 通常、人数ではなく人時間単位で表されます。 人口。 人年は、個人ごとに個別に計算されます。 多くの場合、同じ日付ではなく、ある期間中にさまざまな人々がコホートに参加します。 したがって、フォローアップ時間は異なる日付で開始されます。 同様に、彼らの死後、または関心のあるイベントが発生した後、彼らはもはや「危険にさらされている」わけではなく、分母に人年を提供し続けるべきではありません.
RR が 1 より大きい場合、曝露されたコホートの罹患率は参照コホートの罹患率よりも高く、逆もまた同様です。 RR は推定値であり、信頼区間 (CI) を計算する必要があります。 研究が大きくなればなるほど、信頼区間は狭くなります。 RR = 1 が信頼区間に含まれていない場合 (たとえば、95% CI が 1.4 ~ 5.8)、結果は選択された確率レベル (この例では α = 0.05) で「統計的に有意」と見なすことができます。
一般人口を参照人口として使用する場合、 c0 「期待される」数値に置き換えられ、 E(c1 )、その集団の年齢で標準化された罹患率または死亡率から導出されます(つまり、関心のある暴露が行われなかった場合にコホートで発生したであろう症例数)。 これにより、標準化された死亡率 (または罹患率) 比、SMR が得られます。 したがって、
SMR についても、信頼区間を計算する必要があります。 一般母集団が参照カテゴリである場合、統計的有意性検定は意味がないため、p 値よりも出版物でこの尺度を提供する方が適切です。 このような比較にはかなりの偏りが伴います( 健康労働者効果 統計的有意性検定は、もともと実験研究用に開発されたもので、系統誤差があると誤解を招く可能性があります。
問題は、石英粉塵が肺がんを引き起こすかどうかであるとします。 通常、石英粉塵は、鉱山のラドン娘やディーゼル排気ガス、鋳造工場の多芳香族炭化水素など、他の発がん物質と一緒に発生します。 花崗岩の採石場では、石材労働者がこれらの他の発がん物質にさらされることはありません。 したがって、この問題は、花崗岩の採石場で雇用されている石材労働者の間で最もよく研究されています。
次に、2,000 年から 20 年の間に 1951 の採石場で雇用された 1960 人の労働者全員がコホートに登録され、最初の暴露から 1990 年後 (誘導時間を考慮するため) から開始して、彼らの癌の発生率 (または死亡率のみ) を追跡すると仮定します。これは 20 年から 30 年 (参入した年によって異なります)、または平均して 25 年の採石労働者 1,000 人の癌による死亡率 (または罹患率) の追跡調査です。特に花崗岩の労働者でした。 各コホート メンバーの曝露履歴を記録する必要があります。 採石場を離れた人々を追跡し、その後の曝露履歴を記録する必要があります。 すべての住民が一意の登録番号を持っている国では、これは簡単な手順であり、主に国のデータ保護法によって管理されています。 そのようなシステムが存在しない場合、フォローアップのために従業員を追跡することは非常に困難です。 適切な死亡または疾病登録が存在する場合、すべての死因、すべての癌、および特定の癌部位による死亡率は、国家死因登録簿から取得できます。 (がん死亡率については、より正確な診断が含まれているため、全国がん登録の方が優れた情報源です。さらに、発生率 (または罹患率) データも取得できます。) 死亡率 (またはがん発生率) は、「ばく露されたコホートの人年を基礎として使用して、全国の率から計算された。
コホートで 70 人の肺がんの死亡例が発見され、予想される数 (曝露がなければ発生したであろう数) が 35 であると仮定します。
c1 = 70、 E(c1) = 35
したがって、SMR = 200 は、被爆者の肺がんによる死亡リスクが 10 倍に増加することを示しています。 詳細な曝露データが利用可能であれば、がんによる死亡率は、さまざまな潜伏時間 (たとえば、15、20、70 年)、さまざまな種類の採石場 (さまざまな種類の花崗岩) での作業、さまざまな歴史的期間、さまざまな曝露の関数として研究できます。強度など。 ただし、XNUMX のケースをあまり多くのカテゴリに分割することはできません。各カテゴリに分類される数が急速に統計分析には小さすぎるためです。
どちらのタイプのコホート デザインにも長所と短所があります。 遡及的研究では、原則として、死亡率のみを測定できます。これは、より軽度の症状に関するデータが通常不足しているためです。 がん登録は例外であり、おそらく脳卒中登録や退院登録など、その発生率データで利用できる他のいくつかのものもあります。 過去の暴露を評価することは常に問題であり、暴露データは通常遡及的研究ではかなり弱い. これにより、エフェクトマスキングが発生する可能性があります。 一方、事例はすでに発生しているため、調査結果ははるかに早く入手可能になります。 たとえば、XNUMX〜XNUMX年で。
前向きコホート研究は、研究者のニーズに合わせてより適切に計画することができ、曝露データを正確かつ体系的に収集することができます。 病気のいくつかの異なる徴候を測定することができます。 暴露と結果の両方の測定を繰り返すことができ、すべての測定を標準化し、その妥当性を確認することができます。 ただし、潜伏期が長い病気(がんなど)の場合、研究結果が得られるまでには、20 年から 30 年もかかることもあります。 この間、多くのことが起こる可能性があります。 たとえば、研究者の離職、暴露測定技術の改善、研究用に選択された植物の改造または閉鎖などです。 これらすべての状況は、研究の成功を危険にさらします。 プロスペクティブ研究のコストも通常、レトロスペクティブ研究のコストよりも高くなりますが、これは主に、より多くの費用がかかる死亡登録ではなく、はるかに多くの測定 (反復暴露モニタリング、臨床検査など) によるものです。 したがって、 情報単位あたりのコスト 遡及的研究の結果を必ずしも超えるとは限りません。 これらすべてを考慮すると、前向き研究は潜伏期間が短く、フォローアップが短い疾患に適していますが、遡及研究は潜伏期間が長い疾患に適しています。
ケースコントロール(またはケースリファレント)研究
ビスコースレーヨン工場に戻りましょう。 暴露された労働者の名簿が失われている場合、後ろ向きコホート研究は実行できない可能性がありますが、前向きコホート研究は非常に長い時間で適切な結果をもたらします. 別の方法として、指定された期間内に町で冠状動脈性心臓病で死亡した人々と、同じ年齢層の総人口のサンプルとの比較があります。
古典的なケース コントロール (またはケース参照) 設計は、動的な (オープン、メンバーシップの回転によって特徴付けられる) 母集団からのサンプリングに基づいています。 この母集団は、国全体、地区、または地方自治体 (この例のように) の母集団である場合もあれば、患者が入院する行政上定義された母集団である場合もあります。 定義された母集団は、ケースとコントロール (または参照対象) の両方を提供します。
この手法は、特定の時点に存在する問題の疾患のすべての症例を収集することです。 ポイント 時間内に(一般的なケース)、または定義された期間中に発生しました 期間 時間の(インシデントケース)。 したがって、症例は、罹患率または死亡率の登録簿から引き出されるか、病院または有効な診断を有する他の情報源から直接収集されます。 コントロールは サンプル 非症例の中から、または集団全体から、同じ集団から。 別のオプションは、 select 対照として別の病気にかかっている患者がいますが、これらの患者は、症例が発生した集団を代表している必要があります。 ケースごとに XNUMX つまたは複数のコントロール (参照先) が存在する場合があります。 サンプリング アプローチは、母集団全体を調査するコホート研究とは異なります。 ケース・コントロール設計の低コストという点での利益が相当なものであることは言うまでもありませんが、サンプルが適切であることが重要です。 代表者 症例が発生した全集団(すなわち、「研究ベース」)の
ケースとコントロールが特定されたら、質問票、インタビュー、または場合によっては既存の記録 (例: 勤務履歴から推測できる給与記録) によって、曝露履歴が収集されます。 データは、参加者自身から、または参加者が死亡している場合は近親者から入手できます。 対称的なリコールを確実にするためには、死亡例と生存例および参照対象の比率が等しいことが重要です。 症例間の暴露パターンに関する情報は、対照間の暴露パターンと比較され、推定値が提供されます。 オッズ比 (OR)、の間接的な尺度 病気にかかるリスク 未露光のものと比較して。
症例対照計画は、特定の疾患を持つ患者 (すなわち症例) から得られた曝露情報と、症例の発生元の集団からの非罹患者 (すなわち対照) のサンプルに依存しているため、曝露との関係は、のみを調査することができます 一つの病気. 対照的に、このデザインは、の効果の付随研究を可能にします いくつかの異なる露出. 症例参照研究は、特定の研究上の疑問 (例えば、「二硫化炭素への暴露によって冠状動脈性心臓病が引き起こされるか?」) に対処するのに適していますが、より一般的な質問である「どのような暴露がこの病気を引き起こす可能性があるか?」に答えるのにも役立ちます。 ?」
有機溶剤への曝露が原発性肝臓がんを引き起こすかどうかという問題は、(例として)ヨーロッパで提起されています。 ヨーロッパでは比較的まれな疾患である原発性肝がんの症例は、全国のがん登録から収集するのが最善です。 XNUMX 年間に発生したすべてのがん症例が症例シリーズを形成すると仮定します。 この研究の人口ベースは、問題のヨーロッパの国における全人口の XNUMX 年間の追跡調査です。 コントロールは、同じ集団から肝臓癌のない人のサンプルとして抽出されます。 便宜上 (対照のサンプリングに同じソースを使用できることを意味します)、溶媒暴露に関係のない別の種類のがんの患者を対照として使用できます。 結腸がんと溶剤曝露との関係は知られていません。 したがって、このがんの種類は、コントロールに含めることができます。 (がん対照を使用すると、症例と対照によって与えられる病歴の精度が平均して対称的であるという点で、想起バイアスが最小限に抑えられます。しかし、結腸がんと溶媒への曝露との間の現在未知の関係が後で明らかになった場合、このタイプの対照は原因となるでしょう。本当のリスクの過小評価であり、誇張ではありません。)
より大きな統計的検出力を達成するために、肝がんの各症例について 70 つの対照が描かれます。 (さらに多くのコントロールを描画することもできますが、利用可能な資金が制限要因になる可能性があります。資金が制限されていない場合、おそらく XNUMX つのコントロールが最適でしょう。XNUMX つを超えると、収穫逓減の法則が適用されます。) データから適切な許可を得た後保護当局、ケースとコントロール、またはそれらの近親者は、通常、郵送されたアンケートによってアプローチされ、すべての雇用主、業務部門、および責任者の名前の時系列リストに特に重点を置いて、詳細な職歴を求めます。異なる雇用における仕事のタスク、およびそれぞれのタスクにおける雇用期間。 これらのデータは、親族から入手するのに多少の困難があります。 ただし、特定の化学物質や商品名は、通常、親族にはよく思い出されません。 アンケートには、アルコールの使用、アフラトキシンを含む食品への曝露、B 型および C 型肝炎の感染など、考えられる交絡データに関する質問も含める必要があります。 十分に高い回答率を得るために、未回答者には XNUMX 週間間隔で XNUMX 回のリマインダーが送信されます。 これにより、最終的な回答率は通常 XNUMX% を超えます。 産業衛生士は、回答者の症例や管理状況を知らずに職歴を精査し、溶剤への暴露を高、中、低、なし、未知の暴露に分類します。 癌診断の直前の XNUMX 年間の曝露は無視されます。なぜなら、潜伏時間がそれほど短い場合、イニシエータ型発癌物質が癌の原因である可能性は生物学的に妥当ではないからです (ただし、プロモーターは実際には可能性があります)。 この段階で、さまざまな種類の溶媒暴露を区別することもできます。 完全な職歴が与えられているので、最初の研究仮説には含まれていませんでしたが、他の暴露を調査することも可能です。 オッズ比は、任意の溶媒、特定の溶媒、溶媒混合物への暴露、暴露強度のさまざまなカテゴリ、およびがん診断に関連するさまざまな時間枠について計算できます。 曝露が不明な人は分析から除外することをお勧めします。
ケースとコントロールは、次のいずれかの方法でサンプリングして分析できます。 独立シリーズ or 一致したグループ. マッチングとは、特定の特性または属性に基づいてケースごとにコントロールが選択され、ペア (ケースごとに複数のコントロールが選択される場合はセット) を形成することを意味します。 照合は、通常、年齢、生命状態、喫煙歴、症例診断の暦時間などの XNUMX つまたは複数の要因に基づいて行われます。 この例では、ケースとコントロールが年齢とバイタル ステータスで照合されます。 (生存状態は重要です。なぜなら、患者自身は通常近親者よりも正確な暴露歴を示し、妥当性の理由から対称性が不可欠だからです。) 今日、推奨事項はマッチングを制限することです。 ) 交絡。
XNUMX つのコントロールが XNUMX つのケースに一致する場合、そのデザインは a マッチドペア設計. より多くのコントロールを調査するコストが法外に高くない場合、ケースごとに複数の指示対象を使用すると、OR の推定値の安定性が向上し、調査の規模がより効率的になります。
比類のないケースコントロール研究の結果のレイアウトを表 2 に示します。
表 2. ケース コントロール データのサンプル レイアウト
ばく露分類 |
||
露出 |
露出していない |
|
ケース |
c1 |
c0 |
非症例 |
n1 |
n0 |
この表から、症例間の曝露のオッズと母集団(対照)の曝露のオッズを計算し、除算して曝露オッズ比 OR を得ることができます。 ケースの場合、露出オッズは次のとおりです。 c1 / c0、およびコントロールの場合は n1 / n0. OR の推定値は次のようになります。
コントロールよりも比較的多くのケースが暴露された場合、OR は 1 を超え、逆もまた同様です。 信頼区間は、RR と同じ方法で計算し、OR に提供する必要があります。
さらなる例として、大企業の産業保健センターは、さまざまな粉塵やその他の化学物質にさらされている 8,000 人の従業員にサービスを提供しています。 私たちは、混合粉塵曝露と慢性気管支炎との関係に関心があります。 この研究には、この集団の 100 年間の追跡調査が含まれます。 当院では、慢性気管支炎の診断基準を「100年連続で朝の咳嗽とたんが40ヶ月続くこと」と定めています。 「陽性」の粉塵暴露の基準は、研究が始まる前に定義されます。 ヘルスセンターを訪れ、15 年間にこれらの基準を満たす各患者がケースであり、肺以外の問題について医学的アドバイスを求める次の患者がコントロールとして定義されます。 研究期間中に XNUMX 人の症例と XNUMX 人の対照が登録されたとします。 XNUMX のケースと XNUMX のコントロールが粉塵にさらされたと分類されます。 それで
c1 = 40、 c0 = 60、 n1 = 15 n0 = 85。
その結果、
前述の例では、交絡の可能性が考慮されていません。交絡は、年齢などの変数における症例と対照の間の体系的な違いにより、OR の歪みにつながる可能性があります。 このバイアスを軽減する 3 つの方法は、コントロールを年齢またはその他の疑わしい要因に基づいてケースに一致させることです。 これにより、表 XNUMX に示すデータ レイアウトが得られます。
表 3. XNUMX つのコントロールが各ケースに一致する場合のケース コントロール データのレイアウト
指示対象 |
||
ケース |
露出 (+) |
曝露 (-) |
露出 (+) |
f+ + |
f+ - |
曝露 (-) |
f- + |
f- - |
分析は、一致しないペアに焦点を当てています。 (f+–); および「ケース非公開、コントロール公開」 (f–+). ペアの両方のメンバーが公開されているか公開されていない場合、そのペアは無視されます。 マッチド ペア研究デザインの OR は次のように定義されます。
鼻がんと木粉への曝露との関連性に関する研究では、164 組の症例と対照群がまとめて存在しました。 ケースとコントロールの両方が暴露されたのは 150 組のみで、ケースもコントロールも暴露されなかったペアは 12 組でした。 これらのペアは、それ以上考慮されません。 ケース(コントロールではない)は XNUMX ペアで、コントロール(ケースではない)は XNUMX ペアで暴露されました。 したがって、
この間隔には XNUMX が含まれていないため、結果は統計的に有意です。つまり、鼻がんと木粉への曝露との間に統計的に有意な関連性があります。
ケースコントロール研究は、コホート研究よりも効率的です。 病気はまれです。 実際には、唯一のオプションを提供する場合があります。 ただし、一般的な病気もこの方法で研究できます。 もし 露出は少なく、 暴露ベースのコホートは、好ましい、または実行可能な唯一の疫学的デザインです。 もちろん、コホート研究も一般的な暴露で実施できます。 曝露と疾患の両方が一般的である場合のコホート デザインとケース コントロール デザインの選択は、通常、妥当性を考慮して決定されます。
ケースコントロール研究は、通常は参加者の記憶に基づく遡及的曝露データに依存しているため、曝露情報の不正確さと粗雑さが弱点であり、結果として、 非微分 (対称的な) 曝露状況の誤分類。 さらに、ケースとコントロールの間でリコールが非対称になることもあり、ケースは通常「よりよく」覚えていると考えられています (リコール バイアス)。
選択的想起は、効果拡大バイアスを引き起こす可能性があります。 ディファレンシャル (非対称) 曝露状況の誤分類。 ケースコントロール研究の利点は、費用対効果が高く、問題の解決策を比較的迅速に提供できることです。 サンプリング戦略により、非常に大規模なターゲット集団の調査が可能になり(たとえば、全国がん登録を通じて)、研究の統計的検出力が向上します。 データ保護法や適切な人口および罹患率の登録の欠如がコホート研究の実施を妨げている国では、病院ベースの症例対照研究が疫学研究を実施する唯一の実用的な方法である可能性があります。
コホート内のケース コントロール サンプリング (入れ子になったケース コントロール研究デザイン)
コホート研究は、完全なフォローアップではなく、サンプリング用に設計することもできます。 このデザインは、以前は「ネストされた」ケースコントロール研究と呼ばれていました。 コホート内のサンプリング アプローチでは、比較が同じコホート内で行われるため、コホートの適格性に異なる要件が設定されます。 したがって、これには、高曝露の労働者だけでなく、曝露の少ない労働者、さらには曝露のない労働者も含める必要があります。 露出コントラスト それ自体の中で。 コホートを組み立てる際には、適格要件のこの違いを理解することが重要です。 適格基準が「多くの」暴露であったコホートに対して完全なコホート分析が最初に実行され、同じコホートで「ネストされた」症例対照研究が後で行われた場合、研究は感度が低くなります。 これは、コホートのメンバー間の曝露経験にばらつきがないため、「設計上」曝露コントラストが不十分であるため、効果マスキングを導入します。
しかし、コホートが幅広い暴露経験を持っている場合、ネストされたケースコントロールアプローチは非常に魅力的です. 追跡期間中にコホートで発生したすべての症例を収集して、症例シリーズを形成します。 サンプル 非ケースの数は、コントロール シリーズ用に描画されます。 次に、研究者は、伝統的なケースコントロールデザインのように、ケースとコントロール (またはその近親者) にインタビューすることによって、雇用者の人事ロールを精査することによって、暴露経験に関する詳細な情報を収集します。 仕事の露出マトリックス、またはこれらのアプローチのXNUMXつ以上を組み合わせることによって。 コントロールはケースに一致させるか、独立したシリーズとして扱うことができます。
サンプリング アプローチは、コホートの各メンバーに関する徹底的な情報調達と比較して、コストがかからない可能性があります。 特に、コントロールのサンプルのみが調査されるため、各ケースとコントロールの詳細で正確な暴露評価により多くのリソースを割くことができます。 ただし、従来のコホート研究と同じ統計的検出力の問題が蔓延しています。 適切な統計的検出力を達成するために、コホートは、検出されるべきリスクの大きさに応じて、常に「適切な」数の暴露症例で構成されている必要があります。
横断研究デザイン
科学的な意味では、横断計画は、時間を考慮せずに研究対象集団を横断したものです。 暴露と罹患率 (有病率) の両方が同じ時点で測定されます。
病因学的観点からすると、この研究デザインは脆弱であり、その理由の XNUMX つは、発生率ではなく有病率を扱っているためです。 有病率は、病気の発生率と期間の両方に応じた複合的な尺度です。 これはまた、横断的研究の使用を長期の疾患に制限します。 さらに深刻なのは、曝露の影響に対してより敏感な人々の曝露グループから健康に依存して排除されることによって引き起こされる強い負のバイアスです。 したがって、病因の問題は、縦方向の設計によって最もよく解決されます。 実際、横断的研究では、暴露が病気に先行したのか、あるいはその逆なのかについて結論を出すことはできません。 クロスセクションは、曝露と結果の間に真の時間関係が存在する場合にのみ病因学的に意味があります。つまり、現在の曝露が即時の影響を与える必要があります。 しかし、被ばくは横断的に測定できるため、過去のより長い期間 (血中鉛レベルなど) を表し、アウトカム指標は有病率 (神経伝導速度など) の XNUMX つです。 その場合、研究は、研究集団の単なる断面ではなく、縦方向と断面のデザインの混合です。
横断的記述調査
横断的調査は、科学的な目的というよりも、実務上および管理上の目的で役立つことがよくあります。 疫学的原則は、次のような労働衛生環境における体系的な監視活動に適用できます。
すべての種類の調査で、代表的で有効な特定の罹患率指標を選択することが重要です。 調査またはスクリーニングプログラムは、臨床診断とは対照的に、かなり少数のテストしか使用できないため、スクリーニングテストの予測値は重要です。 感度の低い方法では目的の疾患を検出できませんが、感度の高い方法では偽陽性の結果が多すぎます。 職業環境で希少疾患のスクリーニングを行う価値はありません。 すべての症例発見 (つまり、スクリーニング) 活動には、診断と治療の両方の観点から、「陽性」の結果を示した人々の世話をするためのメカニズムも必要です。 そうしないと、フラストレーションだけが生じ、良い結果よりも害が大きくなる可能性があります。
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