Epidemiologie a vliv znečištění prostředí na zdravotní stav

Poměrně často se v populárním i odborném tisku objevují studie, které dávají do vztahu údaje o znečištění prostředí v geografických oblastech se zdravotním stavem (tzv. ekologické = geografické = korelační studie), a z nich potom vyvozují závěry o škodlivém vlivu znečištění na zdraví. Jako příklad může sloužit příspěvek H. Švejdarové a I. Míchala (Vesmír 74, 326, 1994/7), kteří našli vztah mezi znečištěním prostředí a úmrtností v okresech České republiky. Autoři z toho usoudili, že skutečné příčiny rozdílného věku (střední délky života, pozn. autorů)... budou určitě nějakým způsobem souviset s životním prostředím. Autoři se správně vyhýbají pojmu příčinná souvislost, ale převážná většina našich spoluobčanů takový závěr přijme jako důkaz pro tvrzení, že znečištění prostředí zvyšuje úmrtnost. I když taková interpretace je jen jedním z mnoha vysvětlení, jsou podobné pozitivní výsledky ekologických studií většinou přijímány bez výhrad. Považujeme proto za užitečné zamyslet se nad interpretací epidemiologických studií, zvláště pak studií výše zmíněného typu.

Pro posuzování výsledků epidemiologické studie je naprosto zásadní otázka, kterou si studie položila. Otázka, zda znečištění prostředí statisticky souvisí (koreluje) se zhoršeným zdravotním stavem, není totožná s otázkou, zda znečištění zhoršený zdravotní stav způsobuje. Informace o tom, že znečištění prostředí statisticky souvisí s vyšší úmrtností, nemá velkou cenu, pokud také nevíme, že ji vyvolává. Pokud totiž znečištění prostředí poškození zdraví nevyvolává, jsou cesty ke zlepšení zdraví někde jinde. Většina diskusí o vlivu znečištění prostředí na zdravotní stav však příčinný vztah předpokládá. Jde o naprosto zásadní otázku, na kterou se zaměříme v tomto článku.

Epidemiologické studie

Epidemiologie je obor, který se zabývá rozložením nemocí v populaci a studuje faktory, které toto rozložení určují. K tomu slouží epidemiologické studie (obrázek): Deskriptivní studie popisují rozložení nemoci či jiných se zdravím souvisejících jevů v populaci. Analytické studie se zabývají vztahem mezi potenciálními determinantami nemocí (rizikovými faktory) a zdravotním stavem. Deskriptivní a analytické studie nezasahují do přirozeného běhu věcí, a proto se nazývají observační (pozorovací). Naproti tomu intervenční studie jsou založeny na aktivní změně expozice (např. změně diety) a vyhodnocení účinků této změny na zdravotní stav.

Ekologické studie, kterým se budeme věnovat, jsou tedy jen jedním (a spíše výjimečným) typem analytické studie. Je důležité si uvědomit, čím se ekologické studie liší od ostatních typů studií. Zatímco ve všech ostatních studiích je základní jednotkou analýzy jednotlivec, v ekologických studiích je to skupina osob, např. populace okresů či států. (V této souvislosti je tedy slovo ekologické ekvivalentem pojmu skupinové .) To ilustrují grafy č. 1 a 2. Na prvním grafu je zaznamenán vztah mezi obezitou a krevním tlakem u mužů ve věku 45 - 54 let, jak byl zjištěn v individuální studii v 6 okresech ČR; každý bod na grafu odpovídá jednomu jednotlivci. Na druhém grafu je znázorněn typický příklad ekologické studie: vztah mezi průměrnou roční koncentrací polétavého prachu a kojeneckou úmrtností v okresech ČR r. 1987; na tomto grafu jsou údaje o úmrtnosti velkého množství jednotlivců i znečištění v celém okrese agregovány do jediného čísla a každý bod odpovídá jednomu okresu. Tato charakteristika ekologických studií je velmi důležitá a vrátíme se k ní později.

Interpretace výsledků epidemiologických studií

Při interpretaci jakékoli epidemiologické studie je nutno velmi důkladně posoudit následující alternativy skutečného ( prokázaného ) příčinného vlivu studované expozice na zdraví: vliv náhody, systematická chyba neboli bias, matoucí (confounding) faktor a u ekologických studií ještě navíc tzv. ekologické zkreslení (ecological fallacy). Teprve pokud usoudíme, že tato úskalí validitu studie příliš neomezují, je možno začít uvažovat o tom, že vztah mezi expozicí a zdravotním stavem prokázaný studií snad může být skutečný.

• Náhoda

Rozdíly v nemocnosti nebo úmrtnosti mezi populacemi mohou být způsobeny pouze náhodným kolísáním. K hodnocení vlivu náhody se používá různých testů statistické významnosti.

• Systematická chyba

Jelikož epidemiologické studie pracují s velkými počty osob, sledované veličiny nemohou být měřeny přesně a klasifikace expozice i zdravotního stavu je do jisté míry nepřesná. Pokud míra nepřesnosti nezávisí na zdravotním stavu nebo expozici, nenarušuje validitu studie. Pokud je ale chyba v zjišťování expozice nebo zdravotního stavu v jedné ze sledovaných skupin soustavně větší, dochází k systematické chybě ve sběru informací (informačnímu biasu). Např. při zkoumání nemocnosti pomocí dotazníku je možné, že osoby žijící ve znečištěných oblastech přehánějí svou nemocnost, zatímco v ostatních oblastech nikoli; výsledkem je pak falešný (nepravý) vztah mezi expozicí a zdravotním stavem. Jiným typem systematické chyby je tzv. selekční bias. Např. je možné, že ekonomicky zdatnější a zdravější skupiny opouštějí oblasti s vyšším znečištěním a zvýšená úmrtnost v těchto oblastech je pak pouze důsledkem této selekce, nikoli efektem znečištění. Bias nelze většinou vyloučit ani kvantifikovat žádnými statistickými testy, je pouze možno jeho roli zvážit selským rozumem. Je nutno mít na paměti, že studie zatížené skutečně závažnou systematickou chybou jsou neinterpretovatelné.

• Matoucí faktory

V epidemiologii se tímto termínem označuje mylné připisování škodlivého vlivu nějakému faktoru (domnělému rizikovému faktoru), zatímco tento škodlivý vliv je způsoben nějakým jiným faktorem (matoucím factorem), který je s rizkovým faktorem asociován. Zní to složitě, koncept je to však poměrně jednoduchý. Představme si studii, která by studovala vliv pití kávy na riziko rakoviny plic. Taková studie by zřejmě prokázala, že osoby, které pijí více kávy, mají i vyšší výskyt rakoviny plic než ti, kteří pijí kávu jen zřídka nebo vůbec ne. Uvěřili bychom však tomu, že káva způsobuje rakovinu plic? Podívejme se na alternativní vysvětlení. Pití kávy je výrazně asociováno s kouřením a jelikož kouření zcela prokazatelně zvyšuje výrazně riziko rakoviny, vliv pití kávy na vzestup rizika vzniku rakoviny je vlastně nutno připsat kouření. To si můžeme ukázat na příkladu. Naše hypotetická studie sledovala výskyt rakoviny po určité období u 10 000 pijáků a 10 000 nepijáků kávy a zjistila 170 případů rakoviny u pijáků a 50 případů u nepijáků, což odpovídá více než trojnásobnému vzestupu rizika u pijáků (170/10 000 děleno 50/10 000 = 3,4). Tabulka II však ukazuje něco jiného.

V tomto případě pijí kuřáci kávu podstatně častěji (80 %) než nekuřáci (50 %). Mezi kuřáky je výskyt rakoviny plic stejný u pijáků i nepijáků kávy a stejně tak je tomu i mezi nekuřáky. Zvýšené riziko rakoviny u pijáků kávy v celé studii tedy není způsobeno pitím kávy, nýbrž kouřením. Právě to, že domnělý vliv kávy je vysvětlen kouřením, se nazývá zmatením (confounding) a kouření je v tomto případě matoucím faktorem (confounding factor).

Jak může zmatení ovlivnit výsledky studií, které zkoumají korelaci mezi znečištěním prostředí a úmrtností? Například právě prostřednictvím kouření. Je známo, že nejvíce znečištěné oblasti České republiky mají i poměrně nepříznivou sociální skladbu, vyšší procento romské populace, méně vysokoškoláků, vyšší kriminalitu a zřejmě i vyšší procento kuřáků a asi i vyšší spotřebu alkoholu. Tyto faktory prokazatelně zvyšují úmrtnost a mohou tedy způsobovat domnělou korelaci mezi znečištěním a zdravotním stavem.

Tento nežádoucí vliv matoucích faktorů je možno odstranit několika způsoby: restrikcí souboru (např. zahrnout do srovnání pouze oblasti se stejnou sociální skladbou), standardizací, stratifikací nebo jiným typem vícefaktorové analýzy (v angličtině se používá souhrnný název adjustment ). Za příčinný vztah se v praxi epidemiologického výzkumu většinou považuje vztah, který je nezávislý (adjustovaný) na ostatních faktorech. Ani tyto postupy však zmatení nevyloučí úplně a i standardizované (adjusted) analýzy mohou být zatíženy tzv. reziduálním zmatením (residual confounding). Studie, které se vliv zmatení vyloučit ani nepokusily, je však vždy nutno brát s velkou rezervou.

• Ekologické zkreslení

Toto úskalí ekologických studií se vysvětluje obtížněji. V zásadě jde o to, že jednotkou analýzy v ekologických studiích jsou skupiny osob a nikoli jednotlivci (viz výše) a korelace na této skupinové úrovni nemusí existovat na úrovni individuální. Pojem ekologického zkreslení (ecological fallacy) poprvé uvedl do literatury v 50. letech Durkheim, který zpozoroval, že frekvence sebevražd je vyšší v zemích s vyšším podílem katolického obyvatelstva. Durkheim ukázal, že není jasné, zda tato korelace je způsobena častějšími sebevraždami u katolíků nebo jejich vzestupem u protestantů ve více katolických zemích, a usoudil, že skupinové studie se (na rozdíl od individuálních) k průkazu příčinných vztahů nehodí.

Ekologické studie prožily rozkvět v 60. a začátkem 70. let, potom upadly u epidemiologů v nemilost. V posledních několika letech však došlo k jejich renesanci a v odborných časopisech se znovu rozproudily diskuse o jejich validitě. Byly publikovány simulační studie, které použily skutečná data z velkých národních studií a které studovaly vztah mezi expozicí a zdravotním stavem na různých hladinách shlukování jednotlivců do skupin. Tyto práce potvrdily nevyzpytatelnost výsledků ekologických studií; skupinové analýzy se často lišily od individuálních naprosto diametrálně. Vcelku dnes převládá názor, že ekologické studie jsou důležitým nástrojem pro formování hypotéz, že je však nemožné z nich vyvozovat závěry o příčinné souvislosti.

Interpretace epidemiologických studií je jen málokdy jednoznačná. Jejich výsledky je možno přirovnat k nepřímým důkazům v soudní praxi: jsou důležité, ale samy o sobě vedou k usvědčení a odsouzení obviněného jen zřídka, a to pouze tehdy, pokud takových nepřímých důkazů existuje mnoho. Některé problémy (např. vliv neionizujícího záření na zdravotní stav, expozice olovu a krevní tlak, vliv psychologických faktorů na riziko infarktu) se studují již po celá desetiletí, aniž došlo ke shodě o jejich významu pro zdravotní stav. Znečištění prostředí zajímá celou veřejnost. V diskusích týkajících se prostředí hrají zdravotní argumenty často klíčovou roli a řada těchto argumentů je založena na výsledcích ekologických studií, které jsou v epidemiologii ty nejméně spolehlivé. Málokdy si ale jejich úskalí uvědomujeme. Nezbytným předpokladem správnosti jejich interpretace je kritický přístup k výsledkům.