最近一项基于表观基因组分析的电子生物医学研究探讨了空气污染与结直肠癌(CRC)风险之间的关系。
空气污染在结直肠癌风险中的作用
结直肠癌是世界范围内最常见的癌症类型之一，其病因与多种生活方式和环境因素有关。在环境因素的背景下，环境空气污染尤为重要，因为它可能通过影响炎症系统导致癌症的发展。
颗粒物质(PM)与结直肠癌风险、胃肠道和肝癌发病率以及死亡率之间存在显著关联。因此，了解PM影响CRC发病率的机制势在必行。PM与其他空气污染物(如氮氧化物)对CRC发病率的协同效应也需要进一步研究。
新兴的全表观基因组关联研究(EWAS)强调，暴露于空气污染会导致表观遗传标记的改变，特别是DNA甲基化(DNAm)。这种改变会引起炎症，从而增加疾病发展和进展的风险。
反映异常dna的胞嘧啶-磷酸-鸟嘌呤(CpG)二核苷酸中5-甲基胞嘧啶的形成已被确定为结直肠癌癌变的重要表观遗传机制。考虑到这一发现，了解空气污染在与结直肠癌发病机制相关的dna改变中的作用至关重要。
孟德尔随机化(MR)分析是识别因果干扰的有力工具。它使用基因变异作为与空气污染相关的脱氧核糖核酸暴露的代用物，以确定致病因素。这种方法的一个主要优点是最大限度地减少反向因果关系和混杂因素。
一个关于这项研究
目前的前瞻性队列研究评估了个体和综合环境空气污染暴露与结直肠癌风险和总体死亡率之间的关系。它还评估了与空气污染相关的dna和基因-环境相互作用相关的病理效应。
使用英国生物银行(UKB)队列的相关样本评估空气污染物(包括PM10、PM2.5和氮氧化物(NOx和NO2))与结直肠癌发病率和生存率之间的关系。基因型和表型健康相关数据均来自UKB。
通过两样本表观遗传MR甲基化定量性状位点(mQTL)分析，确定了空气污染相关DNAm的潜在机制。通过基因-环境相互作用和基因共定位分析来阐明空气污染物对结直肠癌表现的潜在致癌作用。
研究结果
共有428,632名来自UKB的参与者被纳入研究，其中2,401人被诊断患有CRC，符合当前研究的条件。在这些个体中，533例全因死亡和767例新诊断的结直肠癌病例被确定。为了确定结直肠癌患者的全因死亡率，考虑了先前诊断为结直肠癌的患者。
与以往的研究一致，本研究也表明PM2.5暴露与CRC风险升高呈正相关。新开发的空气污染物暴露评分(APES)表明，暴露于各种空气污染物，无论是单独的还是共同的，都会以剂量反应的方式降低CRC的总体存活率。
空气污染的有害预后影响在男性、吸烟者和体育活动不足的人群中更为普遍，尽管在统计上并不显著。因此，改变某些生活方式因素可以降低结直肠癌的风险。
空气污染与结直肠癌发病率/生存率之间存在显著关联。DNA甲基化发生在介导空气污染对结直肠癌不利影响的跨膜BAX抑制剂基序- 1蛋白(TMBIM1)/突发性非运动障碍(PNKD)、CX-C基序趋化因子受体5 (CXCR5)和跨膜蛋白110 (TMEM110)蛋白编码基因中。实验结果强烈表明，空气污染暴露对结直肠癌的发展和预后有总体不利影响。
空气污染通过全身性炎症途径介导结直肠癌的发展，这与信使核糖核酸(mRNA)和干扰素-γ (IFN-γ)、白细胞介素产生和血液促炎活性的增加有关。
基因-环境相互作用分析表明，PM2.5暴露会影响TMBIM1/PNKD基因的CpG位点rs876961，从而影响结直肠癌的生存。长期暴露于PM2.5也与c反应蛋白水平升高和系统性炎症状态的诱导有关。
pm2.5相关的CpG位点cg16235962与CXCR5基因相关，该基因编码微环境中一种重要的炎症因子。pm2.5相关的CpG位点cg16947394与TMBIM1基因相关，而PNKD和TMBIM1内含子中rs992157的存在与CRC的进展和易感性显著相关。
结论
本研究证实了环境空气污染对结直肠癌风险和生存的不利影响，以及TMBIM1/PNKD、CXCR5和TMEM110表观遗传改变对结直肠癌发病机制的影响。未来的研究需要阐明表观遗传改变导致结直肠癌发展的潜在机制。值得注意的是，目前的研究确定了一些可改变的因素，如体育活动、吸烟和空气污染，可以帮助预防结直肠癌。
