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

(杭州師范大學醫學部，浙江 杭州 311121)

環境內分泌干擾物(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源激素的作用，改變系統平衡，從而對靶器官發揮作用[1]。雙酚A(bisphenol A，BPA)是一種常見的環境內分泌干擾物，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，與惡性腫瘤發生的相關性及其促進腫瘤發生發展的機制進行綜述。

1 BPA的人群暴露情況

BPA是聚碳酸酯塑料、環氧樹脂的原料之一，被大量應用于消費產品的生產中，包括食品容器、玩具、醫療材料、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，但是環境中的雙酚類物質依然以BPA為主。BPA暴露于空氣時，會經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含量的現況研究發現，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濕衣物得到兒童BPA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2012—2014年韓國第2次國家環境健康調查發現，飲用瓶裝水以及食用冷凍食品的人群體內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]。部分牙科醫用材料由于口腔內環境溫度、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在口腔中持續釋放并被人體吸收[5]。大量研究表明，牙科治療后短期內尿中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境EDCs，BPA 可通過與雌激素受體(estrogen receptor，ER)結合而發揮作用。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，如生殖、發育、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、外實驗研究結果指出，BPA與腫瘤發生發展有關，包括激素依賴性腫瘤如乳腺癌、前列腺癌、子宮內膜癌、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

圍產期暴露于低劑量BPA時，MMTV-erbB2雌性小鼠后代的青春期提早、發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，促進乳腺腫瘤發生[8]。Wang 等[9]發現，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)發現，BPA 暴露與乳腺癌之間未見明顯聯系，因此BPA與乳腺癌的關聯仍有待進一步設計嚴謹的大樣本人群流行病學研究來證實。

2.2 BPA與子宮內膜癌

Neff等[11]發現小鼠長期暴露于60 mg/(kg·d) BPA會導致子宮腺上皮細胞異常增殖，子宮內膜增厚。而另一項研究發現，圍產期暴露于10 mg/mL BPA 的雌性大鼠子代子宮內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對子宮內膜的影響還有待進一步明確。

Yaguchi 等[13]發現，BPA 以時間依賴方式、選擇性誘導I 級子宮內膜癌細胞(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態[15]。結果表明，BPA可能會促進前列腺癌的發生發展。

研究發現暴露于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濃度與子宮內膜異位癥發生呈正相關[18]。在探索尿中BPA濃度與育齡期婦女患子宮內膜異位癥風險的研究表明，接觸BPA會增加子宮內膜異位癥患病風險。但是，BPA與卵巢癌的關聯，仍需要直接的流行病學研究驗證。Guo等[19]發現，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、結節甲狀腺腫患者以及健康個體尿中的BPA水平，發現前二者尿中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[20]。暴露于1×10-7mol/L BPA 可增強G 蛋白偶聯受體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)的相關性研究發現，BPA暴露與NSCLS發生之間呈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 的主要活性代謝產物，研究發現MBP暴露可通過AMP活化的蛋白激酶調節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

一項對圍產期BPA暴露影響的動物實驗發現，圍產期接受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生。

一項106 例癌癥與112 例對照個體的病例對照研究發現，高水平BPA 暴露與LOX基因-22G/C 多態性的交互作用可增大整體骨肉瘤、膝關節骨肉瘤、髖關節骨肉瘤的發病風險[25]。Kidani 等[26]發現，經80 mmol/L BPA 處理后骨肉瘤細胞的DNA含量和BrdU 陽性細胞數下降，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會觸發人結腸上皮細胞以及線粒體內活性氧生成，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]發現，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促進腫瘤發生發展的可能機制

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 促進腫瘤微環境形成BPA 可能通過增強腫瘤細胞活性，促進腫瘤微環境的形成，維持腫瘤內環境的穩定。在低氧微環境中，BPA通過GPER/微囊蛋白1/熱休克蛋白90信號級聯促進缺氧誘導因子和血管內皮因子的表達，維持腫瘤細胞內環境穩定[29]。BPA 還可通過激活非經典膜雌激素受體，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[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 促進腫瘤微環境形成BPA可通過以下方式促進腫瘤微環境的形成，維持腫瘤的生長：①改變表觀遺傳特征。有研究發現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誘發遺傳損傷。BPA可通過干擾有絲分裂進程，增強染色體的不穩定性，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，增加染色體的不穩定性，促進癌癥的發生[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；研究過程中發現ERs不調控該實驗中的細胞表面整合素β1，非經典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間接促進腫瘤發生發展的可能機制

代謝綜合征是一組包括肥胖、高血壓、糖尿病、血脂異常等在內的復雜代謝紊亂癥候群，多認為中心性肥胖是其重要始發因素，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、子宮內膜癌等癌癥的患病風險增加均存在關聯[37]。BPA暴露會加劇機體現有的代謝壓力，促進機體代謝紊亂，進一步增加腫瘤發生風險。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]發現，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 年的數據，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型糖尿病的發生呈正相關[40]。

4 小結與展望

綜上所述，大量體內、外實驗研究結果提示BPA與腫瘤的發生發展可能存在關聯，然而體內、外實驗研究無法作為高質量證據證明BPA與腫瘤發生發展存在確定的關系。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、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生協同作用。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作為公認的環境內分泌干擾物，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來證明BPA對腫瘤發生發展的影響，還需要大量設計嚴謹、實驗方法統一、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。但是對于環境中已經存在的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的預防措施的重要一步。