空氣汙染對癌症的影響被“嚴重低估”

致癌物無處不在,因此科學家正在拓寬他們對環境風險的認識

去年11月,一名八歲女童成為中國最年輕的肺癌患者。據她的醫生稱,病因是積聚在她肺部的細顆粒物,導致細胞發生惡性變化。空氣汙染一直籠罩著中國城市,形成霧霾,不時導致學校和企業停課停業,並大幅降低能見度。

在女孩被診斷出癌症前一個月,國際癌症研究機構(IARC)宣佈室外空氣汙染及其主要成分之一顆粒物為人類致癌物。該公告為一個期十年的審查劃上了句號,該審查檢驗了多種空氣傳播汙染物的致癌潛力,包括車輛、工業、農場、家庭和自然來源排放的粉塵、溶劑和金屬。

自 20 世紀 40 年代以來,科學家一直懷疑空氣汙染會導致肺癌,但經過七十年的研究才確立了這種聯絡。在此期間,人們逐漸清楚地認識到,吸菸是導致大多數肺癌死亡(全球 70%)的原因,而且空氣汙染導致更多人死於心血管疾病,而不是癌症。儘管如此,空氣汙染造成的癌症死亡人數也在不斷增加。研究人員認為,2010 年有 22.3 萬例肺癌死亡歸因於空氣汙染,幾乎佔所有此類死亡人數的 15%。國際癌症研究機構還指出,有證據表明空氣汙染與膀胱癌有關。


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1.

“每個人都暴露在空氣汙染中,”馬薩諸塞州波士頓健康影響研究所的流行病學家亞倫·科恩說。該研究所是一家由美國政府和汽車工業資助的研究機構。“無論你是誰,你都無法避免呼吸空氣。”

科學家們在理解空氣汙染和其他環境致癌物的影響方面取得了進展。他們瞭解到,某些化學物質可能會在低於預期的劑量下增加癌症風險,人們在生命的某些時期可能特別脆弱,並且暴露的後果可能會對後代產生影響。研究人員還在研究可能導致特定癌症發作的環境誘因。儘管尋求癌症治療方法吸引了最多的資金和人才,但一小部分但聲音響亮的群體呼籲更多關注環境致癌物,希望減少接觸這些致癌物將有助於防止疾病的發生。

國際癌症研究機構總共評估了 970 種天然和人工製劑,並確定其中 464 種對人類具有一定程度的致癌性。美國國家毒理學規劃署的一個目錄與此有所重疊,列出了 240 種物質為“已知”或“合理預期”的人類致癌物。一些致癌劑天然存在,例如黃麴黴毒素——一種由生長在堅果、種子和豆類中的黴菌產生的有毒化合物。另一些是人造的,例如醫學影像產生的電離輻射和各種商業化學品。然而,在商業中使用的 80,000 種化學品中,只有極少一部分經過了致癌性測試。

環境致癌物導致的癌症比例存在爭議。1981 年最廣為引用的估計將美國 2% 的癌症死亡歸因於汙染,4% 歸因於職業暴露2。這些數字與吸菸和飲食的數字相比相形見絀,吸菸和飲食分別佔了 30% 和 35% 的負擔。但美國總統癌症小組在 2010 年釋出的一份報告中抨擊了 1981 年的估計,並指出“環境誘發癌症的真實負擔被嚴重低估了”3。世界衛生組織 (WHO) 的一項全球估計則高得多:全球 19% 的癌症(以及每年 130 萬人死亡)歸因於環境和職業因素。

2. 那些數字與吸菸和飲食的數字相比相形見絀,吸菸和飲食分別佔了 30% 和 35% 的負擔。但美國總統癌症小組在 2010 年釋出的一份報告中抨擊了 1981 年的估計,並指出“環境誘發癌症的真實負擔被嚴重低估了”3。世界衛生組織 (WHO) 的一項全球估計則高得多:全球 19% 的癌症(以及每年 130 萬人死亡)歸因於環境和職業因素。

儘管如此,馬薩諸塞大學洛厄爾分校的流行病學家理查德·克拉普說,許多研究人員、慈善基金會和政府機構仍然低估了環境致癌物的重要性。“環境暴露正在導致我們一部分癌症負擔,並且我們可以對此做些什麼,這其中有更多的意義,但通常沒有得到認可,”他說。

將一種物質指定為致癌物並對其使用提出建議可能會引起爭議。例如,2011 年,美國國家毒理學規劃署將甲醛(一種建築材料和家用產品中常見的化學物質)列為致癌物,並將苯乙烯(用於製造塑膠和橡膠)列為合理預期的人類致癌物4。儘管國際癌症研究機構和其他機構也做出了類似的認定,但美國化學理事會等行業團體成功地倡導美國國家科學院對該報告進行審查,以努力將這些化學物質從名單中刪除並避免進一步監管。審查結果預計很快就會公佈。

4。儘管國際癌症研究機構和其他機構也做出了類似的認定,但美國化學理事會等行業團體成功地倡導美國國家科學院對該報告進行審查,以努力將這些化學物質從名單中刪除並避免進一步監管。審查結果預計很快就會公佈。

數量問題
研究正在描繪一幅日益複雜的圖景,展示身體如何對環境化學物質做出反應。在過去兩年中,關於內分泌干擾化學物質行為的爭論達到了頂峰。2012 年對 800 多項研究進行的綜述5得出結論,這些化學物質“非常普遍”地在遠低於預期的劑量下誘導生物反應,並且這些反應是非單調的——也就是說,更高的劑量不一定比更低的劑量產生更大的影響。這一論斷具有巨大的監管意義,因為大多數化學物質的安全測試不是在環境中的低劑量下進行的,而是在高劑量下進行的。結果被外推到較低劑量,如果非單調行為普遍存在,這種方法將是不合理的。

5 of more than 800 studies concluded that it is “remarkably common” for these chemicals to induce biological responses at much lower doses than expected, and for the responses to be non-monotonic — that is, for higher doses not necessarily to produce greater effects than lower doses. The assertion has huge regulatory implications because safety testing for most chemicals is done not at the low doses at which agents occur in the environment, but at high doses. The results are extrapolated to lower doses, a methodology that would be unsound if non-monotonic behaviour were widespread.

這些現象一直備受爭議。美國環境保護署 (EPA) 得出的結論是非單調反應確實會發生,但並不常見。其報告草案目前正在接受美國國家科學院委員會的審查。即便如此,世界衛生組織、聯合國環境規劃署和美國內分泌學會都強調了低劑量和非單調反應的重要性。

另一個正在興起的觀點是,人們在某些時期特別脆弱,例如在妊娠期、青春期和懷孕期間,以及分娩後。例如,一項6關於植入小鼠體內的人類前列腺幹細胞的研究表明,早期接觸低劑量的內分泌干擾化學物質雙酚 A(用於製造食品容器和飲料瓶)可能會增加男性患前列腺癌的風險。

6 on human prostate stem cells implanted into mice indicated that early-life exposure to low doses of the endocrine-disrupting chemical bisphenol A, which is used in the manufacture of food containers and drink bottles, may increase the risk of a man developing prostate cancer.

人體研究也支援“易感視窗”的觀點。“兒童健康與發展研究”(CHDS)發現,分娩後血液中多氯聯苯(PCB)含量高的女性,在近二十年後患乳腺癌的風險增加了三倍7。殺蟲劑滴滴涕的效果甚至更大8

7. The pesticide DDT has an even greater effect8.

另一項 CHDS 研究9發現,在三十多歲時患睪丸癌的兒子的母親,在分娩時血液中往往含有一系列與滴滴涕相關的化合物。流行病學家兼 CHDS 主任芭芭拉·科恩說,現在越來越清楚的是,“那些非常早期的生命暴露和事件可能會影響一生的健康軌跡”。

9 found that mothers of sons who developed testicular cancer in their thirties tended to have had a suite of DDT-related compounds in their blood when they gave birth. It is now becoming clear “that those really early exposures and events in life could influence the health trajectory of a lifetime”, says epidemiolologist and CHDS director Barbara Cohn.

在人體內經常檢測到數十種環境化學物質。弄清楚這些混合物如何影響癌症和其他問題的風險可能是研究人員最困惑的問題。大多數研究一次只調查一種化學物質的影響,即使這樣也很棘手。“在我們能夠理解混合物的含義之前,我們不太可能揭示我們需要了解的關於化學物質的知識,”科恩說。“我們才剛剛開始學習如何做到這一點。”

展望未來,科恩說,她計劃研究化學物質暴露是否會影響到第三代和第四代;最初參與研究的婦女的第一批曾孫將很快出生。齧齒動物研究表明,接觸有毒物質不僅會增加暴露動物及其後代患癌症和其他疾病的風險,還會增加其後代的後代患癌症和其他疾病的風險——這通常是由於對基因表達的表觀遺傳改變10

10.

國際癌症研究機構主任克里斯托弗·懷爾德創造了“暴露組”一詞來描述一個人一生中經歷的每一種暴露——包括化學物質、傳染性病原體、飲食、社會環境等等。為了更好地瞭解可能引發癌症的原因,懷爾德建議研究人員尋找暴露的標誌,例如代謝產物或某些細胞中轉錄的 RNA 分子庫。

一個有希望的進展是,當一個人暴露於特定的環境風險(如菸草或紫外線)時,已發現某些腫瘤的基因組包含獨特的突變。“腫瘤開始揭示其自身起源的秘密,”懷爾德說。懷爾德花了三十年時間研究癌症。他說,在這段時間裡,“我認為從來沒有人問過我:‘我們有沒有找到預防方法?’ 總是問:‘我們有沒有找到治癒方法?’”

此外,懷爾德和其他人說,預防工作通常側重於個人應負責的生活方式改變,例如戒菸和健康飲食,而不是將責任推給公司或政府以保護人們免受致癌物侵害的監管變革。

預防呼籲
國際癌症研究機構的《2014 年世界癌症報告》指出,癌症發病率在發展中國家上升最快(見 S18 頁),並且一些最新的治療方法對於大多數人來說過於昂貴而無法獲得。該報告呼籲重新致力於預防,包括限制接觸環境致癌物的立法。“很明顯,你無法透過治療來擺脫癌症,”懷爾德說。

克拉普對此表示贊同。他指出了綠色化學的前景,即開發安全分子和技術來替代有害分子和技術。一個例子是用基於肥皂的“溼洗”代替使用全氯乙烯(國際癌症研究機構將其歸類為可能致癌物)的乾洗。克拉普還讚揚了歐盟的化學品法規 REACH,該法規將證明化學品安全性的責任放在公司身上,然後才能將其投放市場。“我們必須停止將這些致癌物質傾倒到經濟中,這樣人們一開始就不會得癌症,”他說。

中國已開始在空氣汙染方面採取行動。但對尾氣和工業排放的限制以及對汙染者的罰款尚未產生太大效果:政府監測的 74 個城市中,只有 3 個城市達到了空氣質量標準。目前,一些公民求助於在戶外戴口罩並在家中執行空氣過濾器——但這隻能到此為止。“要淨化空氣——這才是解決方案,”科恩說。“而不是讓人坐在家裡或戴著口罩四處走動。”

本文經許可轉載,最初於 2014 年 5 月 28 日首次發表

更多探索

1. Straif, K., Cohen, A. & Samet, J. (eds) Air Pollution and Cancer (IARC, 2013).

2. Doll, R. & Peto, R. J. Natl Cancer Inst.66, 1191–1308 (1981).

3. President's Cancer Panel Reducing environmental cancer risk (National Institutes of Health, 2010).

4. National Toxicology Program Report on Carcinogens: Twelfth Edition (HHS, 2011).

5. Vandenberg, L. N. Endocrine Rev.33, 378–455 (2012).

6. Prins, G. S. et al. Endocrinology155, 805–817 (2014).

7. Cohn, B. A., Terry, M. B., Plumb, M. & Cirillo, P. M. Breast Cancer Res. Treat.136, 267–275 (2012).

8. Cohn, B. A., Wolff, M. S., Cirillo, P. M. & Sholtz, R. I. Environ. Health Persp.115, 1406–1414 (2007).

9. Cohn, B. A., Cirillo, P. M. & Christianson, R. E. Arch. Environ. Occup. Health65, 127–134 (2010).

10. Guerrero-Bosagna, C. et al. Reprod. Toxicol.34, 694–707 (2012).

大眾科學雜誌第 311 卷第 1 期本文最初以“預防:危險的空氣”為標題發表於《大眾科學》雜誌第 311 卷第 1 期(),第 116 頁
doi:10.1038/scientificamerican0714-S16
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