Причины и следствия

В медицине аналитические исследования необходимы для выявления и количественной оценки причин возникновения и распространения болезней различной этиологии. Результаты данных исследований используют при разработке профилактических мероприятий, направленных на устранение или уменьшение степени воздействия факторов, приводящих к болезни или другим исходам.

Аналитические исследования внесли весомый вклад в развитие современной медицинской науки и практики, определив ведущие факторы риска развития многих заболеваний. Например, была установлена связь между ра­ком легких и курением табака, более высокий показатель встречаемости инсульта головного мозга среди лиц, страдающих гипертонией, прямая связь, между краснухой беременных и врожденными уродствами у детей, причинная связь между артериальной гипертензией, курением и повышенным содержанием холестерина в крови и ишемической болезни сердца и т.д.

Рис.1. Наблюдательные аналитические исследования

Аналитические исследования входят в группу наблюдательных иссле­дований (рис. 1), главное условие проведения которых — невмешательство в естественное течение процессов возникновения и распростране­ния заболеваний (в отличие от экспериментальных исследований).

Аналитические исследования при­званы ответить на ряд вопросов:

• почему кто-то болеет чаще, а кто-то реже?

• почему где-то болеют чаще, а где-то реже?

• почему когда-то болеют чаще, а когда-то реже?

Вопрос «Почему?..» подразумевает поиск причины при известном следствии или определение следствия от известной причины: в любом случае ставят задачу установить причинно-следственную связь между причиной (П) и следствием (С) (рис. 2).

Рис. 2. Гипотеза причинно-следственной связи между причиной и следствием

Окончательный результат аналитического исследования — определе­ние причины или вероятности существования данной причины при известном следствии.

Общие сведения о причинности

Знание причины болезни дает наиболее эффективный способ пре­дотвращать и лечить ее. Поэтому главные усилия исследований в ме­дицине направлены на установление причин и механизмов развития болезней.

Причинная зависимость болезни (заболеваемости) от каких-либо факторов различается. Поэтому кроме термина «причина» используют такие термины как: «необходимые причины», «достаточные причины», «составляющие причины», «дополнительные причины» и «факторы риска» («причинные факторы»).

Необходимой считают причину (одну или несколько), если при ее отсутствии невозможно возникновение и (или) распространение болезни. Так, в этиологии инфекционных болезней необходимы возбудители. Например, без заражения вирусом гриппа невозможно возникновение отдельных случаев гриппа. В то же время эпидемия гриппа не возникает при отсутствии необходимого числа восприимчивых лиц.

Достаточным называют комплекс тех причин, в присутствии которых неизбежно происходит возникновение и (или) распространение болезни. Редко достаточные причины бывают единичными. Например, считают, что зара­жение человека вирусом бешенства при отсутствии экстренной иммунизации неминуемо приведет к заболеванию бешенством и смерти больного.

Однако, как уже упоминалось, риск возникновения и распространения болезни, особенно неинфекционной, чаще всего, связан с сочетанным влиянием нескольких факторов. При этом все факторы образующие достаточную причину называют составляющими причинами.

На первый взгляд менее сложен комплекс причин распростринения инфекционных болезней. Например, достоверно известно, что распространение антропонозов невозможно без наличия источника инфекции, соответствующего механизма передачи возбудителя и восприимчивого коллектива. Другими словами, источник инфекции, механизм передачи и восприимчивый коллектив — это составляющие, более того, необходимые причины.

Но является ли сочетание необходимых причин распространения инфекционных болезней одновременно и достаточной причиной? Ответ – нет, поскольку каждая необходимая причина представляет лишь потенциальную опасность. Для реального процесса распространения инфекций необходимо не просто наличие трех указанных необходимых причин, но обязательно и неразрывная их связь, которая, в большинстве случаев, осуществляется за счет социальных факторов. Социальные факторы, превращая потенциальную опасность необходимых причин в реальную, способны как резко ухудшить эпидемическую обстановку, так и снизить заболеваемость до минимальных значений.

Таким образом, комплекс достаточных причин распространения антропонозов не ограничивается только набором источника инфек­ции, механизма передачи и восприимчивого коллектива. В него обя­зательно входят необходимые социальные, иногда природно-климатические факторы, обеспечивающие неразрывную связь необходимых причин. Именно активность социальных факторов в комплексе достаточной причины определяет интенсивность распространения антропонозов.

Для объяснения причинности создано несколько ее моделей. Одна из таких моделей (Ротман К. Дж., 1976) представлена рис. 3.

Достаточная причина 1 Достаточная причина 2 Достаточная причина 3

Рис. 3. Структура причин гипотетического заболевания (Rothman KJ 1976)

Схема Ротмана наглядно демонстрирует, что возникновение и рас­пространение какой-либо болезни связано с влиянием многих причин. На схеме представлено гипотетическое за­болевание, возникающее под влиянием трех достаточных причин, обоз­наченных кругами. Каждая достаточная причина формируется из пяти составляющих причин, обозначенных секторами с буквами, причем большинство составляющих причин в разных кругах различны. Только причина А встречается в каждой достаточной причине, поэтому лишь ее следует считать необходимой причиной данной болезни. Остальные составляющие причины рассматриваются как дополнительные. Таким образом, дополнительная причина — это любая составляющая, кроме необходимой причины.

Каждая причина формирует соответствующую часть заболеваемости, которую называют этиологической долей (EF) Этиологическая доля — это удельный вес (доля) тех случаев болезни, которые могли бы быть предотвращены при отсутствии влияния фактора риска.

Схема очень удобна для демонстрации возможностей медицины в профилактике заболеваний. Чтобы предупреждать возникновение болезней, совсем не обязательно дожидаться выяснения всех составляющих причин.

Исключение влияния всего одной составляющей причины вызывает эффект, равный эффекту исключения влияния всех тех достаточных причин, в которые входит данная составляющая. Так, исключение лишь не только составляющей, но и необходимой причины А на схеме Ротмана приведет к полному предотвращению всех случаев данной болезни.

Исключение дополнительной причины Е приведет к прекращению действия лишь одной из трех достаточных причин, обозначенной цифрой 1. Это снизит заболеваемость на величину этиологической доли именно этой достаточной причины.

Причинность в медицине

История медицины изобилует примерами того, как понимание причины болезни с годами радикально изменялось, иногда нео­днократно.

Медицина, так же как любая наука, имеет ограниченные возможности в установлении истины. Получаемые результаты дают основания устанавливать связи, но найденные связи и их интер­претации могут быть приблизительны или неверны, даже если экс­перимент проведен без больших ошибок.

На этапе организации любого научного исследования формируется рабочая гипотеза, что подразумевает предвосхищение результата, ради которого данное исследование организовано. В аналитических иссле­дованиях рабочая гипотеза подразумевает отличие опытной группы от контрольной, т.е. предполагается, что изучаемый фактор имеет при­чинно-следственную связь с изучаемым исходом воздействия, например, болезнью. Существует альтернатива рабочей гипотезе — нулевая гипотеза, которую в ходе исследования специалисты опровергают. Согласно нулевой гипотезе изучаемые группы людей не отличаются друг от друга или отличия между ними статистически недостоверны, а предполагаемый фактор риска или этиологический фактор таковым не является.

Если нулевую гипотезу удается отвергнуть, то считается, что есть основания принять основную гипотезу. Однако не всегда гипотеза, подтвержденная таким образом, единственная. Обычно с большим или меньшим основанием можно предположить, что выявленная связь объясняется другими причинами. Например, обнаруженная ранее связь применения эстрогенов женщинами в кли­мактерическом периоде с низкой частотой ишемической болезни сердца была сильной. Имелись удовлетворительные объяснения механизмов этой связи. В последние 20 лет XX века гормонозамес­тительная профилактика в климаксе была широко распространена. Однако клинические испытания, завершенные в 2002-2003 г г., выявили повышение смертности от сердечно-сосудистых болезней у женщин, принимающих эстроген-прогестиновые препараты. Наи­более правдоподобным является следующее объяснение ранее об­наруженной связи: гормонозаместительная терапия не предотвра­щает сердечно-сосудистые болезни, а женщины с низкой вероят­ностью этих болезней чаще применяют гормональные препараты. Низкая вероятность сердечно-сосудистых болезней может объяс­няться тем, что женщины, применяющие гормональные препара­ты, обычно имеют выше доход и образование, лучше питаются, физически более активны.

Признаки причинного характера связи

Существует набор общепринятых признаков, основываясь на которых можно решить вопрос о том, является ли связь между предполагаемой причиной и заболеваемостью причинно-следственной.

Основные признаки причинного характера связи

А. Временные соотношения экспозиции и заболевания. Экспози­ция (контакт с фактором) может быть причиной болезни (состояния) только в том слу­чае, если предшествует ей. Это положение очень часто не оправдывается. Если причина не является необходимой и достаточ­ной, то наблюдаются случаи, когда экспозиция отсутствует или следует за развитием болезни, потому что болезнь вызвана другими причинами. Знание временных отношений может помочь только в исключении причинной связи. Так, экспозиция к тератогену на по­здних сроках беременности не может быть причиной рождения ре­бенка с дефектом развития нервной трубки.

Б. Биологическая объяснимость связи экспозиции и заболевания. Знание биологического механизма, объясняющего связь экспози­ции и заболевания, укрепляет мнение о причинно-следственном характере связи. Однако связь может быть причинной, несмотря на отсутствие объяснений. Кро­ме того, имеющиеся объяснения не всегда правильны. Так, одним из первых объяснений происхождения СПИДа было объяснение употреблением гомосексуалистами амилнитрита. Наличие противоречащих гипотезе данных снижает ее правдоподо­бие, но всегда есть вероятность, что эти данные ошибочны или неправильно интерпретируются.

В. Подтверждаемость обнаруженной связи. Ни одно исследова­ние не может дать единственного и окончательного решения про­блемы. Накопление согласующихся результатов исследований в разных популяциях и в разных условиях дает больше уверенности в причинно-следственном характере связи, чем расходящиеся резуль­таты. Совпадающие результаты подтверждают друг друга. Несовпа­дающие результаты должны быть объяснимы, и объяснимые рас­хождения подтверждают предполагаемый механизм. К сожалению, возникновение эффекта только в одних условиях (при наличии других компонентных причин) и невозникновение в других усло­виях является обычным, и не всегда эти определяющие условия понятны. Различные исследования подтверждают результаты друг друга только тогда, когда в экспериментах удается учесть все детали механизма причинности, что достигается редко.

Г. Альтернативные объяснения связи экспозиции и заболевания. Убедительность гипотезы о причинной связи экспозиции и болез­ни подрывается наличием иных объяснений наблюдаемого эффек­та. Например, если большее долголетие женщин, принимающих эстрогены в климактерическом периоде, можно объяснить особенностями их образа жизни, образования и поведения, то объяснение благоприятным действием эстрогенов на метаболизм становится со­мнительным. Сомнение можно разрешить лишь в контролируемом испытании. Это было сделано после долгих лет широкого приме­нения эстрогенов без уверенности в их пользе. Испытания показа­ли, что эстрогены вредны. Прямолинейное объяснение различий в заболеваемости и долголетии женщин, принимающих эстрогены и не принимающих их, действием эстрогенов на метаболизм было неверным.

Вспомогательные признаки причинного характера связи

А. Правильная форма зависимости экспозиция-эффект. Если изучаемая экспозиция является причиной болезни, то с увеличением экспозиции (интенсивности и продолжительности воздействия) обычно увеличивается частота эффекта (развития болезни). Вместе с увеличением частоты обычно ускоряется развитие эффекта (бо­лезни) и увеличивается тяжесть поражения. Зависимость экспозиция-эффект бывает линейной или S-образной не для всех исходов. Для многих экспозиций наблюдается J-образная зависимость. На­пример, смертность минимальна у употребляющих алкоголь в уме­ренных количествах, но повышена у непьющих и у пьющих много. Обычно происхождение таких зависимостей неизвестно. Возмож­но, исходы (смерть в этом примере) при низкой экспозиции и ис­ходы при высокой экспозиции имеют разные механизмы развития. Наличие правильного биологического градиента не доказывает, что связь экспозиции и эффекта носит причинный характер, посколь­ку не исключает других причин. Например, некоторые неблагоп­риятные исходы закономерно учащаются у людей, которые выку­ривают больше сигарет за день, но причиной этих исходов является не курение, а другие особенности курильщиков, выраженные тем больше, чем больше они курят (злоупотребление алкоголем, нездо­ровое питание, низкое образование). Отсутствие правильной зави­симости доза—эффект отвергает только гипотезы, предполагающие такую зависимость.

Б. Сила связи экспозиции и эффекта. Сила связи экспозиции с заболеванием измеряется размером различия частоты заболевания в группе, подвергавшейся экспозиции, и частоты заболевания в контрольной группе, не подвергавшейся экспозиции. Если изуча­ется предполагаемая причина болезни, то вероятность заболевания при экспозиции повышается, а если это терапевтическое (профи­лактическое) вмешательство, то снижается. Слабая связь не исклю­чает причинно-следственных отношений, а сильная связь может быть следствием действия привходящих факторов. Связь может быть сильной в одной популяции и слабой в другой – в зависимости от распространенности других компонентных причин.

В. Исчезновение эффекта при прекращении экспозиции. Если эк­спозиция является причиной болезни, то ее прекращение должно приводить к уменьшению частоты новых случаев болезни. Нужно иметь в виду, что после воздействия изменение заболеваемости может проявляться через долгие годы. Так, через многие годы раз­вивался рак влагалища у девочек, подвергшихся in utero воздей­ствию диэтилстильбэстрола, применявшегося (без достаточных ос­нований) для лечения угрожающего аборта.

Как видно, ни один из приведенных признаков причинного характера свя­зи не является необходимым или достаточным, за исключением признака «правильные временные отношения», который является частью определения причины. Сегодня нельзя представить себе на­бор критериев, который позволял бы устанавливать, является ли экспозиция причиной заболевания. Приведенные признаки по­могают осмыслить существующие данные о болезни и возможных ее причинах и планировать новые исследования для испытания наиболее правдоподобных гипотез. Такое последовательное обоб­щение имеющихся данных и испытание новых гипотез в исследо­ваниях продвигают медицину в познании влияний среды на здо­ровье человека и в оценке эффективности медицинских вмеша­тельств.