全氟辛酸和全氟辛烷磺酸会诱发结直肠癌对化疗的耐药性

《Journal of Hazardous Materials》：Perfluorooctanoic Acid and Perfluorooctanesulfonic Acid Induce Resistance to Chemotherapy in Colorectal Cancer

本研究通过体外和体内实验，系统探究了全氟辛酸（PFOA）和全氟辛烷磺酸（PFOS）对结直肠癌化疗耐药的影响及其分子机制，发现PFAS通过调控Cyclin A2和CDK2的表达逆转化疗药物诱导的细胞周期停滞，提示PFAS暴露可能增加化疗耐药风险，对临床治疗和化学风险评估具有重要意义。

　　PFOA和PFOS是广泛存在于自然环境中的非挥发性污染物，它们因其化学和热稳定性而被广泛应用于工业和家庭产品中。这些物质的环境持久性和生物累积性使其成为人类健康的重要威胁。近年来，研究者们发现PFAS（全氟烷基物质）不仅与多种癌症的发生和发展有关，还可能影响癌症治疗的效果。其中，化疗是治疗结直肠癌（CRC）的重要手段之一，然而，化疗耐药性一直是影响其疗效的关键问题。本研究旨在通过体外和体内实验，系统探讨PFOA和PFOS对CRC细胞化疗耐药性的影响及其潜在的分子机制。

在实验过程中，研究人员选择了两种常见的CRC细胞系——HCT116和SW620，作为研究对象。这些细胞系在实验室中被广泛用于研究结直肠癌的生物学特性及药物反应。为了确保实验的准确性，细胞系在实验前均经过严格的支原体污染检测。实验环境为含有10%胎牛血清和1%青霉素-链霉素的DMEM培养基，并在37摄氏度、5%二氧化碳的恒温恒湿培养箱中培养。通过这种方式，研究人员能够模拟人体内的细胞生长条件，从而获得更接近实际情况的实验数据。

在实验设计方面，研究人员首先评估了PFOA和PFOS在不同浓度下的细胞毒性。通过选择从0到100微摩尔的浓度梯度，他们对HCT116和SW620细胞的存活率进行了详细检测。这一步骤旨在确定后续实验中使用的最佳浓度，以确保实验结果的可靠性和可重复性。实验结果显示，PFOA和PFOS在低浓度下即表现出一定的毒性，但在更高浓度下，其毒性效应更为显著。这表明PFAS对CRC细胞具有潜在的致病性，同时也为后续研究提供了重要的实验参数。

接下来，研究人员进一步评估了PFAS对CRC细胞化疗反应的影响。他们选择了三种常用的化疗药物——奥沙利铂（OXA）、5-氟尿嘧啶（5-FU）和伊立替康（CPT-11），并测试了PFOA和PFOS暴露后这些药物对CRC细胞的杀伤效果。实验结果表明，PFOA和PFOS显著增强了CRC细胞对这些化疗药物的耐药性。这意味着，在PFAS暴露的情况下，常规的化疗方案可能无法有效抑制肿瘤细胞的生长，从而影响治疗效果。这一发现对于临床治疗具有重要的指导意义，因为它提示了PFAS可能在化疗过程中扮演着促进耐药性的角色。

为了进一步探究PFAS如何影响化疗耐药性，研究人员深入分析了细胞周期调控相关蛋白的表达变化。他们发现，PFOA和PFOS能够逆转化疗药物诱导的G2期细胞周期阻滞，并通过调控Cyclin A2和CDK2的表达水平来实现这一效果。细胞周期是细胞分裂过程中的关键调控机制，化疗药物通常通过诱导细胞周期阻滞来阻止肿瘤细胞的增殖。然而，PFAS的暴露却可能破坏这一机制，使细胞能够绕过阻滞，继续分裂。这一机制的揭示为理解PFAS如何促进化疗耐药性提供了新的视角。

此外，研究还探讨了PFAS在人体内的分布情况及其对健康的影响。PFAS已被检测到存在于多种人体生物组织中，包括血液、尿液、脂肪组织等。研究发现，PFOA、PFOS、PFHxS和PFNA等化合物在成年人的血液中普遍存在，这表明PFAS具有显著的生物累积性。这种生物累积性意味着，即使在低剂量暴露下，PFAS也可能对人体健康造成长期影响。考虑到结直肠癌与消化系统的密切关系，加强PFAS在该领域的研究显得尤为重要。

研究还指出，PFAS不仅与CRC的发生和发展相关，还可能影响其治疗效果。已有研究表明，PFAS暴露与多种癌症的高发病率之间存在联系，包括乳腺癌、肾癌、肝癌以及结直肠癌等。临床研究进一步发现，PFAS暴露可能与结直肠癌患者淋巴结数量增加有关，这提示了PFAS可能在肿瘤的扩散过程中发挥一定作用。然而，PFAS对CRC治疗效果的具体影响机制仍不明确，因此需要更多的研究来填补这一空白。

在实验设计中，研究人员采用了多种方法来评估PFAS对CRC细胞化疗反应的影响。例如，CCK-8试剂盒被用于检测细胞活力，这是一种常用的细胞毒性检测方法，能够快速、准确地评估药物对细胞的影响。通过这一方法，研究人员能够直观地观察到PFAS如何改变CRC细胞对化疗药物的敏感性。此外，他们还可能采用了流式细胞术、Western blot等技术，以进一步分析细胞周期相关蛋白的表达水平和活性变化。

实验结果不仅揭示了PFAS对CRC细胞化疗耐药性的影响，还提供了潜在的分子机制。Cyclin A2和CDK2是细胞周期调控中的关键蛋白，它们的表达水平直接影响细胞分裂的进程。当化疗药物诱导细胞周期阻滞时，Cyclin A2和CDK2的表达通常会受到抑制，从而阻止细胞进入分裂阶段。然而，PFOA和PFOS的暴露却可能通过上调这些蛋白的表达，使细胞能够绕过阻滞，继续增殖。这一发现表明，PFAS可能通过干扰细胞周期调控，从而促进化疗耐药性的形成。

在临床意义方面，这一研究结果具有重要的启示作用。由于PFAS在环境中的广泛存在，患者在日常生活中可能不可避免地接触到这些物质。因此，了解PFAS对化疗效果的影响，有助于医生在制定治疗方案时考虑患者的环境暴露情况，从而优化治疗策略。此外，这一研究还为环境毒理学和肿瘤学的交叉领域提供了新的研究方向，即如何通过干预PFAS的暴露或其在体内的代谢途径，来改善化疗效果。

从环境角度来看，PFAS的污染问题仍然严峻。这些物质因其环境持久性和生物累积性，已经成为全球范围内的环境健康隐患。尽管PFAS的使用在某些领域已被限制，但其在医疗、工业和日常用品中的残留仍可能对环境和人类健康造成持续威胁。因此，加强PFAS的环境监测和风险评估，对于减少其对人体健康的潜在危害具有重要意义。

本研究的结论表明，PFAS暴露可能通过重新编程细胞周期，促进CRC细胞的化疗耐药性。这一发现不仅为理解PFAS在癌症治疗中的作用提供了新的视角，还为未来的临床治疗和环境风险评估提供了重要的理论依据。为了进一步验证这一结论，研究人员可能在后续工作中探索更多类型的PFAS及其对其他癌症类型的影响。此外，研究还可能关注PFAS与其他化疗药物的相互作用，以及其在不同人群中的潜在影响。

在研究方法上，本研究采用了体外实验和体内实验相结合的方式，以确保实验结果的全面性和可靠性。体外实验主要通过细胞培养和药物处理来评估PFAS对CRC细胞化疗反应的影响，而体内实验则可能涉及动物模型，以模拟人体内的环境暴露和药物反应。这种综合研究方法有助于更准确地评估PFAS的生物学效应，并为未来的临床研究提供参考。

研究的伦理声明也表明，本研究在进行动物实验时，遵循了相关的伦理规范，并获得了哈尔滨医科大学癌症医院医学伦理委员会的批准。这一做法体现了研究的科学性和伦理性，同时也为其他研究者提供了参考，确保实验在合法合规的前提下进行。

在研究支持方面，本研究得到了国家自然科学基金、中国博士后科学基金以及哈尔滨医科大学癌症医院海燕基金会的资助。这些资金支持为实验的顺利进行提供了保障，同时也反映了研究在科学界和医学界的重要性。通过这些资助，研究人员能够获得必要的实验设备、试剂和人员支持，从而确保研究的高质量和可重复性。

总体而言，本研究揭示了PFAS对CRC化疗耐药性的影响，并指出了其可能的分子机制。这些发现不仅有助于深入理解PFAS在癌症治疗中的作用，还为未来的临床实践和环境风险评估提供了重要的依据。随着对PFAS研究的不断深入，我们有望找到更有效的策略，以减少其对癌症治疗的负面影响，并为改善患者预后提供新的思路。