《Toxicology Reports》：Fat Depot-Specific Accumulation of Benzo(a)pyrene in Rats Fed with Western Diet and its Implications for Colon Cancer
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肥胖是增强结直肠癌（Colorectal Cancer, CRC）发展的因素之一。研究人员先前使用大鼠模型息肉病（Polyposis In the Rat Colon, PIRC）家系的研究表明，与常规饮食（Regular Diet, RD）相比，西式饮食（W
肥胖是增强结直肠癌（Colorectal Cancer, CRC）发展的因素之一。研究人员先前使用大鼠模型息肉病（Polyposis In the Rat Colon, PIRC）家系的研究表明，与常规饮食（Regular Diet, RD）相比，西式饮食（Western Diet, WD）加速了由环境毒物苯并(a)芘（Benzo(a)pyrene, B(a)P）引起的结肠肿瘤进展。本研究旨在探讨B(a)P剂量、饮食类型与不同脂肪库（Adipose Depots）中B(a)P蓄积的关系及其对CRC发展的影响。研究人员将PIRC大鼠分组喂食AIN-76A标准饮食（RD）或西式饮食（WD），并通过口服灌胃给予25、50或100 μg B(a)P/kg体重，持续60天。暴露后处死大鼠，移除结肠计数息肉数，并收集B(a)P处理组脂肪组织进行后续分析。白色脂肪组织（White Adipose Tissue, WAT）包括内脏、肠系膜、皮下、附睾、腹膜后和腹股沟脂肪，棕色脂肪组织（Brown Adipose Tissue, BAT）包括纵隔、颈部、肩胛间和肾周脂肪。血浆和组织样品通过反相高效液相色谱（Reverse Phase-High Performance Liquid Chromatography, RP-HPLC）分析B(a)P代谢物。WAT显示的B(a)P代谢物浓度显著高于BAT（增加二至四倍），且呈B(a)P剂量依赖性。结肠息肉数与肠系膜及内脏脂肪组织呈强相关性。研究人员发现，长期暴露于B(a)P时，蓄积在脂肪组织中的B(a)P更有可能促进结肠肿瘤生长。
研究背景与意义
肥胖已被认定为全球大流行病，影响发达国家40%的人口，且与结直肠癌（Colorectal Cancer, CRC）的发生密切相关，CRC在癌症发病率及相关死亡率中排名第二。除代谢综合征增加CRC风险13%外，摄入富含燃烧污染物如多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, PAHs）的西式饮食（Western Diet, WD）因诱导炎症和促进肿瘤形成亦被牵连。由于大多数膳食成分中检测到20种以上PAHs，且其具有亲脂性（Lipophilic property）并富集于富含饱和脂肪的食物中，可能对肥胖产生影响。苯并(a)芘（Benzo(a)pyrene, B(a)P）作为典型PAH毒物，因其扰乱脂肪生成和促炎活性与肥胖相关。流行病学调查显示血浆B(a)P浓度与体质指数（Body Mass Index, BMI）正相关，长期暴露可致小鼠体重增加且不可逆。研究人员此前已建立PIRC（Polyposis In the Rat Colon）大鼠模型，证实WD联合B(a)P较常规饮食（Regular Diet, RD）更易致CRC发展，且B(a)P加WD导致内脏WAT（White Adipose Tissue，白色脂肪组织）重量大于皮下WAT。鉴于膳食脂肪酸多源于饮食，推测饮食源性毒物如B(a)P在长期暴露下会隔离于脂肪组织。既往研究虽考察了动物及人一般脂肪组织的B(a)P，但未在CRC模型中系统界定不同脂肪库（Fat Depots），此研究空白亟待填补。脂肪组织组成非均质且因解剖部位而异，B(a)P在各脂肪库相对于血浆的优先蓄积是否影响肿瘤发生尚不明晰。因此，本研究旨在确定PIRC结肠癌模型中棕色及白色脂肪组织B(a)P蓄积及其对结肠致癌的作用。本文发表于《Toxicology Reports》。
主要关键技术方法
研究人员选用七周龄雄性PIRC大鼠（购自Taconic或密苏里大学内部繁育），随机分为RD组（5%脂肪）与WD组（58%脂肪，购自Research Diets, Inc.），每日经口服灌胃给予25、50或100 μg B(a)P/kg体重（溶于tricaprylin）持续60天，设立无B(a)P对照组各10只。期末异氟烷麻醉后经心脏穿刺采血并处死，解剖采集血浆及定义的各WAT（内脏、肠系膜、皮下、附睾、腹膜后、腹股沟）与BAT（纵隔、颈部、肩胛间、肾周）区域脂肪组织。组织与血浆经Tris-蔗糖-EDTA缓冲液匀浆后液液萃取，采用反相高效液相色谱（RP-HPLC）配备荧光检测器定量B(a)P代谢物，以标准品保留时间与峰面积定性定量；同时依分析化学家协会（AOAC）法重力测定组织可提取脂质含量；数据采用单因素方差分析（One-way ANOVA）及Bonferroni事后检验，显著性设定为p < 0.05。
研究结果
3.1. Benzo(a)pyrene exposure-related effects on adipose tissue weights
关于白色脂肪组织（WAT），腹股沟、腹膜后、附睾、皮下、肠系膜及内脏脂肪质量在RD与WD组内三个B(a)P剂量组间呈统计学显著差异（p < 0.001），其中腹股沟、肠系膜和内脏脂肪在50和100 μg B(a)P/kg体重组重量更高；WD组大鼠脂肪质量均高于RD组（p < 0.001）。棕色脂肪组织（BAT）呈不同趋势，除肾周脂肪在25与100 μg B(a)P/kg体重间有显著差异外，纵隔、颈部、肩胛间脂肪在各剂量组无显著差异；肾周脂肪重于纵隔和颈部（p < 0.001），略重于肩胛间（不显著）。
3.2. Variation in lipid content in WAT versus BAT
WAT的脂质百分比显著高于BAT（p < 0.001）。WAT中以内脏和肠系膜脂肪脂质%最高（p < 0.001），BAT中以肾周脂肪脂质%较高（p < 0.001）。WD组各脂肪库脂质%均高于对应RD组且随B(a)P剂量增加呈上升趋势。
3.3. Variation in colon polyp numbers according to B(a)P dose and diet type
接受WD的B(a)P处理PIRC大鼠结肠息肉数高于RD组（p < 0.001）。息肉数呈剂量反应关系，WD联合100 μg B(a)P/kg体重组息肉数最高（p < 0.001）。
3.4. Benzo(a)pyrene metabolite concentrations in plasma and adipose tissue
摄入B(a)P+WD的大鼠血浆及WAT中B(a)P代谢物水平高于B(a)P+RD组。所有剂量与饮食类型下，脂肪组织代谢物浓度均高于血浆，且WAT呈B(a)P剂量依赖性。50和100 μg B(a)P/kg体重组血浆与WAT代谢物浓度较25 μg组显著增加（p < 0.001）。RD组BAT代谢物模式类似WAT但浓度低；WD组代谢物浓度高于同剂量RD组。WD组50和100 μg B(a)P/kg体重下，血浆与内脏脂肪（r = 0.80）、血浆与肠系膜脂肪（r = 0.74）呈强相关。
3.5. Fat depot-specific accumulation of B(a)P metabolites
WAT亚型蓄积模式为内脏 > 肠系膜 > 皮下 > 附睾 > 腹膜后 > 腹股沟（p < 0.001）。BAT亚型为肾周 > 肩胛间 > 纵隔 > 颈部，但BAT亚型间差异无统计学意义。
3.6. Fat-specific distribution of B(a)P metabolite types
鉴定的B(a)P代谢物包括B(a)P 4,5-diol、7,8-diol、9,10-diol、3,6-dione、6,12-dione、3(OH) B(a)P及9(OH) B(a)P，其中diol和dione为反应性代谢物，hydroxy为解毒代谢物。内脏脂肪（代表WAT）代谢物浓度高于其他白脂，含较多diol和dione；肾周脂肪（代表BAT）中3(OH)和9(OH) B(a)P比例大于diol和dione。
讨论与结论总结
讨论部分指出亲脂性化学物质在脂肪组织脂质与血清脂质间存在平衡，但本研究显示脂肪组织B(a)P浓度高于血浆，表明其优先分配入脂肪，归因于对脂质的高亲和力，脂肪组织成为该致癌物储存库，与波兰、法国、韩国及中国人群研究一致。WAT代谢物高于BAT归因于WAT脂质含量（80-90%）高于BAT（40-50%）。B(a)P从血浆到脂肪的分配及消除具特定药代动力学特征，消除半衰期长，脂肪：血液分配系数高，说明消除受限。BAT因分布体积小、脂质低、血流高致代谢物分布消除快于WAT。人类研究亦显示PAHs倾向沉积于内脏脂肪。脂质标准化（Lipid normalization）假设毒物均匀分布于脂质基质可能致误，故本研究呈湿重基础数据并附脂质含量。饮食脂质共摄增加B(a)P溶解度吸收，既往研究显示饱和脂肪中B(a)P致结肠高息肉数。脂肪组织具药物代谢酶（如CYP1B1在WAT，CYP1A1在BAT及WAT特定区域）参与B(a)P代谢，内脏脂肪覆盖胃肠，其B(a)P可能影响肿瘤微环境。WAT参与脂质储存，能量正平衡致WAT重塑扩张，PAH代谢物抑制脂解增肥胖风险，长期PAH致氧化应激与慢性炎症加剧饮食诱导癌。剂量与物种差异解释不同研究间脂肪质量变化。WAT中diol和dione比例高提示解毒受损，BAT中羟基代谢物主导提示增强解毒。长期暴露致B(a)P在WAT滞留久难清除，蓄积不仅促肥胖亦共病CRC；脂肪组织隔离毒物具保护性但具脂肪库特异与剂量特异性，需生理药代动力学（PBPK）模型进一步研究。选雄性大鼠为避免雌性激素周期影响B(a)P生物转化酶。
研究结论翻译
研究人员发现，长期暴露于B(a)P时，蓄积在脂肪组织中的B(a)P更有可能促进结肠肿瘤生长。脂肪组织，尤其是白色脂肪组织（WAT），由于脂质含量高，成为B(a)P及其代谢物的主要储存库，且西式饮食（WD）增强了这种蓄积。不同脂肪库蓄积存在差异，内脏与肠系膜WAT蓄积最多且与结肠息肉数强相关，提示其邻近解剖位置在结肠致癌中的重要性。WAT中检出较高比例的反应性代谢物（如7,8-dihydrodiol前体BPDE及dione），暗示WAT内B(a)P生物活化增强可能加速致癌。BAT因代谢活跃与高血流表现不同代谢谱以解毒产物为主。该研究填补了CRC模型中系统性脂肪库B(a)P蓄积的认知空白，强调饮食类型、脂肪库异位与环境毒物交互在CRC进展中的作用。
