三手烟 (THS) 是指残留在室内表面和灰尘中的烟草烟雾残留物。这种残留物在烟雾消散后很长时间内仍然存在，构成持续的暴露风险。非常重要的是，THS成分可能与环境污染物发生反应，形成更有毒的次级产物。 THS的有害成分有可能重新进入室内空气环境，导致人体通过吸入、摄入和皮肤接触持续接触THS。此外，THS 残留物对标准清洁技术具有顽固的抵抗力，带来了不易缓解的健康风险。2024年9月10日，南京大学附属鼓楼医院王频、邹晓平团队联合美国劳伦斯伯克利国家实验室杭渤、毛建华团队在中科院一区Top环境科学期刊Environment International (IF=10.3) 在线发表题为“Thirdhand smoke exposure promotes gastric tumor development in mouse and human”的研究论文，该研究表明三手烟（THS）暴露显著增加了自发性胃癌CC036小鼠模型的胃肿瘤发生率，并在其原代胃上皮细胞中诱导了细胞外基质（ECM）基因的过度表达。来自CC036小鼠的THS基因标签在人体胃癌中具有临床价值。此外，THS诱导了上皮-间质转化（EMT），为THS引发胃癌提供了潜在机制，并在THS处理的人体胃癌细胞系中增强了致癌特性。此项研究在体内和体外探讨了短期THS暴露对胃癌发展的影响。在CC036小鼠模型中，与对照组相比，接触THS后胃肿瘤的发病率显著增加，无肿瘤生存率下降。通过对来自CC036小鼠的原代胃上皮细胞进行RNA测序，发现THS暴露增加了与细胞外基质和细胞骨架蛋白结构相关基因的表达。此外，研究鉴定了CC036小鼠中THS暴露诱导的91个基因表达标签，并在人类胃癌患者中发现了预测预后的84个同源基因标签，其中SPP1和TRIB3被认为是潜在的靶标，表明THS可能促进胃癌的发生。在体外实验中，使用含有不同浓度THS的培养基处理人胃癌细胞系，结果显示其增殖、侵袭和迁移在特定暴露剂量范围内显著增加。此外，研究还发现THS暴露可以在转录本和蛋白质水平上激活上皮-间质转化（EMT）途径。综上所述，本研究首次探索了短期THS暴露与胃癌风险增加相关，EMT程序的激活可能是其潜在机制。对THS暴露相关癌症风险的深入了解将有助于制定烟草相关疾病的新预防和治疗策略，并为制定有关THS污染控制的政策提供科学依据，以更好地保护儿童等弱势群体。通过应用先进的分子技术、体外测定和体内动物模型，THS样本中目前已鉴定出了一百多种有毒物质，其中许多物质被国际癌症研究机构 (IARC) 认定为致癌物质，包括烟草特有亚硝胺（TSNA，如 NNK、NNN 和 NNA）、多环芳烃和苯。研究表明，即使在现实环境的低剂量暴露下，THS也会在各种人类细胞培养物中诱导DNA链断裂和氧化应激。美国劳伦斯伯克利国家实验室杭渤、毛建华教授团队一直致力于使用化学、分子、体外和动物模型系统来深入研究THS促肿瘤机制。团队既往研究表明，THS是癌症发展的危险因素。小鼠模型的体内实验表明，短期THS暴露会增加 A/J 小鼠的肺癌发病率。2023年团队使用复杂性状遗传（Collaborative Cross, CC）小鼠模型来研究宿主遗传学对于THS暴露相关的癌症风险的作用。研究发现，在测试的8种不同CC品系中，THS暴露后的肿瘤易感性存在显著差异。CC小鼠系统可以代表人类群体中的遗传异质性，使其成为研究基因与环境相互作用的理想模型系统，其中包括团队于2019年发现的国际首例自发性胃癌高发小鼠CC036。.吸烟是胃癌发展的重要行为危险因素。二手烟已有研究报道与幽门螺杆菌感染和胃癌风险增加相关，尤其是在不吸烟的女性中。本研究旨在进一步利用CC036自发胃癌小鼠模型以及体外人胃细胞系来阐明THS导致胃癌风险的具体途径和机制。我们的研究结果提供了对癌症病因学中基因与环境相互作用的重要见解，并有助于制定与THS 相关的吸烟法规。试验流程图（图源自Environment International ）本研究利用胃癌易感小鼠品系CC036，分析其在THS暴露后的胃癌发生率和无瘤生存期，结果显示，THS暴露显著促进了CC036小鼠胃癌的发生（p < 0.05）。实验从CC036小鼠中分离的原代胃上皮细胞置于不同浓度的THS环境中，并进行RNA测序，以鉴定可能参与THS促进胃癌发生的相关基因。研究首先鉴定出91个小鼠基因，这些基因在所有THS浓度下的表达均一致且显著变化，且高度富集于硫化合物结合、细胞外基质（ECM）结合和ECM结构结合蛋白相关通路，表明这些基因与ECM和细胞骨架蛋白的结构功能密切相关。作者通过鉴定与THS暴露相关的91个小鼠基因的84个人类直系同源基因，进一步探讨THS暴露对人类胃癌发生的潜在影响。对患者队列的Kaplan-Meier生存曲线分析显示，基因表达变化与THS暴露相关的患者组相比于其他患者组，预后显著较差。这一结果支持了THS暴露可改变基因表达，并可能导致更具侵袭性的胃癌表型的假设。该基因标签可以作为风险评估工具，有可能指导有针对性的监测，并为那些表现出THS暴露诱导基因表达模式的患者制定个性化治疗计划。THS诱导的差异表达基因（DEGs）与 CC036 小鼠中的细胞外基质（ECM）和细胞骨架发育的相关性及其在人类胃癌患者中的预后相关性（图源自Environment International ）鉴于RNA-seq结果表明，在THS暴露的CC036胃上皮细胞中，与细胞骨架、粘附和其他功能相关的基因功能富集，并考虑到THS暴露对细胞侵袭和迁移的显着影响，有理由推测THS暴露可能激活EMT途径，从而影响肿瘤细胞的恶性表型。在人类胃癌细胞中的实验证实，THS可以上调EMT信号通路的相关蛋白Twist1和snail1，促进人类胃癌细胞发生上皮间质转化（EMT），增强胃癌细胞的增殖和侵袭转移的能力。这提示了三手烟污染物可以促进EMT进而促进胃癌的发生发展。同时作者也发现三手烟污染促进胃癌发生发展的作用并不随着暴露剂量的增加而增加。这提示了即使较低水平的三手烟暴露，也有可能对胃癌的发生发展存在促进作用。THS暴露上调胃癌细胞株MGC803和AGS细胞中上皮-间质转化（EMT）标志物的表达（图源自Environment International ）南京大学附属鼓楼医院蒋成飞、陈凌雁，南京市妇幼保健院叶春萍教授为该研究成果的共一作者。南京大学附属鼓楼医院王频、邹晓平教授和美国劳伦斯伯克利国家实验室Bo Hang、Jian-Hua Mao教授为共同通讯作者。https://doi.org/10.1016/j.envint.2024.108986
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