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梳理幾種常見環境污染物的有害/有益作用

梳理幾種常見環境污染物的有害/有益作用

2017年8月26日/

生物谷

BIOON/---甲醛是無色刺激性氣體,對眼、鼻皆具刺激作用,短期間吸入過多時會傷害呼吸道導致頭痛、水腫等。甲醛進入細胞后還會傷害 DNA 造成基因突變,長期暴露可能致癌,國際炎症研究總署(IARC)指出甲醛極可能與鼻咽癌及

白血病

有關,也可能與肺部、口腔、咽部、胰臟及腦部癌症的產生有關。

苯是世界上最為廣泛使用的化學物之一。它主要用於製造塑料、橡膠、染料、去污劑和殺蟲劑等材料。它也能夠在汽車尾氣和工業煙氣中發現到。它對血細胞的毒性作用已得到很好地記載,而且已知它導致不同類型的白血病、多發性骨髓瘤和非霍奇金淋巴瘤。然而,關於它的毒性作用的精確機制在此之前人們並不清楚。

三氯乙烯(TCE)是一種氯化的的乾洗溶劑和去污劑,其已經被使用了將近100年了,對於嚙齒類動物具有致癌性,此前流行病學調查顯示,TCE的暴露和人類腎癌、宮頸癌、

肝癌

及食道癌等癌症風險增加相關。

乙苯是一種揮發性有機化合物,其來源包括汽油、汽車尾氣、煙氣、清漆、黏合劑、墨水、殺蟲劑和部分油漆及清潔劑;三氯乙烯存在於脫脂劑、黏合劑、印表機修正液、乾洗劑、地毯清潔劑、油漆以及除漆劑等物質之中。

本文針對甲醛、苯、三氯乙烯和乙苯等幾種常規的環境污染物的危害或益處進行一番梳理,以饗讀者。

1.Nature:重磅!揭示我們自己的細胞產生毒性的甲醛機制

doi:10.1038/nature23481

在一項新的研究中,來自英國醫學研究委員會(MRC)分子生物學實驗室的研究人員揭示出我們體內的一些有毒性的甲醛並不是來自我們的環境,它是我們自身的細胞中的一個至關重要的反應的副產物。這可能為開發癌症療法提供新的靶標。他們發現甲醛是一種關鍵的被稱作「一碳循環(one carbon cycle)」的過程的副產物。這種一碳循環利用葉酸構建DNA和必需氨基酸,它們都是細胞發揮功能和增殖所必需的。相關研究結果於2017年8月16日在線發表在Nature期刊上,論文標題為「Mammals divert endogenous genotoxic formaldehyde into one-carbon metabolism」。

論文通信作者、MRC分子生物學實驗室科學家Ketan Patel博士說,「一段時間以來,我們已知道我們必須在我們的體內產生甲醛,但是我們之前並不知道它是如何產生的。我們如今發現一些甲醛具有一種意想不到的來源:一種被稱作一碳循環的關鍵通路,它被用來製造生命的構成元件,如DNA和某些氨基酸。這種一碳循環是一種基礎過程,存在於所有生命形式中。」

甲醛是一種毒性分子,這是因為它能夠導致DNA損傷。然而,我們的細胞有兩道防線抵抗甲醛的威脅。首先,一種酶將甲醛轉化為一種不那麼危險的化合物,即甲酸。其次,甲醛導致的DNA損傷能夠通過DNA修復酶加以修復。

這些發現為開發抗癌藥物提供一種新的靶標,這是因為一些類型的癌症,特別是BRCA1或BRCA2

乳腺癌

,缺乏DNA修復酶,這樣就不能夠保護它們自己免受甲醛毒性帶來的損傷。這些研究人員發現利用葉酸處理實驗室培養的細胞會導致甲醛釋放,於是猜測這可能給BRCA癌細胞的DNA造成致命性的損傷,這是因為這些癌細胞不能夠修復這種損傷。健康的周圍細胞將不會遭受損傷,這是因為它們具有功能性的DNA修復機制。

2.Cell:揭示一類常見的環境化學物促進癌症產生機制

doi:10.1016/j.cell.2017.05.010

根據一項新的研究,在汽車尾氣、煙霧、建築材料、傢具、化妝品和洗髮劑等眾多產品中發現的一類常見的化學物(如乙醛和甲醛等)因能夠破壞阻止我們的基因出現差錯的修復機制而可能增加癌症產生的風險。相關研究結果發表在2017年6月1日的Cell期刊上,論文標題為「A Class of Environmental and Endogenous Toxins Induces BRCA2 Haploinsufficiency and Genome Instability」。

在這項新的研究中,論文通信作者、英國劍橋大學醫學研究委員會癌症中心主任Ashok Venkitaraman教授及其團隊使用了基因改造的人細胞和來自攜帶著一個乳腺癌基因BRCA2錯誤拷貝的患者的細胞,以便鑒定接觸醛類物質可能促進癌症產生的機制。

我們的DNA遭受的損傷通常是當我們的體內的細胞發生分裂時產生的,這種損傷能夠導致癌症產生,但是我們的身體具有它自己的防禦機制來協助修復這種損傷。然而,Venkitaraman教授和同事們發現接觸醛類物質會破壞這種防禦機制,即便在正常的健康細胞中,也是如此,但是

遺傳

一個BRCA2基因缺陷拷貝的人特別對這種損傷敏感。

這項新的研究證實醛類物質觸發細胞中的BRCA2蛋白降解。在

遺傳

單個BRCA2基因缺陷拷貝的人當中,這種效應將BRCA2蛋白水平降低到DNA充足修復所需的數量之下,從而破壞這些阻止突變出現的正常機制,這就可能促進癌症產生。

3.PLoS ONE:當心!電子香煙也會產生大量的致癌物---苯

doi:10.1371/journal.pone.0173055

在一項新的研究中,來自美國波特蘭州立大學(PSU)的研究人員發現當電子香煙在高功率下運行時,大量的致癌性的苯能夠在這種模仿捲煙的電子設備霧氣中形成。相關研究結果於2017年3月8日在線發表在PLoS ONE期刊上,論文標題為「Benzene formation in electronic cigarettes」。論文通信作者為波特蘭州立大學化學教授James F. Pankow。

作為一種汽油組分,苯與白血病和骨髓衰竭等多種疾病相關聯。由於工業排放、廢氣中未燃燒的汽油和燃料箱泄露,它在城市空氣中發現到。在美國,它已被評為單個癌症風險最大的環境空 氣有毒物。

PSU研究人員對來自電子香煙的苯含量的測量很大程度上依賴於這種電子設備。當一種電子香煙在高功率下運行以及這種電子香煙的液體化學添加劑含有苯甲酸或苯甲醛時,這種電子香煙霧氣 中的苯水平比環境空氣中的高出上千倍。不過,這種苯水平仍然比傳統的香煙煙霧中的低50~100倍。傳統的香煙會釋放大量的苯。

4.揭示苯對造血幹細胞產生毒性作用機制

新聞來源:Common chemical highly toxic to blood cell precursors

在這項研究中,來自馬來西亞國民大學的研究人員基於之前的研究,證實苯是在肝臟中進行代謝的,隨後它的代謝物在骨髓中經過進一步代謝后產生1,4-苯醌(1,4-benzoquinone, 縮寫為1,4-BQ),其中已知1,4-BQ對血細胞是有毒性的。

研究人員在小鼠體內研究了1,4-BQ對造血

幹細胞

(HSC)和造血祖細胞(haematopoietic progenitor cell, HPC)的影響,其中HSC是在骨髓中發現的,能夠產生任何一種類型的血細胞,而骨髓中的每種HPC能夠分化為僅僅一種特定類型的血細胞。

研究人員讓小鼠中的這些骨髓細胞接觸不同濃度的1,4-BQ,結果發現它誘導細胞毒性,從而導致自殺性細胞死亡,或者說

細胞凋亡

。他們也發現相比於T細胞淋巴祖細胞(T cell lymphoid progenitor),1,4-BQ對HSC、髓樣祖細胞(myeloid progenitor,能夠產生紅細胞和血小板等)和B細胞淋巴祖細胞(B cell lymphoid progenitor)的毒性更大。他們也發現1,4-BQ對產生單種血細胞的造血祖細胞的毒性要比產生多種血細胞的造血祖細胞更大。

儘管苯本身可能對血細胞是沒有毒性的,但是科學家們認為它的代謝物是有毒性的。研究人員說,這項研究提供一種實驗性系統進一步理解苯代謝物如何破壞對造血

幹細胞

的調節。

5.Epidemiology:苯乙烯導致人類癌症的證據仍不充分

doi:10.1097/EDE.0000000000000608

苯乙烯(styrene)是一種塑料化學物,也是一種動物致癌物。2011年,苯乙烯是丹麥媒體報道的「中毒醜聞」的焦點。但是,如今,一項針對來自400多家公司的在製造玻璃纖維增強塑料期間接觸過苯乙烯的7.2萬多名員工的登記研究並沒有發現許多各種不同的癌症發病率增加。這項研究是由丹麥奧胡斯大學職業醫學系的研究人員完成的。

玻璃纖維增強塑料行業的員工在工作時使用苯乙烯。但是並沒有與之前所恐懼的那樣,他們的食管癌、胰腺癌、肺癌、腎癌、膀胱癌或多種其他類型的癌症的發病率並沒有增加。另一方面,他們可能有增加的風險患上髓性白血病、鼻腔癌和鼻竇癌。

這是這項最為全面的研究的結論。相關研究結果近期發表在Epidemiology期刊上,論文標題為「Cancer Incidence in Workers Exposed to Styrene in the Danish-reinforced Plastics Industry, 1968–2012」。它涉及72,292名員工。這些員工在丹麥443家小型和中型公司里工作,這些公司在1968~2012年期間利用苯乙烯製造風力渦輪機或遊船等。

6.食品包裝材料中苯乙烯或是潛在致癌物

新聞來源:Chemical in foam cups again seen as likely cancer cause

近日,研究發現苯乙烯--泡沫杯和食品其他包裝材料中的主要化學成分,可能會導致癌症。

苯乙烯是一種內分泌干擾物,可能會模仿雌激素,推動

腫瘤

生長。由醫學,化學和毒理學領域的10位專家組成的研究小組, 評估了苯乙烯的致癌危險性。自2000年以來,他們一直積極致力於評估塑料和苯乙烯的健康危害。

苯乙烯不僅是一種可能的致癌物質,她說,同時塑料泡沫產品也會污染水道和旅遊風景,因為它不容易被分解。其他科研小組也一直在努力從食品包裝中將塑料泡沫踢出局,尤其是用於包裝溫熱食物的包裝,因為熱的食物會導致苯乙烯浸出。

7.BJD:酒精攝入量和皮膚癌存在關聯

doi:10.1111/bjd.15647

為了更好地了解酒精的飲用與基底細胞癌和鱗狀細胞癌之間的聯繫,布朗大學(Brown University)的研究者對95,241例非

黑色素瘤

皮膚癌(其中基底細胞癌91,942例,鱗狀細胞癌3299例)患者數據進行薈萃分析,,最終分析了13例病例對照和隊列研究。

結果顯示,每天每增加10克酒精攝入量(相比之下,美國的「標準飲料」含有14克酒精),基底細胞癌的風險增加了7%,鱗狀細胞癌的風險細胞癌增加了11%。

基底細胞癌和鱗狀細胞癌均位於皮膚的外層,但在不同的細胞類型中出現不正常的、無控制的生長。

領銜這項研究的Eunyoung Cho表示,這是一項重大的發現,首次讓我們意識到阻止皮膚癌還有其他方式。目前還不清楚酒精是否與

黑色素瘤

有關,後者是最致命的一種皮膚癌。

值得一提的是,研究人員還發現,每天喝一小杯白葡萄酒會增加13%患皮膚癌的風險;而1杯半的量則將風險提高至73%,這是因為白葡萄酒的乙醛含量高於啤酒或烈酒。

8.ACS子刊:室內塵土或可導致肥胖

doi:10.1021/acs.est.7b01788

飲食不良和缺乏體力活動是全世界肥胖流行病的主要貢獻者,但是研究人員鑒定出常見的環境污染物可能也在其中發揮著作用。如今,來自美國杜克大學的一個研究團隊發現含有這些污染物的少量室內塵土能夠促進實驗室培養皿中的脂肪細胞積累著更多的甘油三脂(一種脂肪)。相關研究結果於2017年7月12日在線發表在美國化學協會(ACS)旗下的Environmental Science & Technology期刊上,論文標題為「Characterization of Adipogenic Activity of House Dust Extracts and Semi-Volatile Indoor Contaminants in 3T3-L1 Cells」。論文通信作者為杜克大學尼古拉斯環境研究所研究員Heather Stapleton。

這些研究人員收集了來自美國北卡羅來納州的11間房屋的室內塵土樣品,隨後在一種小鼠脂肪前體細胞(pre-adipocyte cell)模型(即3T3-L1細胞)中測試了這些樣品的提取物。3T3-L1細胞經常被用來測試化合物對甘油三酯積累的潛在影響。在這11種室內塵土樣品中,7種樣品的提取物觸發這些脂肪前體細胞產生成熟的脂肪細胞和積累甘油三酯;來自9種樣品的提取物促進這些細胞分裂,從而產生更大的脂肪前體細胞池。僅一種室內塵土樣品沒有產生影響。

此外,在這種模型中測試的44種常見的室內塵土污染物中,唑菌胺酯(pyraclostrobin, 一種殺蟲劑)、阻燃劑TBPDP和一種常用的塑化劑DBP具有最強的促進脂肪產生的影響。這些研究人員說,這提示著室內塵土中的這些化學物混合物促進甘油三酯和脂肪細胞積累。低至3微克的室內塵土(遠低於兒童每天接觸的塵土數量)就會導致可測量到的影響。因此,這些研究人員也指出室內塵土是一種可能的化學物接觸源,可能能夠破壞代謝健康,尤其在兒童身上。

9.JNCI:三氯乙烯的暴露或和肝癌風險增加相關

doi:10.1093/jnci/djt107

近日,刊登在國際著名雜誌Journal of the National Cancer Institute上的一篇研究報告中,來自美國國際流行病學研究所等處的研究人員通過研究揭示,三氯乙烯(TCE)的暴露和

肝癌

風險增加直接相關,而且其之間的關係以及和生活習慣之間的關係需要進行深入研究來剖析。

為了確定TCE的暴露和癌症風險增加之間的關係,研究者對一群暴露於TCE的工人進行了深入研究,這些工人來自於芬蘭、瑞典以及丹麥,研究者在1947年至1989年間,對這些個體的尿液中的TCE的代謝產物-三氯乙酸進行了實時監測,並且同時進行了癌症發病率的調查。

研究者發現這個個體在宮頸癌以及

肝癌

上存在顯著的高度發病率,但是在非霍奇金淋巴瘤以及食道癌或者腎癌中並沒有發現這樣的發病率。

研究者表示,我們的研究顯示,對TCE暴露的工人的研究數據揭示了TCE的暴露和

肝癌

風險增加相關,當然儘管混雜其它的風險不能被排除。非霍奇金淋巴瘤以及腎癌風險還需要深入的研究以及統計學數據來進行評估。

10.乙苯、三氯乙烯暴露增加先天性心臟病風險

新聞來源:PAS: Chemical Exposures Linked to Congenital Heart Disease

據兒科研究學會年會上公布的一項研究結果,孕婦接觸乙苯和三氯乙烯與胎兒先天性心臟病(CHD)風險增加有關,因此孕婦應避免親自給汽車加油或給嬰兒室刷漆。

在這項研究中,威斯康辛醫學院的藥理學和毒理學教授兼出生缺陷研究中心副主任GailMcCarver博士與合作者,對135例患有CHD的嬰兒和432名無CHD的嬰兒(作為對照)及其胎糞進行分析。在CHD患兒中,胎兒期暴露於乙苯(經胎糞檢查證實)的情況較對照組更為常見。在校正種族和CHD家族史後分析發現,胎兒期暴露於乙苯的白人嬰兒的CHD發病風險增加大約4倍,但研究者未能在非裔美國人中得出同樣的觀察結果。研究者稱這是首次發現乙苯與CHD有關聯。

另外,研究者們還將三氯乙烯的兩種代謝產物——三氯乙酸(TCA)和二氯乙酸(DCA)與CHD關聯起來:胎糞中存在三氯乙烯代謝產物與白人嬰兒CHD風險增加2倍有關,與黑人嬰兒風險增加8倍有關。對於種族差異,研究者表示不難理解:不同的種族有不同的危險因素,與化合物代謝有關的酶也存在種族差異。

本研究結果表明,孕婦應儘可能避免暴露於這些物質,建議孕婦不自己給車加油、不吸煙、不使用清潔劑(除非不得已),尤其是標籤上有使用口罩警告的清潔劑。另外,妊娠期也不適宜粉刷嬰兒室或裝修門面。(生物谷 Bioon.com)

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