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人類風格;衛生保健;生物工程;表觀遺傳變異;環境壓力;生態毒理學;工程納米顆粒;汙染

有一些概念處理健康和環境與人類生活方式之間的關係:健康的環境決定因素(醫學和衛生地理)，2。二、健康政治生態;生物醫學的社會研究。對於醫學和衛生地理學而言，環境表觀遺傳學表明，需要將地點和空間不僅僅視為環境，而將身體不僅僅視為受體[1]。

種群受到環境物理或化學因素的不同程度的影響，如毒素、壓力、溫度、輻射等，並有可能引起基因表達[2]的變化。許多生態外部機製及其對人體的影響是通過表觀遺傳學來了解的。Dworkin[3]證明，除了經典的基因突變之外，還有一種被稱為“表觀遺傳學”的機製，指的是基因表達的變化。

外部和內部環境之間存在不斷的相互作用，這是正常發育和健康維護以及影響疾病負荷和抵抗力所必需的(圖1)。例如，暴露於製藥和有毒化學品、飲食、壓力、運動和其他環境因素都能夠引發積極或消極的表觀遺傳修飾，對發育、代謝和健康產生持久影響。這些可以對人體產生如此深遠的影響，以至於永久地改變個體[4]的表觀遺傳特征。

圖1說明了一些對健康和行為有益的因素，其他的可能是有害的和幹擾身體。所列的一些有益影響包括鍛煉、微生物組(有益腸道細菌)和替代藥物，而有害影響包括接觸有毒化學品和藥物。因此，環境補充和塑造了人類健康[4]。

圖1:環境[4]中發現的不同來源對人類的各種表觀遺傳影響的彙編。

自然環境是在植物、動物、海洋生物和微生物中發現的新治療產品的誘人來源[5]。腸道菌群是人體代謝和免疫的關鍵組成部分。這對醫療保健很有幫助，特別是對消化係統疾病和食源性疾病的管理[6]。

通過基因技術和分子生物學，從食物和共生細菌中表達這種強大分子的生物活性副本成為可能。基因工程益生菌可用於治療一些疾病，如克羅恩病和潰瘍性結腸炎，以及其他由過度活躍的免疫係統[7]引起的疾病。此外，微生物代謝產物是最重要的癌症化療藥物之一。許多具有抗癌特性的化合物已從天然來源中分離出來。目前60%以上具有抗腫瘤活性的化合物最初是作為天然產物或其衍生物分離出來的。在批準的產品中，值得特別關注的是放線菌素D、蒽環類、博萊黴素、絲裂黴素C、蒽酮類、calicamicin、紫杉醇和埃波黴素[7]。

營養藥品來自各種自然來源，如藥用植物，海洋生物，蔬菜和水果。目前，營養藥品(天然治療產品)在結腸癌、糖尿病、阿爾茨海默病等各種慢性疾病的治療中發揮著越來越重要的作用。營養藥品已顯示出降低結腸癌風險和減緩其進展的潛力。這些膳食物質針對結腸癌發展的不同分子方麵[8]。因此，營養藥品具有控製癌細胞中DNA損傷因子和調節腫瘤中DNA轉錄的能力。同時，天然食品中含有豐富的天然產物，如類黃酮、類固醇、含硫化合物、生物堿、酚酸、維生素、礦物質和其他抗氧化劑。這些營養化合物可以增加對各種因素的保護，如大量飲酒和其他藥物。Kuppusamy等人[8]提到，營養品有助於控製結腸癌的發生。它們具有眾多的治療益處，如抗肥胖效應、心血管效應、抗糖尿病效應、免疫增強效應、天然抗氧化活性和抗炎作用。

大腸微生物內部分泌的一些天然化合物通過阻斷DNA修複[10]的活性引起結腸癌。其他基因可能協同作用，影響細胞周期和dna修複過程的調節，其中一個或多個基因的突變可能改變對其他基因、生活方式、激素或環境挑戰的易感性[11]。然而，例如，有一些天然化合物;薑黃素、白藜蘆醇或槲皮素可與許多與人類疾病有關的靶分子結合[12,13]。其中一些靶標，如乙酰膽堿酯酶或單胺氧化酶A和B，是動物特有的，在產生這些天然製劑[14]的植物中沒有同係物。酚苷熊果苷本身用於治療尿路感染，在人體內被水解氧化為對苯二酚[14]之前是無效的。進一步的例子是香瀉苷，它被腸道中的細菌轉化為瀉藥。同樣，結合的植物雌激素必須在胃或腸道中水解才能發揮其雌激素樣作用[14]。嚴格地說，這些植物分子不是藥物，而是原藥物[14]。

此外，天然產物可作為治療阿爾茨海默病(AD)的潛在藥物。阿爾茨海默病的特點是大腦皮層神經細胞死亡，是最常見的癡呆症亞型，2000年影響到全世界2 500萬人，預計到2050年將增加到1.14億人。近年來，天然產品如抗ad特性引起了廣泛關注。但對天然產物的生物活性進行研究的卻很少。其中一些天然產物具有開發具有新化學結構的生物活性化合物的強大潛力。

生物化學和生物學的現代儀器，特別是各種組學技術，使研究人員能夠詳細描述天然化合物對人體的生物效應的確切性質，並發現可能的協同作用，這為開發針對許多毀滅性疾病的新療法帶來很大希望，包括癡呆症和癌症[16]。

人們對納米材料和工程納米顆粒的接觸正在迅速增加，而它們對公共衛生的影響仍然未知。表觀遺傳特性的修飾是理解基因與環境相互作用的分子機製的一個有趣的課題。

這篇綜述的主要目的是闡明生物工程(包括生物技術、遺傳學、生物化學、生態學等)和醫學在改善人類生活方式質量和環境健康方麵的重要關係。beplay最新下载為衛生生物技術開發微生物係統建模、測量、操作和製造的生物工程設計是新興衛生保健和環境問題真正需要的挑戰之一。生物工程根據醫務人員的新數據，提供用於疾病診斷和治療的生物儀器。生物工程師可以為醫療應用和用途提供設備和生物材料。

此外，一些日常活動應該會改變我們的生活方式，例如營養、行為、壓力、體育活動、工作日程和習慣、吸煙、吸毒和飲酒。越來越多的證據表明，這些環境因素可能影響表觀遺傳機製，如DNA甲基化[17]。

由於過去30年發生了許多環境事件，全球人口的增加和自然資源的限製，醫療保健越來越依賴於技術的發展，以避免過度工業化、森林砍伐以及生物和非生物資源的消耗所導致的全球變暖。為了減少公共衛生問題，保護我們這個星球上的野生動物和人類，醫療保健集群提供了發展新概念的機會，將不同工程科學領域的專家、自然和生命科學工程師與醫學專家之間的原則研究合作結合起來。這需要生物工程和衛生保健專家之間非常密切的合作，因為生物工程師主要負責從不同的角度調查生活方式參數的質量，如營養、氣候變化、人口統計學、環境健康和質量(空氣、土壤、水)、市場營銷等，而衛生保健工作者則負責藥物管理，如治療、預防和接種疫苗，控製傳染病，beplay最新下载流行病的分布、疾病傳播的方式、病人安全的質量、衛生習慣等。

由於人類的活動，大量的核輻射、生物、有機(如三氯乙烯、二氯乙酸、三氯乙酸、苯、酚類化合物(如雙酚A)、內分泌幹擾化學品和生殖毒性物質等)和無機毒理學項目引入到人類的生活方式中，如重金屬(如砷、鎳、鉻、鉛等)。汞和鎘作為汙染物廣泛存在於環境中，能夠破壞DNA甲基化和組蛋白乙酰化，並可能導致包括癌症、神經係統疾病和自身免疫疾病在內的一些疾病)、有毒氣體(二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳和二氧化碳、二惡英、工業活動產生的呋喃等)——它們在我們的生物圈中成為生態毒理學化合物，已被證明會導致基因活性的表觀遺傳變化。所有這些化合物都與乳腺癌風險增加有關[18]。麵對這種危險的命運，監測和評估生態毒理學信息對於確定各種生態係統的汙染水平比以往任何時候都更加必要。

生態毒理學化合物向環境中釋放速率的增加，引起生物基因表達的變化。這些變化並不編碼在它們的DNA核苷酸序列中，在這種情況下，表觀遺傳變化可以發展和修改生物的表型特性。表觀遺傳變化的發生率高於突變率，目前還沒有類似於保護DNA完整性的修複機製。表觀遺傳變化改變了基因信息的表達方式，而沒有直接改變儲存在DNA中的遺傳密碼，這導致了健康問題。同時，表觀遺傳變化在神經發育障礙、心血管[19]疾病、哮喘[15]和癌症的發生發展中起著重要作用[20-22]。

在生態毒理學研究領域，表觀遺傳學評價是一種相對較新的方法。這類生態毒理學汙染物可能對遺傳信息具有致癌或誘變作用，為我們的研究背景引入了一個新的項目，稱為生態毒理學基因組學[23]。他們描述了基因組學和環境毒物暴露之間的整合。在人類環境中，毒性基因組學是研究在對有毒暴露的適應性反應中具有重要作用的基因的表達，並反映毒性過程本身[24]。

生物工程師和醫學研究者之間最重要的話題之一是如何修複由於創傷、疾病或衰老以及移植造成的損傷組織或器官。基因組和生態毒性研究的轉化是一個多學科的科學研究領域，遺傳學、環境衛生、社會和行為科學等相關領域的整合增加了疾病病因學和進展過程中的相互作用，並對將主要發現轉化為公共衛生、保健和醫學實踐產生變革性影響。beplay最新下载

今天，工程納米顆粒為各種工業產品提供了技術優勢，並在生物醫學應用方麵具有有效的前景。

納米技術領域的最新進展導致人類接觸納米顆粒的次數增加。第二次世界大戰後各種癌症發病率的增加使科學家們麵臨著它們起源的問題。

由於空氣汙染，人們不斷地外源接觸到不同數量的化學物質，這些化學物質在實驗係統中被證明具有致癌或致突變特性，這種汙染是由於工業化、交通等產生了生態毒性的空氣汙染物。當這些病原體存在於食物、空氣或水中時，可發生外源性接觸;當它們是代謝或病理生理狀態(如炎症[26])的產物時，也可發生內源性接觸。

建議在環境毒性安全評估和生物監測研究中，表觀遺傳機製和遺傳機製應該最終被考慮在內。這將有助於確定毒物的作用方式、未觀察到的不良反應水平以及確定毒性生物標記物，以便在毒理學中進行早期檢測和風險評估，但在實現這一點之前，仍有一些關鍵領域有待探索。

目前，在環境汙染暴露對表觀遺傳特征的影響方麵還需要開展更多的研究，以評估不同生態係統中不同群體潛在的表型和表觀遺傳修飾水平。此外，還需要進一步的研究來確定這些環境表觀遺傳變化是否會代代相傳。

生物工程科學與醫學在監測環境汙染方麵的合作以及在哪些方麵可以改善人類和環境健康。beplay最新下载因此，生物學、工程學和醫學之間的合作將最終實現基於設計的、可預測的環境修改，這對我們來說很重要，包括人類醫療保健。

最後，目標是更好地理解、替換或固定一個目標係統，以最終提高環境和人類的醫療保健和公共健康的質量。為了保護人類健康，有必要了解生物機體對化學接觸、影響適應、對毒性的敏感性和生物多樣性等環境因素的反應，以及遺傳和表觀遺傳如何成為討論人與環境關係的重要因素。

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文章類型:觀點文章

引用:Hamuda HB(2017)生物工程和醫療保健:理解表觀遺傳學、環境因素和生活方式之間關係的方法。J Mol Med Clin app 2(1): doi http://dx.doi.org/10.16966/2575-0305.105

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出版的曆史:

收到日期:2016年12月26日

接受日期:2017年2月02

發表日期:08年2月2017年