替代双酚A（BPA）：结构类似物BPAF与孕酮受体的结合会增加患乳腺癌的风险

《Advanced Science》：Replacing BPA: Structural Substitutes BPAF Binding to the Progesterone Receptor Elevates Breast Cancer Risk

双酚A（BPA）替代品的环境健康风险及其通过孕激素受体（PR）介导的乳腺癌促发机制研究。通过分子对接、MD模拟、荧光光谱和细胞实验，发现BPAF与PR-LBD结合亲和力最强（?8.6 kcal/mol），诱导PR蛋白结构稳定和表达上调，促进MCF-7细胞增殖、迁移和侵袭。体内实验证实，30 μg/kg BPAF暴露加速裸鼠移植瘤生长，伴随PR高表达。ToxPi分析显示BPAF风险最高，提示双酚替代品可能通过PR信号通路加剧乳腺癌风险。

　　随着全球对双酚A（BPA）的监管加强，越来越多的双酚类化合物（BPs）被用作其替代品。然而，这些化合物的广泛环境存在以及其对乳腺癌潜在风险的未明确性引发了公众健康方面的重大关注。本研究通过将这些化合物的结构亲和力与乳腺癌的主调控因子——孕激素受体（PR）联系起来，系统分析了它们在不同实验层次上的致癌效应。结果表明，某些BPs在结构上与PR具有更强的结合能力，这可能影响其致癌潜力。例如，BPAF和BPB的结合能力在实验条件下显著高于BPA，这种结合能力可能引发PR结构的持续变化，从而模仿内分泌干扰的模式。进一步的实验发现，BPAF在人体相关浓度下可显著提升PR表达水平，并且在体内试验中，低剂量（30 μg/kg）的BPAF暴露加速了乳腺肿瘤的生长，这一现象与肿瘤组织中PR表达水平的升高相一致。这些发现强调，用结构相似的化合物替代BPA，虽然可能在某些方面降低直接风险，但却可能将环境健康威胁转移到其他形式。

乳腺癌是女性中最常见的恶性肿瘤之一，其发病率在全球范围内持续上升。据世界卫生组织国际癌症研究机构（IARC）2020年发布的全球癌症负担数据，当年新增乳腺癌病例超过226万例，成为全球新增癌症病例最多的类型，超过肺癌。激素已被确认与乳腺癌的发生密切相关，其中孕激素因其增殖作用被认为在乳腺癌的发展中扮演重要角色。PR作为孕激素的受体，已被证实能够调控乳腺的生长和发育。近年来，随着对BPA等内分泌干扰物的关注，人们逐渐认识到其对健康的潜在危害，并尝试用其他双酚类化合物进行替代。然而，这些替代品在环境中的广泛存在和生物累积现象，引发了对其健康影响的担忧。

本研究通过系统分析BPA及其替代物对PR相关乳腺癌的影响，构建了一个新的研究框架。利用公开数据库（如Comparative Toxicogenomics Database和Gene Expression Omnibus）、分子模拟、化学实验、体外细胞实验以及ToxPi软件，我们识别了与BPs暴露相关的分子启动事件，并根据环境相对风险对这些事件进行了排序。研究还通过使用无胸腺小鼠肿瘤模型进一步验证了高风险BPs的促癌潜力和PR表达变化。结果显示，BPAF的促癌风险在所有BPs中最高，这表明在替代BPA的过程中，某些化合物可能带来更严重的问题。

从分子水平来看，BPAF对PR的结合能力最强，这可能意味着其在调控PR活性方面具有更强的潜力。通过分子对接和分子动力学（MD）模拟，我们发现BPAF与PR-LBD（配体结合域）的结合方式更为稳定，且其结合后导致PR-LBD的结构变化更为显著，例如α-螺旋向β-折叠的转变。这些变化可能反映了其作为内分泌干扰物的特性，即干扰正常的激素信号传导路径。此外，体外实验进一步证实了BPAF对PR表达的增强作用，以及这种增强对细胞迁移和侵袭能力的促进作用。通过使用PR抑制剂RU486，我们发现其可以有效抑制BPAF引起的PR表达增加和细胞侵袭能力提升，从而支持了PR在BPAF致癌作用中的关键角色。

在系统风险评估方面，我们使用ToxPi软件对这些化合物进行了全面的毒性分析。结果显示，BPAF的风险最高，其次是BPB、BPF、BPA、BPE和BPS。这些风险因素包括PR表达、细胞毒性以及分子模拟和体外结合能力等。此外，我们还发现BPAF在低剂量（30 μg/kg）下对无胸腺小鼠的乳腺肿瘤形成具有显著促进作用，其导致的肿瘤体积增加和PR蛋白表达水平上升，表明其对乳腺癌的发生具有直接的促进作用。这一结果表明，即使在较低剂量下，某些BPs也可能对健康产生深远影响。

从环境和健康的角度来看，这些BPs的广泛存在意味着它们可能成为新的环境健康威胁。虽然BPA已被限制使用，但其替代物的广泛使用和环境释放可能带来新的问题。这些化合物在生物样本中的检测率不断上升，表明其在人体中的暴露水平正在增加。通过分析人类血液和尿液样本，我们发现BPs在人体中的浓度可能与日常暴露密切相关，尤其是在室内灰尘和食品中。此外，研究还发现BPs在体内暴露后，可能通过影响PR表达水平，进而影响乳腺癌的发展。这种影响不仅限于细胞层面，还可能在组织和器官层面产生更复杂的后果。

研究结果还表明，某些BPs可能通过多种机制影响PR的功能。例如，BPAF不仅能够增强PR的表达，还可能通过改变其结构，促进其在细胞内的稳定性和活性。这些结构变化可能影响PR对基因表达的调控能力，进而促进乳腺癌的形成。此外，PR的表达水平变化还可能影响其他相关信号通路，如细胞周期调控和细胞迁移能力，这些都与肿瘤的侵袭性和转移性密切相关。

在实验方法上，我们采用了多种手段来验证这些化合物对PR的影响。例如，通过荧光光谱（FS）和圆二色光谱（CD）技术，我们发现BPs与PR的结合可能导致其构象的变化，如α-螺旋减少、β-折叠增加等。这些变化不仅反映了PR结构的稳定性变化，还可能影响其与其他分子的相互作用。此外，细胞热变性分析（CETSA）和Western blot等实验进一步证实了BPs对PR蛋白稳定性的影响。这些实验结果支持了BPs通过影响PR表达和结构，进而促进乳腺癌发展的假设。

从临床和实际应用的角度来看，PR的表达水平不仅与乳腺癌的发生有关，还与诊断和治疗决策密切相关。因此，了解BPs对PR的影响，对于评估其在乳腺癌发展中的潜在作用具有重要意义。目前，大多数研究集中在BPA对PR的影响上，而对其他BPs的影响尚不明确。因此，本研究的发现为理解BPs在乳腺癌中的作用提供了新的视角，并为未来的风险评估和监管政策提供了科学依据。

在实际应用中，BPs的广泛存在意味着它们可能成为环境健康风险的重要来源。尽管它们被设计为BPA的替代品，但它们的结构相似性可能使它们在生物体内表现出类似甚至更强的干扰作用。因此，仅用结构相似的化合物替代BPA，可能无法有效降低其对健康的风险，反而可能将这些风险转移至其他领域。这种现象被称为“风险转移”，即在限制某些有害物质的同时，其他类似物质可能成为新的健康威胁。

为了更好地评估这些化合物的风险，我们采用了一种系统化的风险评估方法。通过结合计算模型、化学结合分析和体外验证，我们能够更全面地了解BPs对PR的影响。此外，通过将这些数据与ToxPi软件结合，我们能够更准确地对不同BPs的风险进行排序。这一方法不仅适用于乳腺癌的风险评估，还可能为其他疾病的风险评估提供参考。例如，类似的系统化方法已经被用于评估某些化合物在妊娠并发症中的风险。

此外，本研究还揭示了BPs对细胞周期的影响。通过流式细胞术分析，我们发现BPAF可以显著改变细胞周期分布，增加G2/M期细胞的比例，这可能与细胞增殖和肿瘤形成有关。而其他BPs，如BPF和BPS，也可能对细胞周期产生一定的影响，但其程度可能低于BPAF。这些结果进一步支持了BPAF在促癌中的关键作用。

总的来说，本研究揭示了BPs在替代BPA的过程中可能带来的新环境健康风险。尽管这些化合物被设计为更安全的替代品，但它们的结构亲和力和结合能力可能使其在体内表现出类似的甚至更强的干扰作用。因此，对这些化合物的长期影响仍需进一步研究，以确保其在替代BPA的同时不会带来新的健康问题。未来的研究应更加关注BPs对PR的长期影响，以及其在不同暴露条件下的生物累积效应。同时，应加强对这些化合物的监管，以减少其对公共健康的潜在威胁。