空氣污染如何引發肺癌

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一項對人類健康數據和小鼠實驗的全面研究顯示，空氣污染可能不是通過DNA突變，而是通過創造一個炎癥環境，“鼓勵”攜帶致癌突變的細胞增殖，從而導致癌癥。

這項4月5日發表于《自然》的研究，揭示了環境暴露引發癌癥的機制，并期望找到預防癌癥的方法。

“我們的想法是，暴露于致癌物可能會導致癌癥，但實際上不會對DNA產生任何影響。”英國劍橋大學醫學遺傳學家Serena Nik-Zainal說，“并非每一種致癌物都是‘誘變劑’。”

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空氣污染每年造成全球數百萬人死亡，其中25多萬人死于一種叫作腺癌的肺部癌癥。不過，Nik-Zainal說，研究空氣污染如何引發癌癥一直很困難，部分原因是空氣污染的影響不如其他致癌物（如煙草煙霧或紫外線）那么明顯。

為了揭示這一機制，英國弗朗西斯·克里克研究所的Charles Swanton和同事從英國、加拿大、韓國、中國臺灣等搜集了環境和流行病學數據。

首先，為了減少煙草煙霧對數據的影響，研究小組重點研究了攜帶EGFR基因突變的肺癌。這些突變在從不吸煙的人群中比在吸煙者中更普遍。

結果發現，攜帶EGFR突變的肺癌與暴露于PM2.5或更小可吸入顆粒物形式的空氣污染有關。這種污染物是由內燃機、燃煤發電站和燃燒木材排放的。

之后，為了解更多信息，研究人員設計了攜帶與人類癌癥相關的EGFR突變的實驗小鼠。與未暴露于顆粒物的對照小鼠相比，接觸與空氣污染中發現的顆粒物類似物質的小鼠更容易患上肺癌。

不過，盡管肺癌發病率較高，但小鼠肺細胞中的突變數量并沒有增加。相反，在暴露于顆粒物后，它們出現了持續數周的炎癥反應跡象。一些涌向肺部的免疫細胞表達了一種名為IL-1β的促炎蛋白。用一種阻斷IL-1β的抗體治療小鼠，可以降低其肺癌發病率。

綜上所述，研究結果表明，空氣污染促進了肺部已經存在的突變細胞增殖，這可能是衰老過程中DNA錯誤積累的結果。

“空氣污染導致癌癥的主要機制不是誘導新的突變，而是這種持續性炎癥變得難以治愈。這對這些突變細胞生長成腫瘤至關重要。”美國加州大學研究人員Allan Balmain表示。

此前研究發現，攜帶與癌癥相關突變的細胞有時會在健康組織中被發現。Swanton和合作者研究了非癌性肺組織中EGFR突變的頻率，發現大約每60萬個細胞中就有一個存在EGFR突變。

“很罕見，但確實存在。”論文作者之一、弗朗西斯·克里克研究所的Emilia Lim說。

這一發現與Balmain和合作者之前的研究結果吻合。他們測試了20種已知或疑似人類致癌物，發現其中大多數不會增加小鼠的DNA突變數量。Balmain說：“人們越來越意識到，致癌物不必通過直接改變DNA序列發揮作用。”

如何防止攜帶突變的細胞被空氣污染等環境因素激活？Balmain表示，由于數百萬人暴露于高水平空氣污染中，用IL-1β阻斷藥物進行治療不可行且成本昂貴，并可能對原本健康的人造成不必要的副作用。

在他看來，對抗炎癥的簡單飲食干預措施可能會降低某些癌癥的風險。“有必要重新審視這些問題并進行研究和測試。”