重金屬暴露與乳腺癌發(fā)病的關系初探

孫可望，劉 娣，潘風山，韋燕燕，3，候丹迪，楊肖娥，*

(1.浙江省人民醫(yī)院/杭州醫(yī)學院附屬人民醫(yī)院 甲狀腺乳腺外科，浙江 杭州310014； 2.浙江大學 環(huán)境與資源學院/污染環(huán)境修復與生態(tài)健康教育部重點實驗室，浙江 杭州 310058； 3.廣西大學 農學院/廣西高校農業(yè)環(huán)境與農產品質量安全重點實驗室(培育)，廣西 南寧 530004)

重金屬暴露與乳腺癌發(fā)病的關系初探

孫可望1，劉 娣2，潘風山2，韋燕燕2，3，候丹迪2，楊肖娥2，*

(1.浙江省人民醫(yī)院/杭州醫(yī)學院附屬人民醫(yī)院 甲狀腺乳腺外科，浙江 杭州310014； 2.浙江大學 環(huán)境與資源學院/污染環(huán)境修復與生態(tài)健康教育部重點實驗室，浙江 杭州 310058； 3.廣西大學 農學院/廣西高校農業(yè)環(huán)境與農產品質量安全重點實驗室(培育)，廣西 南寧 530004)

收集2012—2014年浙江省人民醫(yī)院經病理確診的新發(fā)女性原發(fā)性乳腺癌病例96例(病例組)，以所在醫(yī)院同期住院的乳腺良性疾病女性30例作為對照(對照組)，采用ICP-MS檢測血清和乳腺組織中重金屬(鎘、汞、砷、鉻、鉛)的含量。結果顯示，病例組血清中鎘、鉻、砷和鉛的檢出水平顯著(P<0.05)高于對照組，且組織樣品中鎘、鉻、砷和鉛的含量亦高于對照組。Logistic回歸分析顯示，血清中鎘、鉻、砷和鉛的含量與乳腺癌發(fā)病發(fā)生存在關聯(lián)，OR(比值比)值分別為12.364 (95%置信區(qū)間：3.405～44.889)、132(95%置信區(qū)間：14.257～1 222.1)、4.941(95%置信區(qū)間：1.521～16.047)和7.416(95%置信區(qū)間：0.326～9.980)，表明環(huán)境中鎘、鉻、砷和鉛的暴露與女性乳腺癌的發(fā)生可能有一定關聯(lián)。

乳腺癌；重金屬；環(huán)境污染

乳腺癌是危害女性身心健康的主要惡性腫瘤之一。據(jù)統(tǒng)計，我國女性乳腺癌的死亡率已經由1990—1992年的3.53/10萬上升至2004—2005年的5.9/10萬，位居我國女性惡性腫瘤死亡率的第6位[1]，特別是在一些經濟發(fā)達地區(qū)，乳腺癌發(fā)病率已高居女性惡性腫瘤的第1位[2]。近15 a間，我國城鄉(xiāng)婦女乳腺癌發(fā)病與死亡的年齡調整率及絕對人數(shù)均呈明顯上升趨勢。由于危險因素、人口增長及老齡化的多重作用，乳腺癌預計將是我國近年來發(fā)病率增長幅度最大的惡性腫瘤之一，其預防與控制將成為未來我國腫瘤控制計劃制定和實施的重點之一[3]。

已經發(fā)現(xiàn)的乳腺癌病例中90%～95%為散發(fā)性，而真正家族性乳腺癌病例僅占5%～10%[4]。病因學研究認為，73%的乳腺癌發(fā)病可歸因于環(huán)境因素[5]。環(huán)境中存在著各種各樣的污染物，尤其是重金屬類物質，具有類似生物體內雌激素的性質，可以擾亂人體的內分泌系統(tǒng)，誘導腫瘤的發(fā)生[6]。一些研究發(fā)現(xiàn)，五毒重金屬(鎘、鉻、鉛、砷和汞)與乳腺癌發(fā)病之間存在一定的關系[7-8]。研究認為，人群重金屬接觸主要來源于食物[9-10]。重金屬是目前我國農田中的主要污染物。據(jù)估計，我國農田重金屬污染面積高達2 000萬hm2[11]。土壤中的重金屬具有高殘留、強持久、高富集放大的特點，可通過食物鏈傳遞蓄積于人體，引起人體內系統(tǒng)和生物活性的變化，導致生化代謝紊亂，誘發(fā)疾病，甚至產生癌變[5]。

目前，環(huán)境污染物與癌癥的關系已經受到越來越多的科學工作者的關注。盡管國外對于人體重金屬含量與乳腺癌發(fā)病的關系有一些報道，但是誘發(fā)乳腺癌風險最大的重金屬類型尚不明確。本研究擬通過對比檢測乳腺癌患者和非乳腺癌人群血清和組織中鎘(Cd)、鉻(Cr)、鉛(Pb)、砷(As)和汞(Hg)的含量，探討不同重金屬暴露與乳腺癌發(fā)病風險的關系，初步揭示誘發(fā)乳腺癌的重金屬類型，以期為系統(tǒng)闡明乳腺癌的病因和發(fā)病機理，為乳腺癌發(fā)生的環(huán)境防治、健康質量標準制定等提供科學依據(jù)與技術支撐。

1 材料與方法

1.1 研究對象

病例組樣本來自2012—2014年在浙江省人民醫(yī)院住院的新發(fā)女性乳腺癌患者(96例)，年齡在30～72歲之間，所有病例均經病理學確診，并在浙江省內居住10 a以上。對照組樣本選取與上述乳腺癌病例同期住院的乳腺良性病疾病女性(30例)，年齡在26～69歲之間。

1.2 樣品采集

采集病例組及對照組的對象晨起空腹靜脈血標本8 mL，離心，留取血清，-80 ℃保存待測。組織樣品則選取乳腺癌腫瘤部位(乳腺癌組織)及其附近約4 cm處組織(癌旁組織)進行切取，對照組樣本取自乳腺良性疾病病人的手術區(qū)乳腺組織，切取后液氮迅速冷凍，-80 ℃保存待測。

1.3 測定方法

取1 mL血清用于重金屬含量測定。將血清放入特氟龍消解管中，加入5 mL硝酸-過氧化氫(4 mL∶1 mL)。加熱至完全消解后，定容，取樣品溶液，用電感耦合等離子體質譜儀(ICP-MS，美國Agilent公司)測定樣品中的鎘、鉻、鉛、砷和汞含量[12]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗結果采用Sigma Plot 10.0作圖，利用SPSS 16.0軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 血清中5種重金屬含量比較

由表1可以看出，Cd、Cr、Hg、As、Pb在病例組和對照組的血清樣品中均有檢出，病例組血清中Cd、Cr、Hg、As、Pb的中位暴露水平分別為22.00、156.61、38.97、11.93、69.10 ng·mL-1，平均值水平分別為34.93、183.36、38.60、11.61、80.97 ng·mL-1，除Hg外，其他重金屬在血清中的含量均顯著(P<0.05)高于對照組。無論是對照組還是病例組，5種重金屬的含量基本呈現(xiàn)Cr>Pb>Hg>Cd>As。

2.2 組織樣品中5種重金屬含量比較

由圖1可以看出，組織樣品中Cd、Cr、Hg、As、Pb的平均含量基本呈現(xiàn)癌旁組織>乳腺癌組織>對照組織的趨勢，且5種重金屬的含量高低依次為Cr>Pb>Cd>Hg≈As。與對照組織相比，癌旁組織中Cd、Cr、Hg、As、Pb的含量均顯著(P<0.05)增加，分別是對照組織的3.36、3.64、2.20、2.62和7.75倍。

表1 病例組和對照組血清中重金屬檢出水平

*表示病例組與對照組差異顯著(P<0.05)。

* indicated significant difference between cancer group and control group atP<0.05.

柱上無相同字母的表示差異顯著(P<0.05)Bars marked without same letters indicated significant difference at P<0.05圖1 病例組和對照組組織中重金屬含量Fig.1 Detection levels of heavy metals in tissues

2.3 血清中重金屬含量與乳腺癌發(fā)病的關系

依照四位數(shù)分組方法，選取對照組樣本血清中重金屬含量的P75值，將所有樣本依血清中重金屬含量分為高暴露組和低暴露組，Cd、Cr、Hg、As、Pb的分級標準分別為17.41、93.06、40.61、8.69、110.10 ng·mL-1。分別測算各重金屬的OR值(比值比)。OR值是表示疾病與暴露之間關聯(lián)強度的指標，指暴露者的疾病危險性為非暴露者的多少倍。OR>1說明疾病的危險度因暴露而增加，與疾病之間為“正”關聯(lián)；OR<1說明疾病的危險度因暴露而減少，暴露與疾病之間為“負”關聯(lián)；OR=1說明疾病與暴露無關聯(lián)。低暴露組的OR值均為1，表明在此條件下，乳腺癌的發(fā)生與血清中的重金屬含量無關聯(lián)；但在高暴露條件下，Cd、As、Cr、Pb的OR值分別為12.364、4.941、132、7.416(表2)，且統(tǒng)計分析顯示，其關聯(lián)性均具有統(tǒng)計學上的顯著意義(P<0.05)。高暴露條件下，血清汞含量的OR值為0.430，但統(tǒng)計分析顯示，其不具有顯著意義。這些結果說明，血清中高含量的Cd、Cr、As、Pb暴露與乳腺癌的發(fā)生存在一定的關聯(lián)。

表2 重金屬暴露水平與乳腺癌發(fā)病的關系

Table 2 Relationship between heavy metals in serum and breast cancer

重金屬Heavymetal暴露水平ExposurelevelOR置信區(qū)間95%CIPCd>17.4112.3643.405～44.8890.000As>8.694.9411.521～16.0470.007Cr>93.0613214.257～1222.10.000Hg>40.610.4300.123～1.5010.196Pb>110.107.4160.326～9.9800.000

3 討論

近代農業(yè)生產過程中，含重金屬的化肥、有機肥、城市廢棄物和農藥的不合理施用以及污水灌溉等，導致農業(yè)生產環(huán)境發(fā)生重金屬的污染，并經由食物鏈攝入成為人體重金屬的主要來源，其中，以五毒重金屬(Cd，Hg，As，Cr，Pb)為代表的環(huán)境毒性污染物對人體健康造成了嚴重危害，成為可疑致癌物[7,13-14]，甚至一些重金屬物質已被國際癌癥研究機構列為人類致癌物。

Cd是人體的非必需元素。環(huán)境中的Cd可在生物體內富集，并通過食物鏈傳遞進入人體危害人體健康。一些研究發(fā)現(xiàn)，許多地區(qū)的作物中存在Cd超標的情況，接觸人群通過各種途徑的攝入量也超過了世界衛(wèi)生組織(WHO)的建議限量(57～71 μg·d-1·人-1)，一些地區(qū)的個體中甚至出現(xiàn)了由Cd污染引發(fā)的慢性病。Cr是人體內必需的微量元素之一，它在維持人體健康方面起到關鍵作用，然而過量的Cr同樣危害人體健康，且Cr在體內蓄積還具有致癌性。對瑞典近5.6萬名絕經后婦女飲食習慣進行的評估證實，Cr攝入量最高組的女性比攝入量最低組的女性患乳腺癌的風險高21%。單質As無毒性，只有As的化合物才有毒性，目前砷化物在農藥、殺蟲劑等方面應用廣泛。Pb是一種對人體有害的重金屬元素，在環(huán)境中具有持久性，且對機體組織存在潛在的毒性。本研究中，Cd、Cr、As和Pb在病例組和對照組的血清和組織中均能檢出，但病例組中的含量均顯著(P<0.01)高于對照組(表1、圖1)，這與前人的報道結果類似[15-18]。此外，本研究還顯示，血清中高暴露水平的Cd、Cr、As和Pb與乳腺癌發(fā)病存在一定的關聯(lián)(表2)。這與Coyle等[17]對美國德克薩斯州婦女乳腺癌的研究結果以及在動物學上的部分研究結果相似[18-19]。Hg是一種毒性很強的重金屬元素，對人體有著極大的危害。然而本研究未發(fā)現(xiàn)血清中汞水平與乳腺癌發(fā)病呈現(xiàn)顯著關聯(lián)(表2)。

重金屬的乳腺癌致癌機制一方面可能與其會誘導體內活性氧的產生相關，研究認為，重金屬可與抗氧化防御酶——谷胱甘肽過氧化酶(GSH-Px)的巰基(-SH)結合，而使其活力降低，與還原型谷胱甘肽(GSH)結合，則可使之氧化為氧化型谷胱甘肽(GSSG)，消耗機體GSH，致使機體過氧化氫(H2O2)不能被及時消除，而H2O2可抑制超氧化物歧化酶(SOD)活動，從而誘導活性氧增多，導致脂質過氧化，造成組織損傷[19-21]；另一方面還可能是因為Cd、Pb、Cr和As具有雌激素效應，重金屬可通過活化相關雌激素信號[22-23]，與激素受體結合，導致形成的物質結構發(fā)生變化，并促進細胞異常增殖。

總體來看，目前關于重金屬與乳腺癌發(fā)病關系的研究中，由于所選人群、研究分析方法、樣本量及對照人群的差異，研究結果并不一致，且研究對象以外國人居多，關于我國居民的研究較少，且至今尚未能明確其關系。本研究只是針對浙江省乳腺癌患者，從血清和組織樣品中重金屬含量角度入手，對重金屬暴露與乳腺癌發(fā)病的關系試作初步探索，且樣本量也相對有限，后續(xù)還須擴大樣本數(shù)量，并結合患者過去的生活習慣和生活環(huán)境等方面進行深入、系統(tǒng)研究，為通過土壤—植物—人體食物鏈途徑制定環(huán)境健康標準提供理論依據(jù)。此外，本研究組織樣本檢測結果顯示，5種重金屬含量在人體組織中的含量分布基本呈現(xiàn)出癌旁組織>乳腺癌組織>對照組織的趨勢，這可能是由于腫瘤和乳腺組織的組分和結構不同所致，具體原因也須進一步研究。

[1] 中華人民共和國衛(wèi)生部. 2010中國衛(wèi)生統(tǒng)計年鑒[EB/OL]. (2010-10-08) [2017-02-22]. http://www.moh.gov.cn/htmlfiles/zwgkzt/ptjnj/year2010/index2010.html.

[2] 張忠清， 李廣燦， 葉召. 乳腺癌當前流行趨勢分析[J]. 中國腫瘤， 2000(10):454-455. ZHANG Z Q， LI G C， YE Z. Analysis into current prevalence of breast cancer[J].ChinaCancer， 2000 (10) :454-455. (in Chinese)

[3] 楊玲， 李連弟， 陳育德，等. 中國乳腺癌發(fā)病死亡趨勢的估計與預測[J]. 中華腫瘤雜志， 2006， 28(6):438-440. YANG L， LI L D， CHEN Y D， et al. Time trends， estimates and projects for breast cancer incidence and mortality in China[J].ChineseJournalofOncology， 2006， 28(6): 438-440. (in Chinese with English abstract)

[4] 葉靜. 乳腺癌易感基因的研究進展[J]. 癌癥， 2002， 21(9):1035-1039. YE J. Research on breast cancer susceptibility genes[J].ChineseJournalofCancer， 2002， 21(9):1035-1039. (in Chinese with English abstract)

[5] 榮素英， 李君. 環(huán)境污染物與乳腺癌關系研究進展[J]. 現(xiàn)代預防醫(yī)學， 2006， 33(8):1360-1363. RONG S Y， LI J. Research progress toward relationships of environment pollutants and breast cancer[J].ModernPreventiveMedicine， 2006， 33(8): 1360-1363. (in Chinese)

[6] 譚艷芳， 陳鋒. 環(huán)境雌激素與激素相關腫瘤研究進展[J]. 實用預防醫(yī)學， 2011， 18(1): 189-192. TAN Y F， CHEN F. Research progress of environmental estrogen and hormone related cancer[J].PracticalPreventiveMedicine， 2011， 18(1):189-192. (in Chinese)

[7] IONESCU J G， NOVOTNY J， STEJSKAL V， et al. Increased levels of transition metals in breast cancer tissue[J].NeuroEndocrinologyLetters， 2006， 27 (Supp. 1):36.

[8] SNEDEKER S M. Pesticides and breast cancer risk: A review of DDT， DDE， and Dieldrin[J].EnvironmentalHealthPerspectives， 2001， 109 (Supp. 1):35.

[9] CHARY N S， KAMALA C T， RAJ D S. Assessing risk of heavy metals from consuming food grown on sewage irrigated soils and food chain transfer[J].Ecotoxicology&EnvironmentalSafety， 2008， 69(3):513-524.

[10] 趙云峰， 吳永寧， 王緒卿，等. 中國居民膳食中農藥殘留的研究[J]. 中華流行病學雜志， 2003， 24(8):661-664. ZHAO Y F， WU Y N， WANG X Q， et al. Study on of dietary pesticide residues in Chinese residents[J].ChineseJournalofEpidemiology， 2003， 24(8): 661-664. (in Chinese with English abstract)

[11] NIU L， YANG F， CHAO X， et al. Status of metal accumulation in farmland soils across China: From distribution to risk assessment[J].EnvironmentalPollution， 2013， 176(5):55-62.

[12] TAUTKUS S， IRNIUS A， SPEICIENE D， et al. Investigation of distribution of heavy metals between blood plasma and blood cells[J].AnnaliDiChimica， 2007， 97(11/12):1139-1142.

[13] BRODY J G， RUDEL R A. Environmental pollutants and breast cancer[J].CancerInvestigation， 2004， 22(3):474-476.

[14] CROUCH L A， GANGNON R， MCELROY J. Heavy metal exposure and breast cancer risk[EB/OL]. (2015-02-18) [2017-02-22]. http://s3.amazonaws.com/zanran_storage/www.wisc.edu/ContentPages/164676130.pdf.

[15] PERAZA M A， AYALA-FIERRO F， BARBER D S， et al. Effects of micronutrients on metal toxicity[J].EnvironmentalHealthPerspectives， 1998， 106(Supp. 1): 203-216.

[16] STRUMYLAITE L， BOGUSEVICIUS A， ABDRACHMANOVAS O， et al. Cadmium concentration in biological media of breast cancer patients[J].BreastCancerResearchandTreatment， 2011， 125(2): 511-517.

[17] COYLE Y M， HYNAN L S， EUHUS D M， et al. An ecological study of the association of environmental chemicals on breast cancer incidence in Texas[J].BreastCancerResearchandTreatment， 2005， 92(2): 107-114.

[18] SNOW E T. Metal carcinogenesis: mechanistic implications[J].Pharmacology&Therapeutics， 1992， 53(1): 31-65.

[19] MATéS J M， SEGURA J A， ALONSO F J， et al. Roles of dioxins and heavy metals in cancer and neurological diseases using ROS-mediated mechanisms[J].FreeRadicalBiologyandMedicine， 2010， 49(9): 1328-1341.

[20] MCELROY J A， SHAFER M M， TRENTHAM-DIETZ A， et al. Cadmium exposure and breast cancer risk[J].JournaloftheNationalCancerInstitute， 2006， 98(12): 869-873.

[21] RUIZ-RAMOS R， LOPEZ-CARRILLO L， RIOS-PEREZ A D， et al. Sodium arsenite induces ROS generation， DNA oxidative damage， HO-1 and c-Myc proteins， NF-κB activation and cell proliferation in human breast cancer MCF-7 cells[J].MutationResearch/GeneticToxicologyandEnvironmentalMutagenesis， 2009， 674(1): 109-115.

[22] STOICA A， PENTECOST E， MARTIN M B. Effects of arsenite on estrogen receptor-α expression and activity in MCF-7 breast cancer cells 1[J].Endocrinology， 2000， 141(10): 3595-3602.

[23] MARTIN M B， REITER R， PHAM T， et al. Estrogen-like activity of metals in MCF-7 breast cancer cells[J].Endocrinology， 2003， 144(6): 2425-2436.

(責任編輯 高 峻)

Study on relationship between heavy metals exposure and breast cancer

SUN Kewang1， LIU Di2， PAN Fengshan2， WEI Yanyan2，3， HOU Dandi2， YANG Xiao’e2，*

(1.DepartmentofThyroidandBreastSurgery，ZhejiangProvincialPeople’sHospital/People’sHospitalofHangzhouMedicalCollege，Hangzhou310014，China; 2.MinistryofEducationKeyLaboratoryofEnvironmentalRemediationandEcologicalHealth/CollegeofEnvironmentalandResourceSciences，ZhejiangUniversity，Hangzhou310058，China; 3.GuangxiProvincialKeyLaboratoryofAgriculturalEnvironmentandAgriculturalProductsQualityandSafety，CollegeofAgriculture，GuangxiUniversity，Nanning530004，China)

To explore the relationship between heavy metals exposure and breast cancer， 96 newly diagnosed cases of breast cancer (cancer group) and 30 matched normal cases (control group) were adopted as study materials， and the contents of heavy metals (Cd， Hg， As， Cr， Pb) in serum and breast tissues were determined by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). It was shown that Cd， Cr， As and Pb contents in serum and breast tissues in the cancer group were significantly (P<0.05) higher than those in the control group. Logistic regression analysis showed that Cd， Cr， As and Pb contents in the serum were associated with breast cancer risk. ORs of Cd， Cr， As and Pb were 12.364 (95%CI: 3.405-44.889)， 132 (95%CI: 14.257-1 222.1)， 4.941 (95%CI: 1.521-16.047) and 7.416 (95% CI: 0.326-9.980)， respectively， indicating that exposure to environmental heavy metals such as Cd， Cr， As and Pb may be one of the risk factors for breast cancer.

breast cancer; heavy metals; environmental pollution

10.3969/j.issn.1004-1524.2017.08.17

2017-04-24

浙江省科技計劃項目(2014C33240)

孫可望(1970—)，女，浙江仙居人，碩士，主任醫(yī)師，研究方向為甲狀腺乳腺疾病。E-mail: sunkewangwk@hotmail.com

*通信作者，楊肖娥，E-mail: xeyang@zju.edu.cn

X503.1；R737.9

A

1004-1524(2017)08-1353-05

孫可望，劉娣，潘風山，等. 重金屬暴露與乳腺癌發(fā)病的關系初探[J]. 浙江農業(yè)學報，2017，29(8)： 1353-1357.