《Toxics》：RETRACTED: El-Bahr et al. Biosynthesized Iron Oxide Nanoparticles from Petroselinum crispum Leaf Extract Mitigate Lead-Acetate-Induced Anemia in Male Albino Rats: Hematological, Biochemical and Histopathological Features. Toxics 2021, 9, 123
Sabry M. El-Bahr,
Amal M. Elbakery,
Nashwa El-Gazzar,
Aziza A. Amin,
Saad Al-Sultan,
Mohammed A. Alfattah,
Saad Shousha,
Sameer Alhojaily,
Mohammad Shathele and
Ahlam F. Hamouda
+ 1 author
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本篇研究论文深入探讨了环境污染物多环芳烃（PAHs）的衍生物3-羟基苯并[a]蒽（3-OH-B[a]A）在乳腺癌中的潜在作用。该研究以雌激素受体（ER）阳性乳腺癌细胞MCF-7为模型，通过系列细胞生物学实验证实，3-OH-B[a]A表现出显著的雌激素样效应，可促进细胞增殖、迁移并抑制凋亡。其潜在机制涉及对PI3K/AKT/c-Myc信号轴、上皮-间质转化（EMT）相关标志物（E-Cadherin, Vimentin）、基质金属蛋白酶（MMP2, MMP9）及抗凋亡蛋白Bcl-2的调节。该成果为评估环境内分泌干扰物在乳腺癌发生发展中的风险提供了关键的实验证据。
引言：环境污染物与乳腺癌风险
乳腺癌是全球女性中最常见的恶性肿瘤，其发生发展与长期暴露于环境污染物密切相关。多环芳烃（PAHs）是一类广泛存在于生活环境中的持久性有机污染物。流行病学研究表明，暴露于PAHs会增加患乳腺癌的风险。PAHs的衍生物通常比其母体化合物表现出更强的毒性或内分泌干扰活性，但关于其在乳腺癌细胞中的具体效应和机制研究仍有限。因此，本研究选取了具有潜在雌激素活性的PAH衍生物——3-羟基苯并[a]蒽（3-OH-B[a]A）作为目标化合物，旨在系统探究其对乳腺癌细胞恶性表型的影响及分子机制。
材料与方法
研究选用雌激素受体（ER）阳性人乳腺癌细胞系MCF-7作为体外模型。通过EdU染色、克隆形成实验评估细胞增殖能力；采用划痕愈合实验、Transwell侵袭实验分析细胞的迁移与侵袭能力；通过一步法TUNEL凋亡检测实验评估细胞凋亡情况。在机制探索层面，利用蛋白质印迹（Western Blot）技术检测了包括AKT、磷酸化AKT（p-AKT）、c-Myc、E-钙黏蛋白（E-Cadherin）、波形蛋白（Vimentin）、基质金属蛋白酶2（MMP2）、基质金属蛋白酶9（MMP9）、Bax和Bcl-2在内的多种关键信号蛋白的表达变化。所有实验均设置不同浓度的3-OH-B[a]A（0.4 μM和2 μM）以及雌激素17β-雌二醇（E2，0.5 nM和5 nM）作为阳性对照，以明确化合物的雌激素样效应。
结果：3-OH-B[a]A对乳腺癌细胞恶性表型的调控
1. 促增殖效应
实验结果显示，经0.4 μM和2 μM 3-OH-B[a]A处理72小时后，MCF-7细胞的EdU阳性细胞比例显著增加，表明DNA合成活跃，细胞增殖被促进。这一结果在长达15天的克隆形成实验中得到进一步验证，两个浓度的3-OH-B[a]A均能显著提高MCF-7细胞的集落形成率，其促克隆形成能力甚至超过了0.5 nM E2的效应。这证实了3-OH-B[a]A在体外具有明确的促乳腺癌细胞增殖作用。
2. 促迁移效应
划痕愈合实验表明，0.4 μM 3-OH-B[a]A处理能显著加速MCF-7细胞的迁移，在24、36和48小时均观察到迁移面积的显著增加，并在36小时达到峰值。然而，2 μM 3-OH-B[a]A处理组则未显示出显著的促迁移效应，提示其效应可能存在浓度依赖性。
3. 对侵袭与凋亡的影响
与迁移结果不同，Transwell侵袭实验表明，0.4 μM和2 μM 3-OH-B[a]A均未对MCF-7细胞的侵袭能力产生显著影响。在细胞凋亡方面，TUNEL检测发现，2 μM 3-OH-B[a]A处理可显著降低MCF-7细胞的凋亡比例，表现出抗凋亡效应；而0.4 μM处理组的凋亡水平与对照组相比无统计学差异。
4. 关键信号蛋白的表达调控
为阐明上述表型变化的分子基础，研究对多条信号通路的关键蛋白进行了检测：
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PI3K/AKT/c-Myc通路：0.4 μM 3-OH-B[a]A处理可显著上调总AKT蛋白和原癌基因c-Myc的表达，但同时下调了磷酸化AKT（p-AKT）的水平。2 μM处理则下调了c-Myc的表达。这表明3-OH-B[a]A可能通过上调c-Myc（而非经典的AKT磷酸化激活）来驱动细胞增殖。
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上皮-间质转化（EMT）与迁移相关蛋白：0.4 μM 3-OH-B[a]A能同时上调上皮标志物E-钙黏蛋白（E-Cadherin）和间质标志物波形蛋白（Vimentin）的表达。这种上皮与间质标记物的共表达，提示3-OH-B[a]A可能诱导细胞进入一种独特的、具有高迁移能力的“混合型”或“部分EMT”状态。
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细胞外基质降解相关蛋白：虽然未观察到侵袭表型的增强，但0.4 μM 3-OH-B[a]A显著上调了基质金属蛋白酶MMP2和MMP9的表达。这种分子水平变化与表型结果的差异，可能与MCF-7细胞本身侵袭能力较弱，或上调的E-Cadherin部分抵消了MMPs的促侵袭作用有关。
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凋亡调控蛋白：2 μM 3-OH-B[a]A处理可显著上调抗凋亡蛋白Bcl-2的表达，而对促凋亡蛋白Bax无显著影响。Bcl-2/Bax比值的升高，为3-OH-B[a]A在较高浓度下表现出的抗凋亡效应提供了分子解释。
讨论与结论
本研究系统证实了环境污染物PAHs的衍生物3-OH-B[a]A在体外具有显著的雌激素样活性。它能够以浓度依赖性的方式，促进ER阳性乳腺癌细胞MCF-7的增殖和迁移，并在较高浓度下抑制细胞凋亡。其作用机制复杂，涉及对PI3K/AKT/c-Myc增殖信号轴、EMT进程、细胞外基质降解酶以及凋亡调控蛋白的多重调节。
特别值得注意的是，3-OH-B[a]A诱导了E-Cadherin和Vimentin的共表达，这为理解环境污染物如何驱动肿瘤细胞获得转移前期的“可塑”表型提供了新视角。尽管本研究使用的浓度高于典型环境暴露水平，但它揭示了3-OH-B[a]A作为一种内分泌干扰物，一旦在体内累积或长期暴露，可能通过干扰雌激素信号网络，潜在促进乳腺癌发生发展的分子途径。
综上所述，本研究发现3-羟基苯并[a]蒽（3-OH-B[a]A）是一种具有生物活性的环境内分泌干扰物，能够模拟雌激素效应，通过调控多條信号通路促进乳腺癌细胞的恶性行为。这些结果为深入评估PAHs及其代谢物在激素依赖性癌症（如乳腺癌）中的环境健康风险提供了重要的实验依据和机制见解，强调了加强对环境中此类污染物监测与风险评估的必要性。未来研究需利用体内模型进一步验证这些发现，以全面认识其毒理学意义。
