概念介紹
醫學生態學是醫學和生態學之間的邊緣學科,重點研究病原體與人類以及其間各生物環節的相互關係。這些生物環節包括與病原體共生或拮抗的生物,也包括媒介生物和寄主等。生態學研究生物與環境間的相互關係。人類的大多數疾病都是人體和環境相互作用的結果,不但物理損傷、化學物質中毒以及微生物和寄生蟲造成的疾病是如此,就連某些遺傳性疾病也已被證實與環境致突變因子有關。其中病原生物與病人之間的關係就是生態學研究的寄生關係。但依照傳統,這一切都屬於醫學範疇,醫學生態學只著重探討涉及多種生物環節的較複雜的生態關係。
醫學生態學研究的多是人獸共患疾病,常具有較明顯的地方性和季節性。其中某些病(如血吸蟲病、鼠疫等)對人類為害極大,因此一向受重視。由於此類病所涉及的生態關係很複雜,需要進行大範圍的流行病調查,並深入研究有關生物的生活史,所以常需要經過多年工作才有所進展。這些傳統的疾病流行學研究就是醫學生態學的一個重要組成部分。
自20世紀50年代起,人們逐漸發現,人體內正常的共生菌群受到干擾後可以致病。由此,人體內微生物群落的研究就構成醫學生態學的另一重要組成部分。就在這一時期,生態學有了迅速發展,在統一的生態學觀點指導下,將以往的研究內容綜合在一起,就形成了今日的醫學生態學。
研究層次
醫學生態學可以按生物的結構層次劃分為4個水平:個體水平
包括醫學微生物學和寄生蟲學的一些內容,著重研究有關生物的生活史、食性、活動的規律和範圍,以及環境對其影響等。這些是進一步研究群體現象的基礎。
種群水平
研究種群數量變動同疾病的關係,包括調查種群的出生率、死亡率、空間分布和遷徙,研究種群的調節機理等。例如,10公頃範圍內只有一隻黃鼠時,引起鼠疫流行的可能性不大,但如果1公頃範圍內有10隻黃鼠,則可能成為嚴重問題。森林中害鼠的數量每隔3年形成一次高峰,具有周期性。與此相對應,當地居民中的森林腦炎發病率也具有3年一次高峰的周期性規律。因此,種群的數量變動可作為預報疾病的根據。
群落水平
處在同一環境中的不同物種之間,常形成複雜的共生和拮抗關係,其中包括食物鏈關係。例如,人體腸道微生物以腸道內容物為營養來源,併合成人體所需的B族和K族維生素。其中的各成員間形成一種平衡狀態,能夠抵抗外界病原體的入侵。如果人們長期服用廣譜抗生素,就會抑制和殺死某些正常腸道微生物,破壞平衡狀態,引起一些平時不占優勢的病原體大量繁殖,造成腹痛、腹瀉等症狀。此類情況,促使人們進行微生物生態的研究。但群落水平的研究比較複雜,因為要研究不同物種相互間的動態關係,常常需要變動某一物種的數量來觀察另一物種的動態變化。
生態系統水平
人們早就觀察到某些疾病的流行與環境因素有密切關係。例如,適量的降雨能促使植物繁生,接著會使寄主動物和媒介生物增多,引起病原體擴散,造成某種疾病的流行。又如,埃及在尼羅河上遊興建亞斯文水壩後,下游水量減少,水流量變緩,水溫轉暖,以致淺水處雜草叢生,螺螄大量繁殖,結果造成埃及血吸蟲病的蔓延。醫學生態學正是研究上述例子中影響發病的寄生、媒介、共生和拮抗等生態關係。不過醫學生態學的研究對象一般不包括生產者,也不注重能流和物質循環等系統功能。
研究方向
醫學生態學研究的主要方向是:(1)環境污染流行病學問題。某一因素的急劇變化所引起的某種流行病在一定地區人群中的傳播的研究,以及它的預測、預防和治療;
(2)地方病研究。地表某些化學元素異常,如碘元素分布異常引起地方性甲狀腺腫或克汀病,氟元素分布過多引起地方性氟中毒,硒元素分布異常造成克山病,硫、鎂、鈣等化學元素分布異常造成大骨節病流行等;
(3)公害病研究。主要由環境污染引起的地區性特殊疾病,如日本大氣污染引起的“四日市哮喘”,水中汞污染引起的“水俁病”,水體鎘污染引起的“骨痛病”等。這些公害病是新的病種,它造成發病地區的人群的痛苦和死亡。它的發病機制、治療方法,特別是病源控制等許多問題都有待研究解決;
(4)環境污染致癌、致畸、致突變、致免疫功能喪失等方面的研究。
當代環境污染嚴重發展,它正在引起上述生態醫學問題。生態醫學研究解決這些問題將對人類健康的生活做出貢獻。
研究內容
人獸共患疾病已知的有160多種左右。這些疾病的病原體是微生物和寄生蟲;媒介生物是節肢動物,特別是昆蟲綱和蛛形綱的蜱蟎動物;寄主動物主要是鳥綱和哺乳綱動物,特別是哺乳綱的齧齒目和兔形目。病原體與寄主動物或與媒介生物構成寄生食物鏈。這是幾千萬年來協同進化的產物。有些蠕蟲的生活史非常複雜,每個發育階段都要求特定的寄主,這表明它們已相當特化。但就人獸共染這一點來說,特化也只是相對的。 常見的人獸共患疾病可按病原體分為6類:
② 立克次氏體病:包括恙蟲病、鼠型斑疹傷寒等;
③ 細菌病:包括鼠疫、土拉倫菌病、布魯斯氏菌病、炭疽病等;
④ 螺鏇體病:包括鉤端螺鏇體病、蜱傳回歸熱等;
⑤ 原蟲病:包括皮膚利什曼病、弓形體病、睡眠病等;
⑥ 蠕蟲病:包括血吸蟲病、闊節裂頭絛蟲病、肺吸蟲病等。
這些疾病分布很廣,威脅很大。經過人們長時期努力,很多疾病已得到控制,疫區在縮小,發病率在降低。這些成果主要是根據流行學和其他預防醫學的研究結果,截斷了某些發病環節而取得的。在這方面,醫學生態學的研究使人們對疾病傳播的理解更加深入,而只有了解病原體的全盤生態關係,才有可能採取最有效的預防措施。
人體內微生物群落
人們發現成年婦女陰道內寄居著陰道桿菌,這些桿菌利用陰道上皮細胞內的糖原形成乳酸,使陰道內pH值保持在3~4之間(酸性)。若因某種原因局部pH值上升(朝鹼性方向轉變),就可能引起陰道滴蟲病、陰道炎和宮頸糜爛等多種陰道疾病。腸道微生物之間的生態關係更為複雜;既相互依存,又相互制約,形成一種動態平衡。所以許多病原菌一般難以侵入。如果侵入後未能破壞菌群的平衡狀態,便有可能在原有微生物的制約下,成為該群落中的新成員,形成新的生態平衡。此時可能不出現病狀,受侵個體成為“健康”帶菌者。
諸如上述的種種發現,使人們對以微生物為病原的疾病有了新的認識。自L.巴斯德、R.科赫時代起,醫學界流行一種病原體造成一種疾病。因此,治療原則多是用特效藥消滅相應的病原體。近年來醫學生態學的研究表明,疾病多是微生物群落內部之間,以及它們與人體之間相互作用的綜合反映。其中的種種生態關係決定疾病的表現。例如,呼吸道感染多由人體常住菌引起,這些菌只是在病原體與人體間的生態關係失調時才能致病。而治療因久服廣譜抗生素造成的菌群失調症,常採取扶植正常菌群的手段,如將正常人的糞便通過灌腸術引入患者大腸等的生態學治療方法。
地位意義
醫學生態學還是一門較新的邊緣學科,基本是以生態學觀點為基礎,在綜合其他傳統學科的研究實踐中開闢著自己的領域。它需要在今後的多途徑的綜合研究中逐步發展。生態學在研究種群動態和群落分析中大量使用數學方法,流行學調查也需要數學手段;探討生物互動作用的機理需要藉助理化技術;闡明病原體與人類之間的生態關係,又離不開生理、生化、遺傳和免疫等學科的研究成果。