雙酚A與腫瘤相關性的研究進展

陳趙靜，王朦朦，楊 軍，吳茵茵

(杭州師范大學醫(yī)學部，浙江 杭州 311121)

環(huán)境內(nèi)分泌干擾物(endocrine disrupting chemicals，EDCs)是天然存在或者化學合成的物質，可通過模仿或阻斷內(nèi)源激素的作用，改變系統(tǒng)平衡，從而對靶器官發(fā)揮作用[1]。雙酚A(bisphenol A，BPA)是一種常見的環(huán)境內(nèi)分泌干擾物，與雌激素具有相似的化學結構，具有弱雌激素效應，因此可以對機體造成不良影響。由于BPA 在人類生活環(huán)境中大量存在，研究BPA 暴露與人類疾病尤其是腫瘤的關系顯得尤為迫切。但是BPA的作用機制復雜，導致目前對BPA的致癌性仍缺乏較為深入的研究。本文分別就BPA的人群暴露情況，與惡性腫瘤發(fā)生的相關性及其促進腫瘤發(fā)生發(fā)展的機制進行綜述。

1 BPA的人群暴露情況

BPA是聚碳酸酯塑料、環(huán)氧樹脂的原料之一，被大量應用于消費產(chǎn)品的生產(chǎn)中，包括食品容器、玩具、醫(yī)療材料、水管、熱敏紙等。雖然近年來隨著對BPA 不良健康效應的認識，其使用在全球范圍內(nèi)受到了限制，且與其結構相似的雙酚類物質也作為替代品逐漸被應用于各領域，但是環(huán)境中的雙酚類物質依然以BPA為主。BPA暴露于空氣時，會經(jīng)歷光氧化作用和降解，半衰期較短(0.2 d)，在水和土壤中的半衰期較長(分別為38和75 d)，而在沉積物中的半衰期則更長(340 d)[2]。

由于BPA 可以從各種相關消費品中釋放并沉積在環(huán)境中，因此人類通過口服、吸入和皮膚長期低劑量接觸[1]。一項檢測居民衣物中BPA含量的現(xiàn)況研究發(fā)現(xiàn)，不僅部分新衣物上含有較高濃度的BPA，所有用過的舊衣物上也殘留BPA，甚至舊衣物上的BPA濃度略高于新衣物，研究者通過檢測兒童高汗?jié)褚挛锏玫絻和疊PA的皮膚暴露量估計值為52.1 ng/(kg·d)[3]。飲食暴露是除衣物暴露外另一條不容忽視的BPA 暴露途徑。根據(jù)2012—2014年韓國第2次國家環(huán)境健康調查發(fā)現(xiàn)，飲用瓶裝水以及食用冷凍食品的人群體內(nèi)BPA 含量均較高[4]。同時，罐頭、飲水機也是人體BPA 的重要來源[1]。部分牙科醫(yī)用材料由于口腔內(nèi)環(huán)境溫度、pH 值的變化，細菌、唾液酶降解以及自然磨損等，也會導致其中的BPA在口腔中持續(xù)釋放并被人體吸收[5]。大量研究表明，牙科治療后短期內(nèi)尿中BPA 水平會增加[5]。以上研究表明人體接觸BPA 是廣泛存在的，但是，目前為止有關BPA的人體安全劑量仍存在爭議，部分學者認為學齡前兒童的吸入安全劑量應定為0.24～0.41 ng/(kg·d)[6]。

2 BPA與腫瘤的關系

作為一種類雌激素環(huán)境EDCs，BPA 可通過與雌激素受體(estrogen receptor，ER)結合而發(fā)揮作用。ER 主要分為ERα和ERβ，其中ERα主要分布在腦垂體、子宮、乳腺、睪丸等組織，而ERβ主要分布于下丘腦、卵巢、前列腺等部位。BPA與ERβ結合的親和力是ERα的10倍，且BPA與二者之間的親和力是雌二醇的1/10 000[1]。BPA 還可與睪酮競爭性結合雄激素受體(androgen receptor，AR)，發(fā)揮抗雄激素作用。因此，BPA可影響ER、AR 靶細胞(靶器官)相關人體系統(tǒng)，如生殖、發(fā)育、代謝、免疫、呼吸、肝腎、心血管等，但其化學毒性仍有待進一步研究驗證。目前已有一些流行病學和體內(nèi)、外實驗研究結果指出，BPA與腫瘤發(fā)生發(fā)展有關，包括激素依賴性腫瘤如乳腺癌、前列腺癌、子宮內(nèi)膜癌、卵巢癌等，及非激素依賴性腫瘤如宮頸癌、肺癌等[7]。

2.1 BPA與乳腺癌

圍產(chǎn)期暴露于低劑量BPA時，MMTV-erbB2雌性小鼠后代的青春期提早、發(fā)情期延長并伴有乳腺增生，且結果顯示低劑量BPA 可誘導ER-erbB2 信號應答和乳腺上皮重編程，促進乳腺腫瘤發(fā)生[8]。Wang 等[9]發(fā)現(xiàn)，低劑量BPA 暴露以非線性劑量反應方式刺激乳腺癌細胞株MCF-7細胞增殖，促進細胞周期由G0/G1向S 期和G2/M 期發(fā)展，并上調ERα、pS2 蛋白以及Bcl-2 mRNA 的表達。然而，Morgan 等[10]通過調查3 003 名對象(其中有97 名乳腺癌患者)發(fā)現(xiàn)，BPA 暴露與乳腺癌之間未見明顯聯(lián)系，因此BPA與乳腺癌的關聯(lián)仍有待進一步設計嚴謹?shù)拇髽颖救巳毫餍胁W研究來證實。

2.2 BPA與子宮內(nèi)膜癌

Neff等[11]發(fā)現(xiàn)小鼠長期暴露于60 mg/(kg·d) BPA會導致子宮腺上皮細胞異常增殖，子宮內(nèi)膜增厚。而另一項研究發(fā)現(xiàn)，圍產(chǎn)期暴露于10 mg/mL BPA 的雌性大鼠子代子宮內(nèi)膜厚度明顯比飲清水的對照組更薄[12]。雖然這兩項實驗研究結果相反，但是二者研究對象不同、實驗方法具有較大差距，因此BPA對子宮內(nèi)膜的影響還有待進一步明確。

Yaguchi 等[13]發(fā)現(xiàn)，BPA 以時間依賴方式、選擇性誘導I 級子宮內(nèi)膜癌細胞(HEC265 細胞和Ishikawa 細胞)顯著增殖；在Ishikawa 細胞中，BPA 通過BPA/ERRγ/EGF/EGFR/ERK 信號通路促進細胞增殖；在HEC265細胞中，BPA通過BPA/ERR通路誘導細胞增殖。

2.3 BPA與前列腺癌

一項關于香港威爾斯親王醫(yī)院431名前列腺癌患者的病例對照研究顯示，累積BPA 暴露指數(shù)與前列腺癌存在正暴露-反應關系[14]。研究顯示單獨暴露于BPA2.5、25、250、2 500、25 000 mg/kg 均不會導致Sprague-Dawley 大鼠發(fā)生前列腺病變，但是可能會增加前列腺癌的易感性，改變前列腺干細胞的穩(wěn)態(tài)[15]。結果表明，BPA可能會促進前列腺癌的發(fā)生發(fā)展。

研究發(fā)現(xiàn)暴露于10 mmol/L BPA 可誘導前列腺癌細胞PC-3的p16基因表達水平下降，染色質修飾酶KDM5B、NSD1顯著下調，抑癌基因BCR、GSTP1、LOX、MGMT、NEUROG1、PDLIM4、PTGS2、PYCARD、TIMP3、TSC2、ZMYDN10的啟動子甲基化顯著改變[16]。

2.4 BPA與卵巢癌

目前，BPA與卵巢癌關系的流行病學研究較少。有學者提出假設，非典型子宮內(nèi)膜異位癥是卵巢癌的前體病變[17]。一項病例對照研究(n=100)顯示，尿液中BPA濃度與子宮內(nèi)膜異位癥發(fā)生呈正相關[18]。在探索尿中BPA濃度與育齡期婦女患子宮內(nèi)膜異位癥風險的研究表明，接觸BPA會增加子宮內(nèi)膜異位癥患病風險。但是，BPA與卵巢癌的關聯(lián)，仍需要直接的流行病學研究驗證。Guo等[19]發(fā)現(xiàn)，暴露于1×10-7mol/L BPA可顯著促進人卵巢癌細胞OVCAR-3 干樣細胞球形成；與對照組相比，BPA暴露后OVCAR-3細胞中乙醛脫氫酶1A1、分化簇133、轉錄因子SOX2、轉錄因子NANOG、轉錄因子OCT4 等腫瘤干細胞標記物表達水平升高。

2.5 BPA與甲狀腺癌

有研究通過比較乳頭狀甲狀腺癌患者、結節(jié)甲狀腺腫患者以及健康個體尿中的BPA水平，發(fā)現(xiàn)前二者尿中BPA水平顯著高于健康個體，間接提示BPA可能與甲狀腺癌存在關聯(lián)[20]。暴露于1×10-7mol/L BPA 可增強G 蛋白偶聯(lián)受體30(G-protein coupled estrogen receptor 30，GPER/GPR30)的表達并快速磷酸化AKT/mTOR，通過這種不同于雌二醇的機制促進甲狀腺癌細胞的增殖[21]。

2.6 BPA與肺癌

近期，一項以中國人群為對象開展BPA暴露與非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)的相關性研究發(fā)現(xiàn)，BPA暴露與NSCLS發(fā)生之間呈U形曲線劑量-反應關系(極低劑量BPA 與極高劑量雙酚A 暴露均與NSCLC 發(fā)生相關)；位于雌激素受體-1 基因上游6q25.1 的SNP rs2046210 基因可能與BPA暴露呈交互作用，有助于NSCLS 的發(fā)生[22]。4,4′-(1,1-二甲基-3-亞甲基-1,3-亞丙基)雙苯酚[4-Methyl-2,4-bis(4-hydroxyphenyl)pent-1-ene，MBP]是BPA 的主要活性代謝產(chǎn)物，研究發(fā)現(xiàn)MBP暴露可通過AMP活化的蛋白激酶調節(jié)ER應激信號通路，誘導體外2型肺泡細胞凋亡和肺功能障礙[23]。

2.7 BPA與其他腫瘤

一項對圍產(chǎn)期BPA暴露影響的動物實驗發(fā)現(xiàn)，圍產(chǎn)期接受250 mg/(kg·d) BPA暴露的雌性孕鼠的雄性后代與未暴露的雌性孕鼠雄性后代相比，睪丸腫瘤體積顯著增大，炎性相關因子白細胞介素-10(interleukin-10，IL-10)和腫瘤細胞壞死因子-α表達顯著增強[24]，提示BPA暴露可能會促進睪丸癌的發(fā)生。

一項106 例癌癥與112 例對照個體的病例對照研究發(fā)現(xiàn)，高水平BPA 暴露與LOX基因-22G/C 多態(tài)性的交互作用可增大整體骨肉瘤、膝關節(jié)骨肉瘤、髖關節(jié)骨肉瘤的發(fā)病風險[25]。Kidani 等[26]發(fā)現(xiàn)，經(jīng)80 mmol/L BPA 處理后骨肉瘤細胞的DNA含量和BrdU 陽性細胞數(shù)下降，遷移能力下降，即BPA 抑制了小鼠骨肉瘤細胞的DNA復制和細胞增殖。

研究認為BPA會觸發(fā)人結腸上皮細胞以及線粒體內(nèi)活性氧生成，并誘導線粒體功能障礙，促進結腸上皮細胞凋亡；還可上調半胱氨酸蛋白酶3 和蛋白編碼基因bax的表達，通過絲裂原活化蛋白激酶、AKT蛋白激酶信號通路抑制結腸上皮細胞增殖[27]。Deigado等[28]發(fā)現(xiàn)，在使用化療藥物誘導結腸癌細胞凋亡時，BPA暴露會抵消化療藥物作用，抑制結腸癌細胞凋亡，影響細胞存活率；結腸癌細胞單獨暴露于BPA時不會改變細胞活性，但會誘導抗凋亡基因bcl-xl輕微上調。兩項研究結果不一致，但前者實驗劑量為250 mmol/L，后者為4.4 mmol/L，相差極大，故BPA對結腸癌細胞的影響仍有待進一步研究。

3 BPA促進腫瘤發(fā)生發(fā)展的可能機制

一般認為，BPA 可通過干擾機體、組織、細胞的微調機制，為腫瘤形成創(chuàng)造條件[6]。在局部病灶形成之后，進一步通過促進腫瘤細胞增殖、抑制腫瘤細胞凋亡、增強腫瘤細胞的遷移以及侵襲能力，從而促進腫瘤進展。

3.1 雌激素依賴性機制

3.1.1 促進腫瘤微環(huán)境形成BPA 可能通過增強腫瘤細胞活性，促進腫瘤微環(huán)境的形成，維持腫瘤內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。在低氧微環(huán)境中，BPA通過GPER/微囊蛋白1/熱休克蛋白90信號級聯(lián)促進缺氧誘導因子和血管內(nèi)皮因子的表達，維持腫瘤細胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定[29]。BPA 還可通過激活非經(jīng)典膜雌激素受體，誘導乳腺癌細胞株MCF-7 表達磷酸化CREB，增強SOX2 轉錄因子表達，抑制乳腺癌細胞凋亡，維持腫瘤的生長、轉移和復發(fā)[30]。

3.1.2 抑制腫瘤細胞凋亡BPA 可通過抑制腫瘤細胞凋亡影響抗癌治療。如BPA可拮抗選擇性雌激素受體調節(jié)劑，降低它對乳腺癌細胞的毒性作用，抑制乳腺癌細胞凋亡[31]。

3.1.3 促進腫瘤細胞增殖、遷移、侵襲BPA可通過多種方式增強腫瘤細胞的增殖、遷移、侵襲能力：①通過增強細胞能量代謝，增強細胞活力，促進細胞增殖。已有研究證明BPA通過ER 依賴信號通路，增加基于有氧糖酵解的能量代謝促進OVCAR-3 細胞增殖，且1×10-9mol/L BPA 的作用效果與1×10-8mol/L雌二醇相近[32]。②通過調節(jié)基因表達及上皮間充質轉化腫瘤細胞促進遷移、侵襲能力。BPA可通過誘導上皮細胞間充質轉化以及上調環(huán)氧合酶-2(雌激素合成過程中的重要限速酶)基因表達，促進子宮內(nèi)膜癌RL95-2細胞的遷移、侵襲能力[33]。

3.2 非雌激素依賴性機制

3.2.1 促進腫瘤微環(huán)境形成BPA可通過以下方式促進腫瘤微環(huán)境的形成，維持腫瘤的生長：①改變表觀遺傳特征。有研究發(fā)現(xiàn)BPA誘導染色質修飾酶顯著下調，抑癌基因啟動子甲基化顯著改變，從而促進前列腺癌進展[16]。②誘發(fā)遺傳損傷。BPA可通過干擾有絲分裂進程，增強染色體的不穩(wěn)定性，促進腫瘤細胞的多樣化，并增強癌細胞活力。BPA通過誘導中心粒復制和過早脫離而引起多極紡錘體，并干擾紡錘體微管附著的過程，增加染色體的不穩(wěn)定性，促進癌癥的發(fā)生[34]。

3.2.2 促進腫瘤增殖、遷移、侵襲BPA可通過多種方式增強腫瘤細胞的增殖、遷移、侵襲能力：①調節(jié)炎癥細胞因子促進腫瘤細胞增殖。如BPA 通過活化NF-κB 信號通路誘導IL-6 上調，增加NFAT1基因表達抑制IL-4表達，促進細胞增殖[35]。②通過改變細胞表面黏附分子促進腫瘤細胞遷移。研究表明，BPA 含量為1×10-8mol/L 時，即可快速直接激活整合素β1 誘導癌細胞遷移；研究過程中發(fā)現(xiàn)ERs不調控該實驗中的細胞表面整合素β1，非經(jīng)典ER信號(PKA和PKG)也不能完全控制該整合素β1，結果提示BPA通過其他途徑激活整合素β1[36]。

3.3 BPA間接促進腫瘤發(fā)生發(fā)展的可能機制

代謝綜合征是一組包括肥胖、高血壓、糖尿病、血脂異常等在內(nèi)的復雜代謝紊亂癥候群，多認為中心性肥胖是其重要始發(fā)因素，而中心型肥胖所造成的胰島素抵抗是代謝綜合征的主要發(fā)病機制[37]。研究顯示，代謝綜合征與乳腺癌、甲狀腺癌、前列腺癌、子宮內(nèi)膜癌等癌癥的患病風險增加均存在關聯(lián)[37]。BPA暴露會加劇機體現(xiàn)有的代謝壓力，促進機體代謝紊亂，進一步增加腫瘤發(fā)生風險。Wu等[38]的一項關于深圳夜班工人的前瞻性隊列研究，在隨訪的4 年中200 名研究對象進展為代謝綜合征，研究結果顯示尿中BPA中、高水平可以輕度增加代謝綜合征風險。

此外，BPA 還可造成脂代謝以及糖代謝異常。Lin 等[39]發(fā)現(xiàn)，BPA暴露可促進催化脂肪生成的基因和蛋白表達水平，并降低催化脂肪分解的基因和蛋白表達水平，同時伴有血脂異常、肝脂肪蓄積。法國的一項針對胰島素抵抗綜合征前瞻隊列研究，選取研究基線的755 名無糖尿病者和隨后9 年的數(shù)據(jù)，隨訪過程中診斷出201 例2 型糖尿病患者，與BPA 暴露水平最低的參與者相比，中、高暴露水平的參與者罹患2型糖尿病的風險幾乎翻了一番，該結果提示BPA與2型糖尿病的發(fā)生呈正相關[40]。

4 小結與展望

綜上所述，大量體內(nèi)、外實驗研究結果提示BPA與腫瘤的發(fā)生發(fā)展可能存在關聯(lián)，然而體內(nèi)、外實驗研究無法作為高質量證據(jù)證明BPA與腫瘤發(fā)生發(fā)展存在確定的關系。由于條件的限制，目前BPA暴露與腫瘤相關性的研究結果存在較大的局限性，人群流行病學研究較少，且部分流行病學結果之間、流行病學研究結果與體內(nèi)、外實驗研究結果之間存在矛盾。

同時，BPA暴露對人體健康的影響是一個復雜的慢性毒作用過程，而且BPA 與其他同期暴露的化學物質會產(chǎn)生協(xié)同作用。目前流行病學研究存在樣本量小、BPA檢測手段單一等問題，研究過程中無法檢測單純BPA暴露對人體的影響，即研究結果受混雜因素影響較大。部分動物體內(nèi)實驗研究還存在實驗設計不合理，實驗動物種類單一、實驗暴露途徑異于人群暴露途徑(多為皮下注射以及經(jīng)口食用)、各實驗中BPA 暴露劑量均存在差異等。體外實驗研究存在實驗細胞來源以及類別具有差異、實驗劑量各不相同、體外實驗結果難以完整反映體內(nèi)反應路徑等問題。這些均影響了其研究結果的可信度。

總之，BPA作為公認的環(huán)境內(nèi)分泌干擾物，其可能造成的不良健康效應值得學術界關注。但是，由于現(xiàn)有研究的缺陷導致其結果具有局限性。為了獲得更強有力的證據(jù)來證明BPA對腫瘤發(fā)生發(fā)展的影響，還需要大量設計嚴謹、實驗方法統(tǒng)一、研究指標一致的人群流行病學研究以及動物實驗研究。此外，預防或降低BPA造成健康損傷的最佳措施仍是減少塑料制品的使用。但是對于環(huán)境中已經(jīng)存在的BPA 的影響還是不可忽視，對BPA不良健康效應機制的深入研究是尋找更恰當?shù)念A防措施的重要一步。