全氟及多氟类化合物与卵巢癌关系的研究进展

罗聪聪，林佩娟，杨育妮，李坪芬，王渠源

全氟和多氟烷酸类化合物（perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances，PFASs）是一类直链或支链中所有或个别氢原子被氟原子所替代的新型持久性有机污染物（persistent organic pollutants，POPs）[1]。由于其具有高能量的碳氟共价键，难以水解、光解、被微生物降解和动物体代谢，因此不仅可以长期广泛存在于被污染的环境中，而且可通过食物链蓄积效应在人血清、母乳、肝脏和肾脏等体液和组织中蓄积[1-2]。

卵巢癌是女性生殖系统第三大常见恶性肿瘤，其病因尚不明确，加之早期症状并不明显，患者在确诊时往往处于疾病的中晚期。因此，其死亡率居妇科恶性肿瘤之首，严重威胁妇女的健康和生命。环境因素是卵巢癌重要的致病因素，研究表明PFASs可能与卵巢癌等有关，其中报道最多的是全氟辛酸（PFOA）[3-4]。但因各研究所纳入的人群和观察指标等的差异，目前有关PFASs对卵巢癌的影响效应和发生机制仍存在争议。本文对PFOA与卵巢癌的关系进行阐述，并对目前PFASs在女性卵巢癌方面的研究所存在的问题及今后的研究方向进行讨论和展望。

1 PFASs概述

PFASs是一个涵盖数千种化合物的庞大家族，其中应用最广泛的是PFOA和全氟辛烷磺酸（PFOS）。研究表明各种PFASs在环境中的最终代谢产物均是PFOS和PFOA[2]。具体来讲，PFASs是一类由碳链组成的分子，其可以是线型的，也可以是支链型的；可以是完全氟化的，也可以是部分氟化的[1]。由于氟原子相对于氢原子的半径更大，碳氟键的极性更强，使得氟烷基具有独特的物理化学性质，如较高的热稳定性[5-6]。其中，氟原子提供极低的表面张力，有助于保持其独特的疏水性和疏油性[2]。得益于这些特点，其作为一种优良的表面活性剂，被广泛应用于生产和生活中，如食品容器和炊具中的防油涂层、造纸、食品包装、地毯、织物、防污剂、泡沫灭火剂和电镀等[1，7]。

因PFASs脂溶性高、不易降解且可经食物链富集放大，故其作为一种新型POPs，通过各种传输途径在全球范围内进行迁移，对环境造成污染[8]，且已被广泛检出，如存在于水体、大气、生物和人体[9-12]。研究表明，食品、饮用水、室内灰尘等可作为人类接触PFASs的污染源，从而对人体健康构成潜在威胁[13]。国外一系列针对PFASs的调查和研究表明，PFASs对哺乳动物具有广泛的毒性效应，主要包括肝脏毒性、免疫毒性、神经毒性、内分泌毒性、生殖和发育毒性以及潜在的遗传和致癌性[2]，引起了学术界和公众的广泛关注。

与欧美国家相比，国内对全氟化合物的研究起步较晚，对人体中PFASs暴露水平的研究还不够全面和系统。目前研究表明PFASs的暴露途径及暴露水平存在较大的地区差异[14-15]。方淑红等[15]就饮食方面开展有关全氟化合物的污染特征研究，选取当地居民的常见饮食作为研究对象，通过调查居民的日平均摄入量，分析各类饮食中PFASs的含量及污染特征，评估PFASs给居民带来的健康风险。通过风险评估可以得出，居民对PFOS和PFOA的日摄入量分为85.6 ng/（kg·d）和4.38 ng/（kg·d），低于欧盟食品安全局推荐的每日最大摄入量[PFOS和PFOA的最大日耐受量分别为150 ng/（kg·d）和1 500 ng/（kg·d）][16]，不会对当地居民造成即时伤害。但仍不可否认，PFASs给人类健康带来的潜在影响。由于PFASs具有独特的理化特性，其生物蓄积机制是通过与蛋白质结合进行累积。其对血浆中的脂蛋白、白蛋白和肝脏中的脂肪酸结合蛋白（L-FABP）具有较高的亲和力[2]。PFASs主要在肝脏积聚，PFOA的平均半衰期为3.8年，PFOS的平均半衰期为5.4年[16]。其与蛋白质结合之后，经肠肝循环摄取，最终通过尿液和粪便排出体外。

目前PFASs在世界范围内的人类血液样本中都有发现，国内最新的一项包含367例受试者的研究表明，PFOA和PFOS是受试者血浆中占主导地位的PFASs，两者的平均浓度分别为5.07 ng/mL和4.05 ng/mL[17]。与国外的一些研究结果不同，我国普通人群中PFOA含量较PFOS高，这可能与不同的饮食习惯有关[18]。Hurley等[19]研究发现加利福尼亚州女性在当地停用PFASs 5～10年后，血清中的PFASs浓度有所下降。可见，逐步淘汰这类化合物是减少人类暴露于危险因素的必要途径。

2 PFASs与卵巢癌的关系

2.1 人群流行病学研究近年大规模的病例-对照研究为评估PFASs与癌症的关系提出了一些直接证据，但是目前结论尚不统一。部分研究认为PFASs与癌症之间呈正相关，美国杜邦公司组织的C8健康项目科学小组[20-22]收集了与PFOA对人类健康影响相关的最全面的流行病学数据。该小组研究了自20世纪50年代以来PFOA暴露对位于俄亥俄山谷的工厂周边社区居民的健康影响，发现PFOA血清水平和多个健康指标存在联系，如胆固醇、肝酶、尿酸、甲状腺功能等。同时，该研究也报告了PFOA暴露与睾丸癌和肾癌间可能存在相关性。

目前，国外关于与卵巢癌有关的环境污染研究最多的是暴露于各种工厂周围的居民，主要应用的是病例-对照研究方法。Hanchette等[23]将先进的地理空间分析方法应用于研究美国各州和县的卵巢癌发病率，发现这些发病率与纸浆和造纸行业的水源性污染物排放显著相关。García-Pérez等[24]研究中检测到不同工业和有毒物质暴露者的卵巢癌死亡率更高，发现居住在污染工业区附近可能是卵巢癌死亡的一个危险因素。

Vieira等[3]为研究PFOA暴露与癌症之间的关系，调查了居住在西弗吉尼亚州帕克斯堡聚四氟乙烯生产厂附近的居民。结果表明，血清PFOA水平升高可能与睾丸癌、肾癌、前列腺癌、卵巢癌和非霍奇金淋巴瘤有关。其中，卵巢癌与血清PFOA最高水平暴露组呈正相关 [调整优势比（AOR）=2.1，95%CI：0.8～5.5]，但由于样本量较少，并不精确；卵巢癌与血清PFOA高水平和中等水平暴露组的相关性较弱，与最低水平暴露组呈负相关。

然而，也有研究者认为PFASs与癌症的流行病学调查多采用地理相关研究，考虑到样本量太少和混杂因素的影响，认为PFASs与癌症之间无相关性。Eriksen等[25]首次在普通人群中研究了PFOA及PFOS暴露与癌症的关系，但他们并未发现血浆PFOA和PFOS浓度与前列腺癌、膀胱癌、胰腺癌或肝癌之间存在关联。Hurley等[19]2011—2015年随访了902例浸润性乳腺癌患者，平均随访时间为病例诊断后35个月，结果发现血清PFASs水平与乳腺癌风险之间不存在关联。

目前，国际癌症研究机构已将PFOA列为可能致癌物质[26]。Grice等[27]通过对PFOS职业暴露者进行流行病学调查，发现PFOS职业暴露与癌症并无直接关联，且目前对于PFOS致癌机制的研究并不明朗，更多的是针对PFOA致癌机制的研究，如与乳腺癌、子宫内膜癌、结直肠癌等癌症有关[28-30]。至今为止，PFASs与卵巢癌关系的研究甚少，缺少流行病学数据的支持。因此，关于PFASs与卵巢癌的关系需要进一步开展流行病学研究。

2.2 毒理学研究在所有元素中，氟是电负性最强、氧化性最强、化学性质最活泼的物质，且多以氟化物的形式存在于日常生活中。虽然适量的氟化物可对人体产生益处，例如氟化抗癌药物因其对靶点的特异性和选择性提高而具有更好的抗肿瘤活性；氟化钠作为口腔消毒剂可以预防龋齿，提高牙齿抵御食物或饮料中酸性物质的攻击能力，但一旦过量摄入氟或者某些属于有机污染物的氟化物，将对人体所造成不可逆转的危害。

众所周知，肿瘤的发生是一个多步骤、逐渐累积的过程，同时其也是一个多基因参与的过程，在细胞的恶性变过程中可能有多种物质的改变。研究表明，过量摄入氟一方面可增加活性氧类物质的生成，从而造成多器官毒性损害；另一方面其显著削弱了人体的防御系统，比如可降低超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶、总巯基和蛋白巯基等的含量[31]。进一步来讲，氟化物引起的器官毒性主要是由于活性氧簇（reactive oxygen species，ROS）活性增加以及氧化应激造成的。例如，过多的氟会导致男性睾丸和精子功能障碍，包括精子生成不足、细胞内三磷酸腺苷（ATP）生成减少、细胞内钙离子浓度降低、蛋白激酶A活性减退等问题[31]。

目前，已初步肯定了某些PFASs与某些癌症的相关性。一些学者认为，PFASs既能够抑制机体多个脏器的谷胱甘肽过氧化物酶活性，又可诱导过氧化物酶，使体内自由基的产生和消除平衡失调，从而造成氧化性损伤，直接或间接损伤遗传物质，从而引起致癌性[32]。

2.2.1 表观遗传学 目前已知的导致卵巢癌风险增加的因素有很多，包括遗传、生殖、激素等[33]。其中，激素在癌组织的生长中起着重要作用，这可能是由于雌激素、黄体生成激素、卵泡刺激素和雄激素水平失衡所致。据估计，约90%的癌症是由环境污染物引起[34]，包括电离辐射、石棉、杀虫剂和工业废水等。这些物质中有许多是内分泌干扰化学物质（endocrinedisrupting chemicals，EDCs），它们可改变内分泌系统的功能，导致不良后果。具体来讲，人体暴露于EDCs可能会引发EDCs与内分泌腺体的相互作用，从而导致体内平衡失调和基因表达失调[35]。

EDCs可与体内多种激素受体结合，如甾醇类激素受体、雄激素受体、孕酮受体、甲状腺激素受体以及芳香族化合物受体。其中，一些EDCs为上述受体兴奋剂，可与体内相关激素竞争细胞膜上的相应受体，从而形成的复合物可与细胞核内的DNA结合，使细胞产生类似于体内激素的作用。而另一些EDCs则为上述受体拮抗剂，导致信号通路处于失活状态，从而使细胞处于失活状态，难以维持内稳态平衡。上述两种情况均影响基因的表达调控，最终导致与内分泌功能紊乱及激素有关癌症的产生。

PFASs也是一类EDCs[18]，具有很强的内分泌干扰作用。Samtani等[33]研究发现具有内分泌干扰作用的有机污染物可带来潜在的致癌性，其在人体中的含量增加可能引起表观遗传学修饰，促使卵巢表面上皮细胞异常生长。这个结果证实了暴露于PFASs是卵巢癌发生的一个环境危险因素。长期接触有害的EDCs可能会导致表观遗传修饰，从而导致基因表达模式改变及不良结果。目前研究最广泛的表观遗传学内容之一是DNA甲基化，其是DNA甲基转移酶将甲基共价转移到DNA胞嘧啶环C-5位置。DNA甲基化对正常发育至关重要，但当其失调时，就会导致癌症等疾病。上述提及的EDCs受体复合物可能导致激素受体基因启动子区域的高甲基化，从而导致基因沉默。

有研究表明，与正常卵巢组织相比，卵巢癌组织中的雌激素受体β1表达下降。雌激素受体β1作为细胞增殖的重要调节器，在卵巢癌组织中具有促细胞凋亡的作用。这表明雌激素受体β1是一个潜在的肿瘤抑制基因[36]。另有研究表明，在暴露于EDCs之后雌激素受体可发生表观遗传修饰[37]。而且，雌激素受体基因的DNA甲基化异常与原癌基因的过度表达及致癌机制有关[38]。癌症表观基因组研究已证明雌激素受体在人类肿瘤的增殖和进展中的作用。例如，在上皮性卵巢癌、乳腺癌和前列腺癌中可观察到雌激素受体β的DNA高甲基化及基因低表达[36]。

2.2.2 信号通路机制 PFOA与辛酸结构类似，是一个过氧化物酶体增殖物受体α（PPARα）激动剂，使PPARα成为目前暴露于PFOA中研究最为广泛的信号通路。Yao等[39]研究表明，肝癌HepG2细胞暴露于PFOA后，其DNA氧化损伤、DNA链断裂数量均呈剂量依赖性上调。他们还将这些PFOA诱导的基因毒性效应归因于细胞内ROS。虽然ROS只会导致细胞凋亡，但触发这一途径的ROS会破坏许多细胞生理过程的平衡，最终导致癌症。Zhao等[40]报道PFOA可导致由中国仓鼠卵巢细胞（CHO细胞）与人淋巴细胞杂交而形成的人鼠杂交瘤细胞（AL细胞）呈指数级增长。AL细胞暴露于PFOA 16 d后，可产生显著的致突变效应，以及导致ROS水平升高。同时使用ROS抑制剂作用于AL细胞可显著降低PFOA的致突变潜能。这些结果表明，暴露于PFOA可导致ROS生成，从而诱导AL细胞发生突变。由于突变往往是恶性肿瘤发生的先决条件，这为PFOA介导的肿瘤诱导提供了直接的基础，这在PFOA诱导的人类毒性和健康风险中具有重要意义。

PFOA作为致癌物，其促进卵巢癌细胞侵袭、转移的机制值得探讨。研究表明，基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）作为一大类依赖钙离子、锌离子的内肽酶，与卵巢癌的发生、发展、侵袭及转移关系密切。最近一项研究发现，PFOA可诱导卵巢癌细胞中MMP-2/MMP-9的表达，可能有助于癌细胞的迁移和侵袭[4]。在暴露于PFOA后MMP-2/MMP-9的表达上调也可在其他癌细胞中观察到，如结直肠癌和乳腺癌细胞[28-29]。结直肠癌研究显示PFOA可促进MMP-2/MMP-9基因启动子的活性和活化过程[29]。

同时，研究还提示PFOA可以通过上调细胞外调节蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）信号通路来刺激卵巢癌细胞转移、侵袭以及MMP-2/MMP-9的表达[4]。该通路的激活影响多种生物学效应，包括细胞增殖、分化、转化和凋亡，而且该信号通路通常参与多种癌症的发生与发展[30，41]。近年研究表明，PFOA可通过激活ERK/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）信号通路诱导人子宫内膜癌细胞的迁移和侵袭[30]。在肝癌的研究中，PFOA可激活ERK信号通路导致癌细胞的侵袭和转移[41]。另有研究发现，PFOA可增强卵巢癌A2780细胞侵袭能力，且通过激活ERK通路来促进MMP-2/MMP-9表达，从而促进卵巢癌细胞的侵袭和转移[42]。

3 结语

综上，虽然已有实验和流行病学调查资料显示PFASs暴露可能与卵巢癌的发生、发展有关，但相关研究结果仍存在争议，如PFASs促进卵巢癌细胞侵袭、转移的分子机制尚未完全明确以及PFASs与癌症的流行病学研究中存在诸多困难。之前大剂量、短时间暴露条件的动物模型和体外细胞实验结果不能真正反映环境暴露剂量下机体的生理和病理反应，要明确获得更加客观结论的关键之一是针对小剂量、长时间、近似人体实际暴露情况下的致癌毒理学研究。其次，由于当前的流行病学研究是回顾性研究，对过去暴露因素的估计受许多因素的影响。因此，暴露评估问题仍是研究中需要解决的重要问题。当然，除了PFOA这一类的传统PFASs，其他新兴PFASs的毒理效应及其分子机制也需加强研究。深入研究PFASs对人类卵巢癌影响的敏感指标、了解其作用机制、探索降低PFASs导致人类卵巢癌风险的途径是今后研究方向。