《Journal of Hazardous Materials》：Environmental benzophenone exposure promotes breast cancer cell metastasis via the Wnt/β-catenin pathway
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长期低剂量4-羟基苯并苯酮（4HBP）暴露促进三阴性乳腺癌MDA-MB-231细胞迁移侵袭和耐药性，通过激活Wnt/β-catenin信号通路介导其效应，并在小鼠肺转移模型中验证。
Jinlan Wei|Yanxia Hu|Chenxu Wang|Yu Deng|Liwei Chen|Fengzhen Cui|Yuanyuan Li|Xia Sheng
华中科技大学同济医学院公共卫生学院，武汉，中国
摘要
人类，尤其是女性，广泛接触苯酚类物质，这些物质是个人护理产品中的主要成分。然而，关于长期接触苯酚类物质对乳腺癌进展的影响知之甚少。在这项研究中，我们通过将三阴性乳腺癌细胞MDA-MB-231暴露于4-羟基苯酚（4HBP）的环境剂量下，建立了一个长期细胞培养模型。4HBP是苯酚类物质的主要代谢物。有趣的是，我们发现长期暴露于4HBP在体外几乎不会改变MDA-MB-231细胞的生长，但显著促进了其迁移、侵袭性和耐药性。转录组分析显示，4HBP强烈激活了MDA-MB-231细胞中的Wnt/β-连环蛋白信号通路。机制上，4HBP不仅上调了β-连环蛋白的mRNA和蛋白质表达，还增强了其蛋白质稳定性。敲除β-连环蛋白基因显著减弱了4HBP诱导的侵袭性表型。最后，在肺转移的小鼠模型中验证了4HBP诱导的转移潜能和Wnt/β-连环蛋白通路的激活。这些结果表明，环境中的苯酚类物质可能促进乳腺癌的转移，提醒已经患有原发性乳腺癌的人群注意这种暴露风险。
引言
乳腺癌（BCa）仍然是全球女性中最常诊断出的恶性肿瘤[1]。令人担忧的是，最初被归类为早期阶段的患者中有20-30%最终会进展为转移性疾病——这一阶段目前是无法治愈的，并且占乳腺癌相关死亡人数的绝大多数[2]。虽然遗传突变只能解释部分病例，但越来越多的证据表明，非遗传因素——特别是环境暴露——在疾病的发病和演变中起着重要作用[3][4]。其中，内分泌干扰化学物质（EDCs）已被确定为能够驱动癌变和肿瘤生长的关键因素[5][6][7][8]。然而，它们对乳腺癌转移的具体影响仍很大程度上尚未被探索，这是一个需要解决的关键空白。
苯酚类物质（BPs）被广泛用于个人护理产品和防晒霜中，以保护皮肤和头发免受紫外线辐射[9]。这种化合物的基本结构是由两个芳香环和一个羰基组成，由此衍生出了一系列衍生物，包括2,4-二羟基-BP（BP-1）和2-羟基-4-甲氧基-BP（BP-3）[10][11]。人类可以通过多种途径接触这些化合物：皮肤吸收、口服摄入甚至吸入[12][13]。一旦进入体内，BPs会迅速代谢为4-羟基苯酚（4HBP）[14]。在不同国家（如美国、捷克、伊朗和中国），女性体内4HBP的检测率高达83.8-100%，尿液中的浓度范围为0.15-7.96 ng/ml[15][16][17][18]。重要的是，BPs具有明确的内分泌干扰作用，可以直接与雌激素受体（ER）相互作用或调节负责雌激素合成的酶的活性[19][20][21]。然而，它们对乳腺癌进展的影响，特别是对不依赖于ER信号传导的晚期三阴性乳腺癌的影响，仍需进一步研究。
经典的Wnt信号通路包含一组在胚胎发育和成人组织稳态中起关键作用的蛋白质[22]。当Wnt配体与其受体结合时，β-连环蛋白可以逃避蛋白酶体的降解并转移到细胞核中，在那里它与细胞因子/淋巴细胞增强因子（TCF/LEF）共因子相互作用，调节Wnt靶基因（如LEF1、MYC、CD44和CCND1）的表达[23]。1982年，第一个Wnt基因在乳腺癌的小鼠模型中被鉴定并克隆为癌基因。此后，越来越多的证据表明，经典的Wnt/β-连环蛋白通路在包括乳腺癌在内的多种人类恶性肿瘤中发生异常激活，从而促进癌细胞的生长、增殖、侵袭和迁移，以及免疫逃逸和治疗抵抗[24]。值得注意的是，Wnt信号通路还通过直接激活上皮-间质转化（EMT）基因（如SNAI1、SNAI2、TWIST1和ZEB1）来促进乳腺癌的转移[25][26]。然而，这一关键的致癌通路是否也对外部环境化学物质作出反应并介导其致癌效应，目前尚不清楚。
为了研究环境中的苯酚类物质对晚期乳腺癌进展的长期影响，本研究采用了一种慢性、低剂量的体外培养模型，以模拟长期人类暴露情况。我们的研究发现，长期暴露于环境中的4HBP显著增强了三阴性乳腺癌（TNBC）MDA-MB-231细胞的转移能力，无论是在体外还是在肺转移的小鼠模型中。机制研究表明，4HBP的促转移效应至少部分是通过激活经典的Wnt/β-连环蛋白信号通路实现的。这些结果表明，长期接触苯酚类物质可能是乳腺癌转移的一个潜在风险因素。
4HBP加速MDA-MB-231细胞的迁移、侵袭性和耐药性
为了研究慢性苯酚类物质暴露对乳腺癌细胞的激素独立效应，MDA-MB-231细胞被暴露于4HBP 50代，以模拟长期暴露。考虑到人体血液中4HBP的中位浓度范围从未检测到到1.6 μg/L（大约0-8 nM）[27][28][29]，我们在体外模型中选择了5 nM的浓度。暴露后，4HBP处理的细胞（MDA-MB-231^4HBP）...
讨论
由于苯酚类物质在个人护理产品中的广泛使用以及女性经常使用这些产品，因此这一人群中苯酚类物质的暴露非常普遍[30]。这种性别偏向的暴露模式引发了人们对苯酚类物质生物安全性的担忧，尤其是它们对乳腺癌进展的潜在不良影响。一些体外细胞培养实验表明，某些苯酚类物质可以增强癌细胞的增殖和迁移，表明这些物质在癌症发展中起着重要作用...
实验设计
整个工作流程如图1所示。首先建立了长期暴露于4HBP的细胞模型，然后进行了增殖、迁移、侵袭性和耐药性的体外检测。随后通过RNA测序评估了Wnt/β-连环蛋白通路的激活情况，并通过靶向分子检测进行了验证。最后，肺转移小鼠模型证实了这些结果的体内相关性。
细胞系和动物
人类MDA-MB-231和MCF-7细胞系来自Servicebio（武汉，中国）。
伦理声明
作者贡献
JW完成了大部分实验并撰写了手稿。YH撰写了手稿并参与了实验。CW和YD参与了实验。LC进行了生物信息学分析。YL修订了手稿并监督了整个工作。XS构思了项目，监督了工作并撰写了手稿。
利益冲突
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资助
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Xia Sheng：撰写——初稿，监督，项目管理，资金获取。Yuanyuan Li：撰写——审阅与编辑，监督，项目管理。Fengzhen Cui：撰写——审阅与编辑，监督。Jinlan Wei：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，可视化，验证，项目管理，方法学，数据分析。Liwei Chen：可视化，软件开发，数据分析。Yu Deng：可视化，数据管理。Chenxu Wang：
利益冲突声明
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