2,4-D除草剂排放与结直肠癌风险的空间关联分析：一项基于美国县级数据的生态学研究

《Environmental Challenges》：Mapping Risk: Spatial Analysis of 2,4-D Herbicide Emissions and Colorectal Cancer

本研究针对美国阿肯色州及全国范围内结直肠癌（CRC）发病率居高不下的公共卫生问题，通过空间流行病学方法，系统分析了133种空气污染物排放与CRC发病率的关系。研究发现，广泛使用的除草剂2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）的排放量与CRC发病率呈显著正相关（线性回归β1 = 6.28, p = 0.001；空间回归β1 = 2.55, p = 0.001），尤其在农业密集的乡村地区关联更强。该结果为探索环境污染物在CRC发病中的作用提供了新的空间证据，强调了在农业区加强环境监测和癌症防控的重要性。

　　

在美国，尤其是在阿肯色州这样的农业大州，结直肠癌（Colorectal Cancer, CRC）的发病率和死亡率长期超过全国平均水平，并且呈现出令人担忧的年轻化趋势。尽管饮食、遗传和生活方式等传统风险因素已被广泛研究，但日益严峻的疾病负担提示，环境暴露，特别是农业化学品的广泛使用，可能在其中扮演了未被充分认识的角色。作为一种广泛使用的除草剂，2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-Dichlorophenoxyacetic acid, 2,4-D）被国际癌症研究机构（International Agency for Research on Cancer, IARC）归类为“可能对人类致癌”（2B组），但其对普通人群（非职业暴露）健康的影响，特别是与结直肠癌的关联，尚不明确。为了填补这一知识空白，研究人员开展了一项基于地理空间分析的生态学研究，旨在系统性筛查与结直肠癌发病率相关的空气污染物，并重点关注2,4-D排放的空间模式与疾病负担之间的潜在联系。这项研究发表在《Environmental Challenges》上。

为了回答上述问题，研究人员主要运用了几项关键技术方法。他们利用美国环境保护署（EPA）2020年的空气毒物筛查评估（AirToxScreen）数据库获取县级污染物排放估算数据，并结合美国国家癌症研究所（NCI）的州癌症概况（State Cancer Profiles）数据库获取2017-2021年年龄调整的结直肠癌发病率数据。在统计分析上，他们首先使用Spearman秩相关进行非参数筛查，然后采用线性回归量化关联强度，并最终应用空间误差模型（Spatial Error Model）来校正地理自相关（Geographic Autocorrelation）对统计结果的影响，从而更准确地评估2,4-D排放与结直肠癌发病率之间的关系。

结果

污染物筛查与空间分布

研究人员对阿肯色州75个县的133种空气污染物进行了筛查。Spearman相关分析显示，2,4-D的排放与结直肠癌发病率呈现最显著的正相关关系（ρ = 0.338, p = 0.003）。空间分布图（Choropleth Map）直观地揭示，无论是2,4-D的高排放区域还是结直肠癌的高发病率地区，都集中分布在以农业为主的阿肯色州东部三角洲地区，显示出明显的空间重叠。

线性回归分析

在对阿肯色州所有县的分析中，线性回归模型表明，对数转换后的2,4-D排放量每增加一个单位，结直肠癌发病率（每10万人）相应增加6.28例（p = 0.001）。当将分析范围扩展到全美2500多个县时，这一正相关关系依然显著且稳健（β₁ = 5.94, p < 0.001）。进一步按城乡状况（依据美国农业部农村-城市连续谱代码，Rural-Urban Continuum Codes, RUCC）进行分层分析发现，这种关联在乡村和城市县中均存在，但在乡村地区更为突出。

空间回归分析

由于县级数据可能存在空间依赖性，普通最小二乘法（Ordinary Least Squares, OLS）回归的残差显示出显著的空间自相关性（Moran's I = 0.33, p < 0.001）。因此，研究人员采用了空间误差模型，该模型显著改善了模型拟合度。空间回归结果确认了2,4-D排放与结直肠癌发病率之间的正相关（β₁ = 2.55, p = 0.001），同时揭示了中度的空间依赖性（λ = 0.53, p < 0.001），表明邻近县在结直肠癌发病率上存在相似的未观测因素影响。在调整了贫困率等社会经济混淆因素后，2,4-D的关联性依然显著，且模型拟合度进一步提高。

讨论与结论

本研究通过系统的空间流行病学分析，首次在全美范围内揭示了环境中的2,4-D除草剂排放估算量与结直肠癌发病率之间存在持续且显著的统计学关联。尽管这种关联的强度适中（模型R2值较低），且生态学研究设计本身无法确立因果关系，但研究结果在不同地理尺度（州级和国家级）和不同统计模型（线性回归和空间回归）下的一致性，强烈提示了二者之间潜在的联系，为后续更深入的研究提供了重要的假设生成依据。

这项研究的意义在于它将公众健康关注的焦点从传统的职业暴露人群扩展到了社区层面的环境暴露。研究指出，像阿肯色三角洲这样的农业区，居民可能长期暴露于低浓度的农用化学品中，这构成了潜在的环境公正（Environmental Justice）问题，因为这些地区往往也是医疗资源相对匮乏的地区。从生物学机制上看，尽管2,4-D的直接致癌性存在争议，但已有动物实验提示其可能通过破坏肠道微生物群（Gut Microbiome）、诱导氧化应激（Oxidative Stress）等间接途径影响结直肠癌的发生风险，这为未来的机制研究指明了方向。

当然，本研究也存在一些局限性，例如使用的是估算的排放数据而非直接的环境或个体暴露测量数据，暴露与结局数据存在时间差，且未能控制所有已知的结直肠癌风险因素（如肥胖、饮食习惯、筛查率等）。因此，结论需谨慎解读。

总而言之，这项研究成功地将环境健康数据与癌症登记数据通过空间分析技术相结合，强调了在结直肠癌防控中考虑环境因素的重要性。其发现呼吁公共卫生机构、环境监管部门和政策制定者应关注农业区的环境污染物暴露问题，并采取行动，如加强环境监测、推广更安全的农业实践以及在高风险地区实施针对性的癌症筛查和预防策略。未来的研究需要采用个体水平的暴露评估、前瞻性队列设计以及深入的毒理学机制探索，来验证和阐明2,4-D与结直肠癌之间的确切关系。