15.2: علم الأوبئة
- Page ID
- 169243
يتعلق مجال علم الأوبئة بالتوزيع الجغرافي وتوقيت حدوث الأمراض المعدية وكيفية انتقالها والحفاظ عليها في الطبيعة، بهدف التعرف على تفشي الأمراض والسيطرة عليها. يشمل علم الأوبئة المسببات (دراسة أسباب المرض) والتحقيق في انتقال المرض (الآليات التي ينتشر بها المرض). وبالتالي فإن علماء الأوبئة هم علماء يدرسون أسباب وأنماط الأمراض البشرية، والتي تنطوي على فحص الإحصاءات لتحديد التهديدات الصحية والتوصية باستراتيجيات للحد من هذه التهديدات.
تم تسليط الضوء على عمل عالمة الأوبئة أليس وانغ في الفيديو أدناه. بينما تركز العديد من الأمثلة في هذه الصفحة على الأمراض المعدية (الناتجة عن المخاطر البيولوجية)، يمكن لأخصائيي الأوبئة دراسة الأمراض غير السارية أيضًا (مثل التسمم أو السمنة). يقول النص الموجود في نهاية الفيديو، «هل أنت CDC؟ لمزيد من المعلومات حول فرص العمل مع CDC، يرجى زيارة: jobs.cdc.gov».
تاريخ علم الأوبئة
لقد بذرت دراسات الأطباء والباحثين في القرن التاسع عشر مثل جون سنو وفلورنسا نايتينجيل وإغناز سيميلويس وجوزيف ليستر وروبرت كوخ ولويس باستير وغيرهم بذور علم الأوبئة الحديث.
كان جون سنو (الشكل\(\PageIndex{a}\)) طبيبًا بريطانيًا معروفًا بأب علم الأوبئة لتحديد مصدر وباء الكوليرا في برود ستريت عام 1854 في لندن. واستناداً إلى الملاحظات التي أدلى بها أثناء تفشي الكوليرا في وقت سابق (1848-1849)، اقترح سنو أن الكوليرا تنتشر من خلال طريق البراز والفم لانتقال العدوى وأن الميكروب هو العامل المعدي. قام بالتحقيق في وباء الكوليرا عام 1854 بطريقتين. أولاً، عندما اشتبهت سنو في أن المياه الملوثة كانت مصدر الوباء، حددت مصدر المياه للمصابين. ووجد عددًا كبيرًا من حالات الكوليرا بين الأفراد الذين حصلوا على المياه من نهر التايمز في اتجاه مجرى النهر من لندن. احتوت هذه المياه على النفايات والصرف الصحي من لندن والمستوطنات في المنبع. وأشار أيضًا إلى أن عمال مصنع الجعة لم يصابوا بالكوليرا ووجد عند التحقيق أن المالكين قدموا للعمال البيرة للشرب وذكروا أنهم على الأرجح لم يشربوا الماء. ثانيًا، قام أيضًا بتحديد حالات الإصابة بالكوليرا بشق الأنفس ووجد تواترًا مرتفعًا بين هؤلاء الأفراد الذين يستخدمون مضخة مياه معينة تقع في شارع برود. واستجابة لنصيحة سنو، أزال المسؤولون المحليون مقبض المضخة، مما أدى إلى احتواء وباء الكوليرا في برود ستريت. يحتوي حساب جون سنو الخاص بعمله على روابط ومعلومات إضافية.
يمثل عمل سنو دراسة وبائية مبكرة وأسفر عن أول استجابة صحية عامة معروفة للوباء. أصبحت طرق سنو الدقيقة لتتبع الحالات ممارسة شائعة الآن في دراسة تفشي الأمراض وربط الأمراض الجديدة بأسبابها. كما ألقى عمله الضوء على ممارسات الصرف الصحي غير الصحية وآثار إلقاء النفايات في نهر التايمز. بالإضافة إلى ذلك، دعم عمله نظرية جرثومة المرض، والتي قالت إن المرض يمكن أن ينتقل من خلال المواد الملوثة، بما في ذلك المياه الملوثة بالمواد البرازية.
يُعد عمل فلورنس نايتينجيل مثالاً آخر على دراسة وبائية مبكرة. في عام 1854، كانت نايتينجيل جزءًا من وحدة الممرضات التي أرسلها الجيش البريطاني لرعاية الجنود الجرحى خلال حرب القرم. احتفظ نايتينجيل بسجلات دقيقة فيما يتعلق بأسباب المرض والوفاة أثناء الحرب. كان حفظ سجلاتها مهمة أساسية لما أصبح فيما بعد علم الأوبئة. تم نشر تحليلها للبيانات التي جمعتها في عام 1858. في هذا الكتاب، قدمت بيانات التردد الشهرية عن أسباب الوفاة في رسم بياني إسفيني (الشكل\(\PageIndex{b}\)). هذا العرض الرسومي للبيانات، غير المعتاد في ذلك الوقت، أوضح بقوة أن الغالبية العظمى من الضحايا خلال الحرب لم تحدث بسبب الجروح التي لحقت بهم أثناء القتال ولكن بسبب ما اعتبره نايتينجيل أمراضًا معدية يمكن الوقاية منها. غالبًا ما حدثت هذه الأمراض بسبب سوء الصرف الصحي وعدم الوصول إلى مرافق المستشفيات. أدت النتائج التي توصل إليها نايتينجيل إلى العديد من الإصلاحات في نظام الرعاية الطبية للجيش البريطاني. تعرف على المزيد حول مخطط إسفين نايتينجيل هنا.
قدم جوزيف ليستر أدلة وبائية مبكرة تؤدي إلى ممارسات صحية عامة جيدة في العيادات والمستشفيات. لم يغسل معظم الأطباء أيديهم بين زيارات المرضى أو يقومون بتنظيف وتعقيم أدواتهم الجراحية. ومع ذلك، اكتشف ليستر الخصائص المطهرة لحمض الكاربوليك، المعروف أيضًا باسم الفينول. قدم العديد من بروتوكولات التطهير التي خفضت بشكل كبير معدلات العدوى بعد الجراحة. وطالب الجراحين الذين عملوا معه باستخدام محلول حمض الكربوليك بنسبة 5٪ لتنظيف أدواتهم الجراحية بين المرضى، بل وذهب إلى حد رش المحلول على الضمادات وعلى موقع الجراحة أثناء العمليات (الشكل\(\PageIndex{c}\)). كما اتخذ الاحتياطات اللازمة لعدم إدخال مصادر العدوى من جلده أو ملابسه عن طريق إزالة معطفه ولف أكمامه وغسل يديه بمحلول مخفف من حمض الكربوليك قبل الجراحة وأثناءها.
تحليل المرض في السكان
يتم إجراء التحليلات الوبائية دائمًا بالرجوع إلى مجموعة السكان، وهي مجموعة الأفراد المعرضين لخطر المرض أو الحالة. يمكن تحديد السكان جغرافيًا، ولكن إذا كان جزء فقط من الأفراد في تلك المنطقة عرضة للإصابة، فقد تكون هناك حاجة إلى معايير إضافية. يمكن تعريف الأفراد المعرضين للإصابة بسلوكيات معينة، مثل تعاطي المخدرات عن طريق الحقن الوريدي، أو امتلاك حيوانات أليفة معينة، أو العضوية في مؤسسة، مثل الكلية. تعد القدرة على تحديد السكان أمرًا مهمًا لأن معظم مقاييس الاهتمام بعلم الأوبئة تتم بالرجوع إلى حجم السكان.
تسمى حالة المرض بالاعتلال. يمكن التعبير عن الاعتلال لدى السكان بعدة طرق مختلفة. يتم التعبير عن المراضة، أو إجمالي المراضة، بأعداد الأفراد دون الإشارة إلى حجم السكان. يمكن التعبير عن معدل المراضة بعدد الأفراد المصابين من بين عدد قياسي من الأفراد في السكان، مثل 100000، أو كنسبة مئوية من السكان.
هناك جانبان للمراضة لهما صلة بأخصائي الأوبئة: انتشار المرض وحدوثه. الانتشار هو عدد أو نسبة الأفراد المصابين بمرض معين في مجموعة سكانية معينة في وقت معين. على سبيل المثال، قدرت مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها (CDC) أن حوالي 1.2 مليون شخص في الولايات المتحدة عاشوا مع عدوى نشطة بفيروس نقص المناعة البشرية (HIV) في عام 2018. ويمثّل هذا العدد، كنسبة أو معدل، معدل انتشار 367 شخصاً مصاباً لكل 000 100 نسمة من السكان. من ناحية أخرى، فإن الإصابة هي عدد أو نسبة الحالات الجديدة في فترة زمنية. في نفس العام، تقدر مراكز مكافحة الأمراض والوقاية منها (CDC) أن هناك 36400 حالة تم تشخيصها حديثًا من الإصابة بفيروس نقص المناعة البشرية، وهي نسبة حدوث 11.1 حالة جديدة لكل 100000 من السكان. يمكن رؤية العلاقة بين الإصابة والانتشار في الشكل\(\PageIndex{d}\). بالنسبة لمرض مزمن مثل عدوى فيروس نقص المناعة البشرية، سيكون معدل الانتشار عمومًا أعلى من معدل الإصابة لأنه يمثل العدد التراكمي للحالات الجديدة على مدى سنوات عديدة ناقصًا عدد الحالات التي لم تعد نشطة (بسبب وفاة المريض أو علاجه).
بالإضافة إلى معدلات الاعتلال، يمكن أيضًا الإبلاغ عن حدوث وانتشار الوفيات (الوفاة). يمكن التعبير عن معدل الوفيات كنسبة مئوية من السكان الذين ماتوا بسبب المرض أو بعدد الوفيات لكل 100000 شخص (أو رقم قياسي مناسب آخر).
أنماط الإصابة
الأمراض التي تظهر فقط من حين لآخر، وعادة بدون تركيز جغرافي، تسمى الأمراض المتفرقة. ومن أمثلة الأمراض المتفرقة التيتانوس وداء الكلب والطاعون. في الولايات المتحدة، تنتشر بكتيريا كلوستريديوم تيتاني، وهي البكتيريا التي تسبب التيتانوس، في كل مكان في بيئة التربة، ولكن حالات العدوى تحدث نادرًا وفي أماكن متفرقة لأن معظم الأفراد يتم تطعيمهم أو ينظفون الجروح بشكل مناسب أو نادرًا ما يكونون في حالة من شأنه أن يسبب العدوى. وبالمثل في الولايات المتحدة، هناك عدد قليل من حالات الطاعون المتناثرة كل عام، وعادة ما تنتقل العدوى من القوارض في المناطق الريفية في الولايات الغربية.
الأمراض الموجودة باستمرار (غالبًا على مستوى منخفض) في مجموعة سكانية داخل منطقة جغرافية معينة تسمى الأمراض المتوطنة. على سبيل المثال، الملاريا متوطنة في بعض مناطق البرازيل، ولكنها ليست متوطنة في الولايات المتحدة.
الأمراض التي يحدث فيها عدد أكبر من الحالات المتوقعة في وقت قصير داخل منطقة جغرافية تسمى الأمراض الوبائية. الأنفلونزا هي مثال جيد لمرض وبائي شائع. تميل أنماط الإصابة بالأنفلونزا إلى الارتفاع كل شتاء في نصف الكرة الشمالي. ومن المتوقع حدوث هذه الزيادات الموسمية، لذلك لن يكون من الصحيح القول بأن الأنفلونزا وبائية كل شتاء؛ ومع ذلك، فإن بعض فصول الشتاء عادة ما تشهد عددًا كبيرًا من حالات الإنفلونزا الموسمية في مناطق معينة، ويمكن تصنيف مثل هذه الحالات كأوبئة (الأرقام\(\PageIndex{e-f}\)).
يُطلق على الوباء الذي يحدث على نطاق عالمي اسم المرض الوبائي. على سبيل المثال، يعد فيروس نقص المناعة البشرية/الإيدز (متلازمة نقص المناعة المكتسب) ومرض فيروس كورونا 19 (COVID-19) من الأمراض الوبائية، وغالبًا ما تصبح سلالات فيروس الأنفلونزا الجديدة وبائية.
المسببات
عند دراسة الوباء، تتمثل المهمة الأولى لأخصائي الأوبئة في تحديد سبب المرض، والذي يُطلق عليه العامل المسبب للمرض أو العامل المسبب. يمكن أن يكون ربط المرض بممرض معين أمرًا صعبًا بسبب الجهد الإضافي المطلوب عادةً لإثبات السببية المباشرة بدلاً من الارتباط البسيط. لا يكفي ملاحظة وجود ارتباط بين المرض ومسببات الأمراض المشتبه به؛ هناك حاجة إلى تجارب خاضعة للرقابة للقضاء على الأسباب المحتملة الأخرى. بالإضافة إلى ذلك، يصعب عادةً اكتشاف مسببات الأمراض عندما لا يكون هناك دليل فوري على سبب تفشي المرض. عادةً ما تكون علامات المرض وأعراضه غير محددة، مما يعني أن العديد من العوامل المختلفة يمكن أن تؤدي إلى نفس مجموعة العلامات والأعراض. هذا يعقد التشخيص حتى عندما يكون العامل المسبب مألوفًا للعلماء.
كان روبرت كوخ أول عالم يوضح على وجه التحديد العامل المسبب للمرض (الجمرة الخبيثة) في أواخر القرن التاسع عشر. طور كوخ أربعة معايير، تُعرف الآن باسم افتراضات كوخ، والتي كان لا بد من تلبيتها من أجل ربط المرض بشكل إيجابي بالميكروب الممرض (الشكل\(\PageIndex{g}\)). بين عامي 1876 و 1905، ارتبطت العديد من الأمراض الشائعة بالعوامل المسببة لها، بما في ذلك الكوليرا والدفتيريا والسيلان والتهاب السحايا والطاعون والزهري والكزاز والسل. اليوم، نستخدم مسلمات كوخ الجزيئية، وهي صيغة مختلفة من الفرضيات الأصلية لكوخ. (يمكنك قراءة المزيد عن كليهما هنا. )
كيف تنتشر الأمراض
إن فهم كيفية انتشار مسببات الأمراض المعدية أمر بالغ الأهمية للوقاية من الأمراض المعدية. لكي تستمر مسببات الأمراض لفترات طويلة من الزمن، فإنها تتطلب خزانات حيث توجد عادة. يمكن أن تكون الخزانات كائنات حية (الجرذان والخفافيش والراكون والماشية وما إلى ذلك) أو مواقع غير حية. يمكن أن تشمل الخزانات غير الحية التربة والمياه في البيئة. قد تؤوي هذه الكائنات الحية بشكل طبيعي لأنها قد تنمو في تلك البيئة. قد تتلوث هذه البيئات أيضًا بمسببات الأمراض في براز الإنسان، أو مسببات الأمراض التي تسقطها العوائل الوسيطة، أو مسببات الأمراض الموجودة في بقايا المضيفين المتوسطين.
يُشار إلى الفرد القادر على نقل العامل الممرض دون ظهور الأعراض على أنه الناقل. الناقل السلبي ملوث بالعامل الممرض ويمكنه نقله ميكانيكيًا إلى مضيف آخر؛ ومع ذلك، فإن الناقل السلبي غير مصاب. على النقيض من ذلك، فإن الناقل النشط هو شخص مصاب يمكنه نقل المرض إلى الآخرين. قد تظهر أو لا تظهر على الناقل النشط علامات أو أعراض العدوى.
بغض النظر عن الخزان، يجب أن يحدث انتقال العدوى حتى تنتشر العدوى. يشمل نقل الاتصال الاتصال الاتصال المباشر أو الاتصال غير المباشر. الانتقال من شخص إلى شخص هو شكل من أشكال نقل الاتصال المباشر. هنا ينتقل العامل عن طريق الاتصال الجسدي بين شخصين (الشكل\(\PageIndex{h}\)) من خلال إجراءات مثل اللمس أو التقبيل أو الجماع أو رشاشات الرذاذ. يشمل انتقال الاتصال غير المباشر كائنات غير حية تسمى الفوميتات التي تتلوث بمسببات الأمراض من فرد مصاب أو خزان مصاب (الشكل\(\PageIndex{i}\)). على سبيل المثال، قد يعطس شخص مصاب بنزلات البرد، مما يتسبب في سقوط الرذاذ على الفوميت مثل مفرش المائدة أو السجاد، أو قد يمسح الفرد أنفه ثم ينقل المخاط إلى الفوميت مثل مقبض الباب أو المنشفة.
يشير انتقال المركبات إلى انتقال مسببات الأمراض من خلال المركبات مثل الماء والغذاء والهواء. يؤدي تلوث المياه من خلال أساليب الصرف الصحي السيئة إلى انتقال الأمراض المنقولة بالمياه. لا تزال الأمراض التي تنقلها المياه مشكلة خطيرة في العديد من المناطق في جميع أنحاء العالم. تقدر منظمة الصحة العالمية (WHO) أن مياه الشرب الملوثة مسؤولة عن أكثر من 500,000 حالة وفاة كل عام. وبالمثل، يمكن للأغذية الملوثة من خلال سوء المناولة أو التخزين أن تؤدي إلى انتقال الأمراض عن طريق الأغذية. يمكن للغبار والجزيئات الدقيقة المعروفة باسم الأيروسولات، والتي يمكن أن تطفو في الهواء، أن تحمل مسببات الأمراض وتسهل انتقال الأمراض عبر الهواء.
يمكن أن تنتقل الأمراض أيضًا عن طريق ناقل ميكانيكي أو بيولوجي، وهو حيوان (عادةً ما يكون مفصليًا) ينقل المرض من مضيف إلى آخر. القراد والبراغيث والبعوض هي أمثلة على النواقل (الشكل\(\PageIndex{j}\)). يتم تسهيل الانتقال الميكانيكي بواسطة ناقل ميكانيكي، وهو حيوان يحمل العامل الممرض من مضيف إلى آخر دون أن يصاب بنفسه. يحدث الانتقال البيولوجي عندما يتكاثر العامل الممرض داخل ناقل بيولوجي ينقل العامل الممرض من مضيف إلى آخر (الشكل\(\PageIndex{k}\)).
يمكن أن يزيد تدهور النظام البيئي من انتشار المرض من خلال عدة آليات. أولاً، يمكن أن تعزز مجموعات النواقل. على سبيل المثال، تؤدي إزالة الغابات والسدود والتحضر إلى زيادة كمية المياه الراكدة، مما يزيد من موائل النواقل، مثل البعوض. بالإضافة إلى ذلك، قد يؤدي تغير المناخ إلى توسيع نطاق ناقلات الأمراض التي تقتصر على المناطق الاستوائية أو شبه الاستوائية. ثانيًا، يمكن أن تؤدي الاضطرابات في دورة المياه إلى خلق ظروف مواتية لمسببات الأمراض. على سبيل المثال، يؤدي جريان الأسمدة من الزراعة إلى زيادة مستويات المغذيات، مما يجعل المسطحات المائية أكثر ملاءمة للبكتيريا المسببة للكوليرا. كما أن زيادة الفيضانات نتيجة للتغيرات في استخدام الأراضي وتغير المناخ تسهل أيضًا انتشار الأمراض المنقولة بالمياه.
الطريقة الثالثة التي يمكن أن يؤدي بها تدهور النظام البيئي إلى زيادة انتشار المرض هي من خلال تقليل التنوع البيولوجي. على سبيل المثال، يحدث مرض لايم بسبب بكتيريا بوريليا وينتقل إلى البشر من الثدييات الصغيرة (الخزانات) عن طريق القراد (الأشكال\(\PageIndex{l-m}\)). تقوم بعض الخزانات (السناجب والأبوسوم) بإزالة القراد وتقليل العدوى، لكن الفئران الحقلية لا تفعل ذلك. أدى تفتيت الموائل إلى زيادة الفئران الحقلية مقارنة بالسناجب والأبوسوم وبالتالي زيادة خزان مرض لايم.
قد يتم وضع الأفراد المشتبه في تعرضهم أو المعروف أنهم تعرضوا لبعض مسببات الأمراض المعدية في الحجر الصحي أو عزلهم لمنع انتقال المرض إلى الآخرين. تقوم المستشفيات ومرافق الرعاية الصحية الأخرى عمومًا بإنشاء أجنحة خاصة لعزل المرضى الذين يعانون من أمراض خطيرة بشكل خاص مثل السل أو COVID-19 (الشكل\(\PageIndex{n}\)). اعتمادًا على الإعداد، قد تكون هذه الأجنحة مجهزة بطرق خاصة لمناولة الهواء، وقد يقوم الموظفون بتنفيذ بروتوكولات خاصة للحد من مخاطر انتقال العدوى، مثل معدات الحماية الشخصية أو استخدام بخاخات المطهرات الكيميائية عند دخول وخروج الطاقم الطبي.
الإسناد
تم تعديله بواسطة ميليسا ها من قسم الأمراض وعلم الأوبئة من علم الأحياء الدقيقة بواسطة OpenStax (مرخص بموجب CC-BY). الوصول مجانًا على openstax.org.