全氟及多氟類化合物與卵巢癌關系的研究進展

羅聰聰，林佩娟，楊育妮，李坪芬，王渠源

全氟和多氟烷酸類化合物（perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances，PFASs）是一類直鏈或支鏈中所有或個別氫原子被氟原子所替代的新型持久性有機污染物（persistent organic pollutants，POPs）[1]。由于其具有高能量的碳氟共價鍵，難以水解、光解、被微生物降解和動物體代謝，因此不僅可以長期廣泛存在于被污染的環(huán)境中，而且可通過食物鏈蓄積效應在人血清、母乳、肝臟和腎臟等體液和組織中蓄積[1-2]。

卵巢癌是女性生殖系統(tǒng)第三大常見惡性腫瘤，其病因尚不明確，加之早期癥狀并不明顯，患者在確診時往往處于疾病的中晚期。因此，其死亡率居婦科惡性腫瘤之首，嚴重威脅婦女的健康和生命。環(huán)境因素是卵巢癌重要的致病因素，研究表明PFASs可能與卵巢癌等有關，其中報道最多的是全氟辛酸（PFOA）[3-4]。但因各研究所納入的人群和觀察指標等的差異，目前有關PFASs對卵巢癌的影響效應和發(fā)生機制仍存在爭議。本文對PFOA與卵巢癌的關系進行闡述，并對目前PFASs在女性卵巢癌方面的研究所存在的問題及今后的研究方向進行討論和展望。

1 PFASs概述

PFASs是一個涵蓋數(shù)千種化合物的龐大家族，其中應用最廣泛的是PFOA和全氟辛烷磺酸（PFOS）。研究表明各種PFASs在環(huán)境中的最終代謝產(chǎn)物均是PFOS和PFOA[2]。具體來講，PFASs是一類由碳鏈組成的分子，其可以是線型的，也可以是支鏈型的；可以是完全氟化的，也可以是部分氟化的[1]。由于氟原子相對于氫原子的半徑更大，碳氟鍵的極性更強，使得氟烷基具有獨特的物理化學性質(zhì)，如較高的熱穩(wěn)定性[5-6]。其中，氟原子提供極低的表面張力，有助于保持其獨特的疏水性和疏油性[2]。得益于這些特點，其作為一種優(yōu)良的表面活性劑，被廣泛應用于生產(chǎn)和生活中，如食品容器和炊具中的防油涂層、造紙、食品包裝、地毯、織物、防污劑、泡沫滅火劑和電鍍等[1，7]。

因PFASs脂溶性高、不易降解且可經(jīng)食物鏈富集放大，故其作為一種新型POPs，通過各種傳輸途徑在全球范圍內(nèi)進行遷移，對環(huán)境造成污染[8]，且已被廣泛檢出，如存在于水體、大氣、生物和人體[9-12]。研究表明，食品、飲用水、室內(nèi)灰塵等可作為人類接觸PFASs的污染源，從而對人體健康構成潛在威脅[13]。國外一系列針對PFASs的調(diào)查和研究表明，PFASs對哺乳動物具有廣泛的毒性效應，主要包括肝臟毒性、免疫毒性、神經(jīng)毒性、內(nèi)分泌毒性、生殖和發(fā)育毒性以及潛在的遺傳和致癌性[2]，引起了學術界和公眾的廣泛關注。

與歐美國家相比，國內(nèi)對全氟化合物的研究起步較晚，對人體中PFASs暴露水平的研究還不夠全面和系統(tǒng)。目前研究表明PFASs的暴露途徑及暴露水平存在較大的地區(qū)差異[14-15]。方淑紅等[15]就飲食方面開展有關全氟化合物的污染特征研究，選取當?shù)鼐用竦某Ｒ婏嬍匙鳛檠芯繉ο?，通過調(diào)查居民的日平均攝入量，分析各類飲食中PFASs的含量及污染特征，評估PFASs給居民帶來的健康風險。通過風險評估可以得出，居民對PFOS和PFOA的日攝入量分為85.6 ng/（kg·d）和4.38 ng/（kg·d），低于歐盟食品安全局推薦的每日最大攝入量[PFOS和PFOA的最大日耐受量分別為150 ng/（kg·d）和1 500 ng/（kg·d）][16]，不會對當?shù)鼐用裨斐杉磿r傷害。但仍不可否認，PFASs給人類健康帶來的潛在影響。由于PFASs具有獨特的理化特性，其生物蓄積機制是通過與蛋白質(zhì)結(jié)合進行累積。其對血漿中的脂蛋白、白蛋白和肝臟中的脂肪酸結(jié)合蛋白（L-FABP）具有較高的親和力[2]。PFASs主要在肝臟積聚，PFOA的平均半衰期為3.8年，PFOS的平均半衰期為5.4年[16]。其與蛋白質(zhì)結(jié)合之后，經(jīng)腸肝循環(huán)攝取，最終通過尿液和糞便排出體外。

目前PFASs在世界范圍內(nèi)的人類血液樣本中都有發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)最新的一項包含367例受試者的研究表明，PFOA和PFOS是受試者血漿中占主導地位的PFASs，兩者的平均濃度分別為5.07 ng/mL和4.05 ng/mL[17]。與國外的一些研究結(jié)果不同，我國普通人群中PFOA含量較PFOS高，這可能與不同的飲食習慣有關[18]。Hurley等[19]研究發(fā)現(xiàn)加利福尼亞州女性在當?shù)赝Ｓ肞FASs 5～10年后，血清中的PFASs濃度有所下降。可見，逐步淘汰這類化合物是減少人類暴露于危險因素的必要途徑。

2 PFASs與卵巢癌的關系

2.1 人群流行病學研究近年大規(guī)模的病例-對照研究為評估PFASs與癌癥的關系提出了一些直接證據(jù)，但是目前結(jié)論尚不統(tǒng)一。部分研究認為PFASs與癌癥之間呈正相關，美國杜邦公司組織的C8健康項目科學小組[20-22]收集了與PFOA對人類健康影響相關的最全面的流行病學數(shù)據(jù)。該小組研究了自20世紀50年代以來PFOA暴露對位于俄亥俄山谷的工廠周邊社區(qū)居民的健康影響，發(fā)現(xiàn)PFOA血清水平和多個健康指標存在聯(lián)系，如膽固醇、肝酶、尿酸、甲狀腺功能等。同時，該研究也報告了PFOA暴露與睪丸癌和腎癌間可能存在相關性。

目前，國外關于與卵巢癌有關的環(huán)境污染研究最多的是暴露于各種工廠周圍的居民，主要應用的是病例-對照研究方法。Hanchette等[23]將先進的地理空間分析方法應用于研究美國各州和縣的卵巢癌發(fā)病率，發(fā)現(xiàn)這些發(fā)病率與紙漿和造紙行業(yè)的水源性污染物排放顯著相關。García-Pérez等[24]研究中檢測到不同工業(yè)和有毒物質(zhì)暴露者的卵巢癌死亡率更高，發(fā)現(xiàn)居住在污染工業(yè)區(qū)附近可能是卵巢癌死亡的一個危險因素。

Vieira等[3]為研究PFOA暴露與癌癥之間的關系，調(diào)查了居住在西弗吉尼亞州帕克斯堡聚四氟乙烯生產(chǎn)廠附近的居民。結(jié)果表明，血清PFOA水平升高可能與睪丸癌、腎癌、前列腺癌、卵巢癌和非霍奇金淋巴瘤有關。其中，卵巢癌與血清PFOA最高水平暴露組呈正相關 [調(diào)整優(yōu)勢比（AOR）=2.1，95%CI：0.8～5.5]，但由于樣本量較少，并不精確；卵巢癌與血清PFOA高水平和中等水平暴露組的相關性較弱，與最低水平暴露組呈負相關。

然而，也有研究者認為PFASs與癌癥的流行病學調(diào)查多采用地理相關研究，考慮到樣本量太少和混雜因素的影響，認為PFASs與癌癥之間無相關性。Eriksen等[25]首次在普通人群中研究了PFOA及PFOS暴露與癌癥的關系，但他們并未發(fā)現(xiàn)血漿PFOA和PFOS濃度與前列腺癌、膀胱癌、胰腺癌或肝癌之間存在關聯(lián)。Hurley等[19]2011—2015年隨訪了902例浸潤性乳腺癌患者，平均隨訪時間為病例診斷后35個月，結(jié)果發(fā)現(xiàn)血清PFASs水平與乳腺癌風險之間不存在關聯(lián)。

目前，國際癌癥研究機構已將PFOA列為可能致癌物質(zhì)[26]。Grice等[27]通過對PFOS職業(yè)暴露者進行流行病學調(diào)查，發(fā)現(xiàn)PFOS職業(yè)暴露與癌癥并無直接關聯(lián)，且目前對于PFOS致癌機制的研究并不明朗，更多的是針對PFOA致癌機制的研究，如與乳腺癌、子宮內(nèi)膜癌、結(jié)直腸癌等癌癥有關[28-30]。至今為止，PFASs與卵巢癌關系的研究甚少，缺少流行病學數(shù)據(jù)的支持。因此，關于PFASs與卵巢癌的關系需要進一步開展流行病學研究。

2.2 毒理學研究在所有元素中，氟是電負性最強、氧化性最強、化學性質(zhì)最活潑的物質(zhì)，且多以氟化物的形式存在于日常生活中。雖然適量的氟化物可對人體產(chǎn)生益處，例如氟化抗癌藥物因其對靶點的特異性和選擇性提高而具有更好的抗腫瘤活性；氟化鈉作為口腔消毒劑可以預防齲齒，提高牙齒抵御食物或飲料中酸性物質(zhì)的攻擊能力，但一旦過量攝入氟或者某些屬于有機污染物的氟化物，將對人體所造成不可逆轉(zhuǎn)的危害。

眾所周知，腫瘤的發(fā)生是一個多步驟、逐漸累積的過程，同時其也是一個多基因參與的過程，在細胞的惡性變過程中可能有多種物質(zhì)的改變。研究表明，過量攝入氟一方面可增加活性氧類物質(zhì)的生成，從而造成多器官毒性損害；另一方面其顯著削弱了人體的防御系統(tǒng)，比如可降低超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化物酶、谷胱甘肽還原酶、總巰基和蛋白巰基等的含量[31]。進一步來講，氟化物引起的器官毒性主要是由于活性氧簇（reactive oxygen species，ROS）活性增加以及氧化應激造成的。例如，過多的氟會導致男性睪丸和精子功能障礙，包括精子生成不足、細胞內(nèi)三磷酸腺苷（ATP）生成減少、細胞內(nèi)鈣離子濃度降低、蛋白激酶A活性減退等問題[31]。

目前，已初步肯定了某些PFASs與某些癌癥的相關性。一些學者認為，PFASs既能夠抑制機體多個臟器的谷胱甘肽過氧化物酶活性，又可誘導過氧化物酶，使體內(nèi)自由基的產(chǎn)生和消除平衡失調(diào)，從而造成氧化性損傷，直接或間接損傷遺傳物質(zhì)，從而引起致癌性[32]。

2.2.1 表觀遺傳學 目前已知的導致卵巢癌風險增加的因素有很多，包括遺傳、生殖、激素等[33]。其中，激素在癌組織的生長中起著重要作用，這可能是由于雌激素、黃體生成激素、卵泡刺激素和雄激素水平失衡所致。據(jù)估計，約90%的癌癥是由環(huán)境污染物引起[34]，包括電離輻射、石棉、殺蟲劑和工業(yè)廢水等。這些物質(zhì)中有許多是內(nèi)分泌干擾化學物質(zhì)（endocrinedisrupting chemicals，EDCs），它們可改變內(nèi)分泌系統(tǒng)的功能，導致不良后果。具體來講，人體暴露于EDCs可能會引發(fā)EDCs與內(nèi)分泌腺體的相互作用，從而導致體內(nèi)平衡失調(diào)和基因表達失調(diào)[35]。

EDCs可與體內(nèi)多種激素受體結(jié)合，如甾醇類激素受體、雄激素受體、孕酮受體、甲狀腺激素受體以及芳香族化合物受體。其中，一些EDCs為上述受體興奮劑，可與體內(nèi)相關激素競爭細胞膜上的相應受體，從而形成的復合物可與細胞核內(nèi)的DNA結(jié)合，使細胞產(chǎn)生類似于體內(nèi)激素的作用。而另一些EDCs則為上述受體拮抗劑，導致信號通路處于失活狀態(tài)，從而使細胞處于失活狀態(tài)，難以維持內(nèi)穩(wěn)態(tài)平衡。上述兩種情況均影響基因的表達調(diào)控，最終導致與內(nèi)分泌功能紊亂及激素有關癌癥的產(chǎn)生。

PFASs也是一類EDCs[18]，具有很強的內(nèi)分泌干擾作用。Samtani等[33]研究發(fā)現(xiàn)具有內(nèi)分泌干擾作用的有機污染物可帶來潛在的致癌性，其在人體中的含量增加可能引起表觀遺傳學修飾，促使卵巢表面上皮細胞異常生長。這個結(jié)果證實了暴露于PFASs是卵巢癌發(fā)生的一個環(huán)境危險因素。長期接觸有害的EDCs可能會導致表觀遺傳修飾，從而導致基因表達模式改變及不良結(jié)果。目前研究最廣泛的表觀遺傳學內(nèi)容之一是DNA甲基化，其是DNA甲基轉(zhuǎn)移酶將甲基共價轉(zhuǎn)移到DNA胞嘧啶環(huán)C-5位置。DNA甲基化對正常發(fā)育至關重要，但當其失調(diào)時，就會導致癌癥等疾病。上述提及的EDCs受體復合物可能導致激素受體基因啟動子區(qū)域的高甲基化，從而導致基因沉默。

有研究表明，與正常卵巢組織相比，卵巢癌組織中的雌激素受體β1表達下降。雌激素受體β1作為細胞增殖的重要調(diào)節(jié)器，在卵巢癌組織中具有促細胞凋亡的作用。這表明雌激素受體β1是一個潛在的腫瘤抑制基因[36]。另有研究表明，在暴露于EDCs之后雌激素受體可發(fā)生表觀遺傳修飾[37]。而且，雌激素受體基因的DNA甲基化異常與原癌基因的過度表達及致癌機制有關[38]。癌癥表觀基因組研究已證明雌激素受體在人類腫瘤的增殖和進展中的作用。例如，在上皮性卵巢癌、乳腺癌和前列腺癌中可觀察到雌激素受體β的DNA高甲基化及基因低表達[36]。

2.2.2 信號通路機制 PFOA與辛酸結(jié)構類似，是一個過氧化物酶體增殖物受體α（PPARα）激動劑，使PPARα成為目前暴露于PFOA中研究最為廣泛的信號通路。Yao等[39]研究表明，肝癌HepG2細胞暴露于PFOA后，其DNA氧化損傷、DNA鏈斷裂數(shù)量均呈劑量依賴性上調(diào)。他們還將這些PFOA誘導的基因毒性效應歸因于細胞內(nèi)ROS。雖然ROS只會導致細胞凋亡，但觸發(fā)這一途徑的ROS會破壞許多細胞生理過程的平衡，最終導致癌癥。Zhao等[40]報道PFOA可導致由中國倉鼠卵巢細胞（CHO細胞）與人淋巴細胞雜交而形成的人鼠雜交瘤細胞（AL細胞）呈指數(shù)級增長。AL細胞暴露于PFOA 16 d后，可產(chǎn)生顯著的致突變效應，以及導致ROS水平升高。同時使用ROS抑制劑作用于AL細胞可顯著降低PFOA的致突變潛能。這些結(jié)果表明，暴露于PFOA可導致ROS生成，從而誘導AL細胞發(fā)生突變。由于突變往往是惡性腫瘤發(fā)生的先決條件，這為PFOA介導的腫瘤誘導提供了直接的基礎，這在PFOA誘導的人類毒性和健康風險中具有重要意義。

PFOA作為致癌物，其促進卵巢癌細胞侵襲、轉(zhuǎn)移的機制值得探討。研究表明，基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）作為一大類依賴鈣離子、鋅離子的內(nèi)肽酶，與卵巢癌的發(fā)生、發(fā)展、侵襲及轉(zhuǎn)移關系密切。最近一項研究發(fā)現(xiàn)，PFOA可誘導卵巢癌細胞中MMP-2/MMP-9的表達，可能有助于癌細胞的遷移和侵襲[4]。在暴露于PFOA后MMP-2/MMP-9的表達上調(diào)也可在其他癌細胞中觀察到，如結(jié)直腸癌和乳腺癌細胞[28-29]。結(jié)直腸癌研究顯示PFOA可促進MMP-2/MMP-9基因啟動子的活性和活化過程[29]。

同時，研究還提示PFOA可以通過上調(diào)細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）信號通路來刺激卵巢癌細胞轉(zhuǎn)移、侵襲以及MMP-2/MMP-9的表達[4]。該通路的激活影響多種生物學效應，包括細胞增殖、分化、轉(zhuǎn)化和凋亡，而且該信號通路通常參與多種癌癥的發(fā)生與發(fā)展[30，41]。近年研究表明，PFOA可通過激活ERK/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）信號通路誘導人子宮內(nèi)膜癌細胞的遷移和侵襲[30]。在肝癌的研究中，PFOA可激活ERK信號通路導致癌細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移[41]。另有研究發(fā)現(xiàn)，PFOA可增強卵巢癌A2780細胞侵襲能力，且通過激活ERK通路來促進MMP-2/MMP-9表達，從而促進卵巢癌細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移[42]。

3 結(jié)語

綜上，雖然已有實驗和流行病學調(diào)查資料顯示PFASs暴露可能與卵巢癌的發(fā)生、發(fā)展有關，但相關研究結(jié)果仍存在爭議，如PFASs促進卵巢癌細胞侵襲、轉(zhuǎn)移的分子機制尚未完全明確以及PFASs與癌癥的流行病學研究中存在諸多困難。之前大劑量、短時間暴露條件的動物模型和體外細胞實驗結(jié)果不能真正反映環(huán)境暴露劑量下機體的生理和病理反應，要明確獲得更加客觀結(jié)論的關鍵之一是針對小劑量、長時間、近似人體實際暴露情況下的致癌毒理學研究。其次，由于當前的流行病學研究是回顧性研究，對過去暴露因素的估計受許多因素的影響。因此，暴露評估問題仍是研究中需要解決的重要問題。當然，除了PFOA這一類的傳統(tǒng)PFASs，其他新興PFASs的毒理效應及其分子機制也需加強研究。深入研究PFASs對人類卵巢癌影響的敏感指標、了解其作用機制、探索降低PFASs導致人類卵巢癌風險的途徑是今后研究方向。