גורם סביבתי

גורם סביבתי או גורם אקולוגי הוא כל גורם אביוטי או ביוטי המשפיע על אורגניזמים חיים. גורמים אביוטיים כוללים טמפרטורת הסביבה, כמות אור השמש ו-pH של אדמת מים שבה חי אורגניזם. גורמים ביוטיים יכללו את קיומם של אורגניזמים, מזון ונוכחות של גורמים ביולוגים, מתחרים, טורפים וטפילים. הגנוטיפ של אורגניזם (למשל בזיגוטה) מתורגם לפנוטיפ הבוגר במהלך ההתפתחות של האורגניזם, ונתון להשפעות סביבתיות רבות. אם ניתן להסיק שמחלה נגרמת על ידי שילוב של השפעות גנטיות וסביבתיות, ניתן להתייחס למקור האטיולוגי שלו כבעל דפוס רב גורמי. סרטן קשור לרוב לגורמים סביבתיים. לדברי חוקרים, שמירה על משקל תקין, אכילת תזונה בריאה, הקטנת צריכת אלכוהול והפסקת עישון, מפחיתים את הסיכון ללקות במחלה. גורמים סביבתיים נחקרו כמשפיעים על אסתמה ועל אוטיזם. אקספוזום הוא מערך הגורמים הסביבתיים האנושיים (שאינם גנטיים) הנוצרים מרגע ההתעברות ואילך, ומשלימים את הגנום. המושג אקספוזום הוצע לראשונה בשנת 2005 על ידי אפידמיולוג הסרטן כריסטופר פול ווילד במאמר שכותרתו "השלמה של הגנום על ידי אקספוזום: האתגר הבולט של מדידת חשיפה סביבתית באפידמיולוגיה מולקולרית״. הרעיון של אקספוזום וכיצד להעריך אותו הוביל לדיונים ערים עם דעות מגוונות בשנת 2010, 2012, 2014 ו-2021. במאמרו משנת 2005, קבע ווילד, "באופן המקיף ביותר, האקספוזום כולל את כל הגורמים הסביבתיים במהלך החיים (כולל גורמים הקשורים באורח החיים), מהתקופה שלפני הלידה והלאה". הרעיון הוצע לראשונה כדי למשוך תשומת לב לצורך בנתוני גורמים סביבתית טובים ומלאים יותר למחקר סיבתי, על מנת לאזן את ההשקעה בגנטיקה. לפי ווילד, אפילו גרסאות לא שלמות של הגורמים יכולות להיות שימושיות לאפידמיולוגיה. בשנת 2012, ווילד התווה שיטות, הכוללות חיישנים אישיים, ביומרקרים וטכנולוגיות אומיקס, כדי להיטיב להגדיר את האקספוזום. הוא תיאר שלושה תחומים חופפים בתוך האקספוזום: סביבה חיצונית כללית כולל הסביבה העירונית, חינוך, גורמי אקלים, הון חברתי, דחק סביבה חיצונית עם מזהמים ספציפיים, קרינה, זיהומים, גורמי אורח חיים (כגון עישון צריכת אלכוהול), תזונה, פעילות גופנית ועוד סביבה פנימית הכוללת גורמים ביולוגיים כגון גורמים מטבוליים, הורמונים, מיקרוביוטה של מערכת העיכול, דלקת, ועוד בסוף 2013, הגדרה זו זכתה להסבר מעמיק בספר הראשון שעסק באקספוזום. בשנת 2014, מחבר הספר שינה את ההגדרה כך שתכלול את תגובת הגוף לתהליכים המטבוליים האנדוגניים אשר משנים את העיבוד של כימיקלים. בשל השפעה סביב ובזמן ההריון, נוספו לאחרונה לאקספוזום המטבוליזם האימהי השמנת יתר/עודף משקל וסוכרת, תת-תזונה ודיאטות עתירות שומן/קלוריות. אלו קשורות להתפתחות ירודה אצל עוברים, ובהמשך אצל תינוקות וילדים ושכיחות מוגברת של השמנת יתר והפרעות מטבוליות אחרות בגיל מאוחר יותר. להפרעות מורכבות, נראה שגורמים גנטיים ספציפיים מהווים רק 10-30% משכיחות המחלה, אך אין דרך סטנדרטית או שיטתית למדידת השפעת הגורמים הסביבתיים. מספר מחקרים על האינטראקציה של גורמים גנטיים וסביבתיים בשכיחות של סוכרת הוכיחו ש"גורמי אסוציאציה סביבתית רחבה" עשויים להיות אפשריים. נכון לשנת 2016, ייתכן שלא ניתן למדוד או למדל את האקספוזום במלואו, אך מספר פרויקטים אירופאים החלו לעשות ניסיונות ראשונים. בשנת 2012, הנציבות האירופית העניקה שני מענקים גדולים להמשך מחקר הקשור לגורמים סביביתיים. פרויקט HELIX במרכז למחקר של אפידמיולוגיה סביבתית, שבסיסו בברצלונה, הושק בסביבות 2014, ומטרתו לחקור את השפעת האקפסוזום על החיים המוקדמים. פרויקט שני, Exposomics, של האימפריאל קולג' בלונדון שהושק ב-2012, ביקש להשתמש בסמארטפונים המשתמשים ב-GPS וחיישנים סביבתיים כדי להעריך את החשיפה. בסוף 2013 החלה יוזמה גדולה בשם "חיבור בין בריאות וגורמי סביבה בהתבסס על סקרי אוכלוסייה בקנה מידה גדול" (HEALS). יוזמה זו נחשבת המחקר הגדול באירופה הקשור לבריאות הסביבה. הוא מציע לאמץ פרדיגמה המוגדרת על ידי אינטראקציות בין רצף DNA, שינויים ב-DNA אפיגנטי, ביטוי גנים וגורמים סביבתיים. בדצמבר 2011, האקדמיה הלאומית למדעים של ארצות הברית אירחה מפגש שכותרתו "טכנולוגיות מתפתחות למדידת אקספווזומים בודדים". סקירה כללית של המרכז לבקרת מחלות ומניעתן, "אקספוזומים וחומרי חשיפה", מתווה שלושה תחומי עדיפות לחקר אקספוזום תעסוקתי כפי שזוהה על ידי המכון הלאומי לבטיחות ובריאות תעסוקתית. המכון הלאומי לבריאות (NIH) השקיע בטכנולוגיות התומכות במחקר הקשור לאקספוזום, כולל חיישנים ביולוגיים, ותומכים במחקר על אינטראקציות בין גנים לסביבה. הרעיון של פרויקט אקספוזום אנושי, המקביל לפרויקט הגנום האנושי, הוצע ונדון בפגישות מדעיות רבות. נכון לשנת 2017 אין פרויקט כזה בשל העדר תמיכה הנובע מחוסר הבהירות לגבי האופן שבו המדע יקדם פרויקט כזה. הדיווחים על הנושא כוללים: סקירה משנת 2011 על האקספוזום ומדעי החשיפה מאת פול ליוי וסטיבן רפפורט, "מדע החשיפה והאקספוזום: הזדמנות לקוהרנטיות במדעי הבריאות הסביבתית" בכתב העת Environmental Health Perspectives. דו"ח משנת 2012 של מועצת המחקר הלאומית של ארצות הברית "מדעי אקספוזום במאה ה-21: חזון ואסטרטגיה", המתאר את האתגרים בהערכות שיטתיות של האקספוזום. מושג האקספוזום תרם להצעה משנת 2010 של פרדיגמה חדשה בפנוטיפ המחלה, "עקרון המחלה הייחודית": לכל פרט יש תהליך מחלה ייחודי השונה מכל פרט אחר, בהתחשב בייחודיות של האקספוזום והשפעתו הייחודית על תהליכים פתולוגיים מולקולריים כולל שינויים באינטראקטום. עיקרון זה תואר לראשונה במחלות ניאופסטיות כ"עקרון הגידול הייחודי". בהתבסס על עקרון הזה של המחלה הייחודית, התחום אינטרדיסציפלינרי של אפידמיולוגיה מולקולרית פתולוגית (MPE) משלב פתולוגיה מולקולרית ואפידמיולוגיה. שינוי גלובלי נוצר על ידי גורמים רבים, אך החמישה העיקריים הם גידול אוכלוסין, צמיחה כלכלית, התקדמות טכנולוגית, עמדות ומוסדות. הגורמים הללו יכולים לנבוע מגורמים סוציו-אקונומיים אשר ניתן לראותם כגורמים בזכות עצמם. הגורמים הסוציו-אקונומיים של שינויי אקלים יכולים לנבוע מביקוש חברתי או כלכלי למשאבים כגון ביקוש לעצים או לגידולים חקלאיים. כריתת יערות טרופית למשל, נגרמת בעיקר בשל הזדמנויות כלכליות הנובעת מביקוש שטחי יבול נוספים. דוגמה לאופן שבו גורמים סוציו-אקונומיים משפיעים על שינויי האקלים ניתן לראות בסחר בפולי סויה בין ברזיל לסין. הסחר בפולי סויה מברזיל לסין גדל מאוד בעשורים האחרונים. הצמיחה הזו נגרמת ממניעים סוציו-אקונומיים, כמו הביקוש הגובר לפולי סויה ברזילאית בסין, גידול השימוש בקרקע לייצור פולי סויה בברזיל והחשיבות של חיזוק סחר החוץ בין שתי המדינות. לכל הגורמים החברתיים-כלכליים הללו יש השלכות על שינויי האקלים. לדוגמה, עלייה בפיתוח של גידולי פולי סויה בברזיל פירושה שנדרשת יותר קרקע זמינה לכך. זה גורם לכך שיותר יערות גשם הופכהופכים לשטחי גידול חקלאיים תוך השפעה על הסביבה. דוגמה נוספת היא הוראת האיחוד האירופי לפיתוח דלק ביולוגי עבור מדינות החברות בארגון (Renewable Energy Directive 2009). עם המניע הסוציו-אקונומי בינלאומי להגדלת ייצור הדלק הביולוגי גדל הביקוש בקרקע במדינות אלו. אך כאשר שטחי גידול חקלאיים עוברים לגידולים הקשורים בביו-אנרגיה, ההיצע החקלאי המקורי פוחת, ועוד שהביקוש העולמי אליהם גדל. זה גורם סוציו-אקונומי המביא לגידול הביקוש שטחים חקלאיים חליפיים הדרושים כדי לענות על הביקוש ובהיעדר קרקע זמינה הבישוק מגיעה לאזורים רחוקים יותר ולמדינות אחרות. כך הופכים אזורי סוואנה במדינות אפריקה לאדמות גידולים. יתר על כן, מניע סוציו-אקונומי שגורם לשינוי שימושי קרקע לא תמיד מתרחשים ברמה בינלאומית. ניתן לראות את זה גם ברמת משק הבית. לדוגמה, בוולונג סין, התושבים המקומיים משתמשים ביערות כעץ לדלק כדי לבשל ולחמם את בתיהם. במקרה זה הגורם הסוציו-אקונומי שמשפיע כאן הוא הדרישה המקומית לעצים כדי לתמוך בקיום. בשל כך האוכלוסייה המקומית מדללת את אספקת עצי הדלק ואנשיה נאלצים להתרחק כדי למצוא את המשאב הזה. ביקוש זה לעצים גורם לירידת אוכלוסיית הפנדות באזור זה מכיוון שהמערכת האקולוגית שלהם נהרסת. אפידמיולוגיה תורשתיות Gilpin A (1996). Dictionary of Environment and Sustainable Development. John Wiley and Sons. p. 247. "Cancer is not just 'bad luck' but down to environment, study suggests". BBC. 17 בדצמבר 2015. נבדק ב-17 בדצמבר 2015. {{cite news}}: (עזרה) "Asthma and Its Environmental Triggers" (PDF). National Institute of Environmental Health Sciences. במאי 2006. נבדק ב-5 במרץ 2010. {{cite web}}: (עזרה) "Study showing evidence of a major environmental trigger for autism". PhysOrg. 10 בנובמבר 2008. נבדק ב-5 במרץ 2010. {{cite web}}: (עזרה) Wild CP (באוגוסט 2005). "Complementing the genome with an "exposome": the outstanding challenge of environmental exposure measurement in molecular epidemiology". Cancer Epidemiology, Biomarkers & Prevention. 14 (8): 1847–1850. doi:10.1158/1055-9965.EPI-05-0456. PMID 16103423. {{cite journal}}: (עזרה) Rappaport SM, Smith MT (באוקטובר 2010). "Epidemiology. Environment and disease risks". Science. 330 (6003): 460–461. doi:10.1126/science.1192603. PMC 4841276. PMID 20966241. {{cite journal}}: (עזרה) Rappaport SM (2011). "Implications of the exposome for exposure science". Journal of Exposure Science & Environmental Epidemiology. 21 (1): 5–9. doi:10.1038/jes.2010.50. PMID 21081972. Wild CP (בפברואר 2012). "The exposome: from concept to utility". International Journal of Epidemiology. 41 (1): 24–32. doi:10.1093/ije/dyr236. PMID 22296988. {{cite journal}}: (עזרה) Peters A, Hoek G, Katsouyanni K (בפברואר 2012). "Understanding the link between environmental exposures and health: does the exposome promise too much?". Journal of Epidemiology and Community Health. 66 (2): 103–105. doi:10.1136/jech-2011-200643. PMID 22080817. {{cite journal}}: (עזרה) Buck Louis GM, Sundaram R (בספטמבר 2012). "Exposome: time for transformative research". Statistics in Medicine. 31 (22): 2569–2575. doi:10.1002/sim.5496. PMC 3842164. PMID 22969025. {{cite journal}}: (עזרה) "Exposome and Exposomics". Centers for Disease Control and Prevention. 2012. נבדק ב-5 במרץ 2013. {{cite web}}: (עזרה) Buck Louis GM, Yeung E, Sundaram R, Laughon SK, Zhang C (במאי 2013). "The exposome--exciting opportunities for discoveries in reproductive and perinatal epidemiology". Paediatric and Perinatal Epidemiology. 27 (3): 229–236. doi:10.1111/ppe.12040. PMC 3625972. PMID 23574410. {{cite journal}}: (עזרה) Vrijheid M, Slama R, Robinson O, Chatzi L, Coen M, van den Hazel P, et al. (ביוני 2014). "The human early-life exposome (HELIX): project rationale and design". Environmental Health Perspectives. 122 (6): 535–544. doi:10.1289/ehp.1307204. PMC 4048258. PMID 24610234. {{cite journal}}: (עזרה) Miller GW, Jones DP (בינואר 2014). "The nature of nurture: refining the definition of the exposome". Toxicological Sciences. 137 (1): 1–2. doi:10.1093/toxsci/kft251. PMC 3871934. PMID 24213143. {{cite journal}}: (עזרה) Greenland S, Hernán M, dos Santos Silva I, Last JM (2014). Porta M (ed.). A dictionary of epidemiology (6th ed.). New York: Oxford University Press. ISBN 9780199976737. Zhang X, Gao P, Snyder MP (ביולי 2021). "The Exposome in the Era of the Quantified Self". Annual Review of Biomedical Data Science. 4 (1): 255–277. doi:10.1146/annurev-biodatasci-012721-122807. PMID 34465170. {{cite journal}}: (עזרה) Warth B, Spangler S, Fang M, Johnson CH, Forsberg EM, Granados A, et al. (בנובמבר 2017). "Exposome-Scale Investigations Guided by Global Metabolomics, Pathway Analysis, and Cognitive Computing". Analytical Chemistry. 89 (21): 11505–11513. doi:10.1021/acs.analchem.7b02759. PMID 28945073. {{cite journal}}: (עזרה) Miller G (2 בדצמבר 2013). The Exposome: A Primer. Elsevier. p. 118. ISBN 978-0124172173. נבדק ב-16 בינואר 2014. {{cite book}}: (עזרה) "G x E = ?". Sci Connect. Elsevier. 20 בנובמבר 2013. נבדק ב-16 בינואר 2014. {{cite web}}: (עזרה) Strain J, Spaans F, Serhan M, Davidge ST, Connor KL (באוקטובר 2022). "Programming of weight and obesity across the lifecourse by the maternal metabolic exposome: A systematic review". Molecular Aspects of Medicine. 87: 100986. doi:10.1016/j.mam.2021.100986. PMID 34167845. {{cite journal}}: (עזרה) Wang J, Pan L, Liu E, Liu H, Liu J, Wang S, Guo J, Li N, Zhang C, Hu G (באפריל 2019). "Gestational diabetes and offspring's growth from birth to 6 years old". International Journal of Obesity. 43 (4): 663–672. doi:10.1038/s41366-018-0193-z. PMC 6532057. PMID 30181654. {{cite journal}}: (עזרה) Patel CJ, Bhattacharya J, Butte AJ (במאי 2010). "An Environment-Wide Association Study (EWAS) on type 2 diabetes mellitus". PLOS ONE. 5 (5): e10746. Bibcode:2010PLoSO...510746P. doi:10.1371/journal.pone.0010746. PMC 2873978. PMID 20505766. {{cite journal}}: (עזרה) Patel CJ, Chen R, Kodama K, Ioannidis JP, Butte AJ (במאי 2013). "Systematic identification of interaction effects between genome - and environment-wide associations in type 2 diabetes mellitus". Human Genetics. 132 (5): 495–508. doi:10.1007/s00439-012-1258-z. PMC 3625410. PMID 23334806. {{cite journal}}: (עזרה)(הקישור אינו פעיל, May 2016) Callaway E (בנובמבר 2012). "Daily dose of toxics to be tracked". Nature. 491 (7426): 647. Bibcode:2012Natur.491..647C. doi:10.1038/491647a. PMID 23192121. {{cite journal}}: (עזרה) "About Exposomics". EU. "HEALS-EU". נבדק ב-16 בינואר 2014. {{cite web}}: (עזרה) "National Academy of Sciences meeting". נבדק ב-21 בינואר 2013. {{cite web}}: (עזרה) "NIEHS Gene-Environment studies". נבדק ב-21 בינואר 2013. {{cite web}}: (עזרה) "Genes and Environment Initiative". נבדק ב-21 בינואר 2013. {{cite web}}: (עזרה) Arnaud CH (16 באוגוסט 2010). "Exposing The Exposome". Chemical & Engineering News. American Chemical Society. 88 (33): 42–44. doi:10.1021/CEN081010151709. נבדק ב-5 במרץ 2013. {{cite journal}}: (עזרה) Lioy PJ, Rappaport SM (בנובמבר 2011). "Exposure science and the exposome: an opportunity for coherence in the environmental health sciences". Environmental Health Perspectives. 119 (11): A466–A467. doi:10.1289/ehp.1104387. PMC 3226514. PMID 22171373. {{cite journal}}: (עזרה) "NRC report supports NIEHS vision of the exposome". נבדק ב-21 בינואר 2013. {{cite web}}: (עזרה) National Research Council; Division on Earth Life Studies; Board on Environmental Studies and Toxicology; Committee on Human Environmental Exposure Science in the 21st Century (2012-09-07). Exposure Science in the 21st Century: A Vision and a Strategy. ISBN 9780309264686. נבדק ב-21 בינואר 2013. {{cite book}}: (עזרה) Ogino S, Lochhead P, Chan AT, Nishihara R, Cho E, Wolpin BM, et al. (באפריל 2013). "Molecular pathological epidemiology of epigenetics: emerging integrative science to analyze environment, host, and disease". Modern Pathology. 26 (4): 465–484. doi:10.1038/modpathol.2012.214. PMC 3637979. PMID 23307060. {{cite journal}}: (עזרה) Ogino S, Fuchs CS, Giovannucci E (ביולי 2012). "How many molecular subtypes? Implications of the unique tumor principle in personalized medicine". Expert Review of Molecular Diagnostics. 12 (6): 621–628. doi:10.1586/erm.12.46. PMC 3492839. PMID 22845482. {{cite journal}}: (עזרה) Ogino S, Stampfer M (במרץ 2010). "Lifestyle factors and microsatellite instability in colorectal cancer: the evolving field of molecular pathological epidemiology". Journal of the National Cancer Institute. 102 (6): 365–367. doi:10.1093/jnci/djq031. PMC 2841039. PMID 20208016. {{cite journal}}: (עזרה) Liverman D, Yarnal B, Turner II BL (2003). "The Human Dimensions of Global Change.". In Gaile GL, Willmott CJ (eds.). Geography in America at the Dawn of the 21st Century. Oxford: Oxford University Press. pp. 267–282. Lambin EF, Turner BL, Geist HJ, Agbola SB, Angelsen A, Bruce JW, et al. (בדצמבר 2001). "The causes of land-use and land-cover change: moving beyond the myths". Global Environmental Change. 11 (4): 261–269. doi:10.1016/S0959-3780(01)00007-3. {{cite journal}}: (עזרה) Liu J, Hull V, Batistella M, DeFries R, Dietz T, Fu F, et al. (ביוני 2013). "Framing sustainability in a telecoupled world". Ecology and Society. 18 (2). doi:10.5751/ES-05873-180226. {{cite journal}}: (עזרה) Turner II BL, Meyer W (1994). "Global Land-Use and Land-Cover Change: An Overview.". In Meyer W, Turner II BL (eds.). Changes in Land Use and Land Cover: A Global Perspective. Cambridge: Cambridge University Press. pp. 3–9. Eakin H, DeFries R, Kerr S, Lambin EF, Liu J, Marcotullio PJ, et al. (2014). "Significance of telecoupling for exploration of land-use change.". Rethinking Global Land Use in an Urban Era. MIT Press. pp. 141–161. ISBN 978-0-262-02690-1. Liu J, Dietz T, Carpenter SR, Alberti M, Folke C, Moran E, et al. (בספטמבר 2007). "Complexity of coupled human and natural systems". Science. 317 (5844): 1513–1516. Bibcode:2007Sci...317.1513L. doi:10.1126/science.1144004. PMID 17872436. {{cite journal}}: (עזרה)