【研究背景导读】

肺癌与皮肤癌是全球发病率和死亡率最高的恶性肿瘤之一。人类通过吸入、摄入或皮肤接触持续暴露于环境中的多环芳烃。已有充分证据表明，PAHs具有明确的致癌性，其中苯并[a]芘被列为I类致癌物，但其在真实复杂环境暴露情境下的系统毒理机制仍未完全阐明。近年来，网络毒理学与分子模拟技术的发展为解析环境致癌物的多靶点、多通路作用机制提供了新范式。然而，将宏观疾病负担与微观分子事件进行贯通分析的研究仍较为缺乏，尤其是针对不同PAH组分在不同靶器官中的毒性差异及其背后的核心分子网络，尚需系统探索。

【文章内容概要】

近日，东北农业大学动物医学学院范宏刚教授研究团队在Environmental Chemistry and Ecotoxicology期刊上发表题为“Exposure Risks of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons and Potential Targets and Mechanisms for Lung and Skin Cancer Induction: An Integrated Study Based on GBD 2021 and Computational Toxicology”的研究论文。该研究整合GBD 2021流行病学数据、网络毒理学、分子动力学模拟及动物实验，系统揭示了PAHs诱发肺癌与皮肤癌的全球疾病负担特征及分子机制。

研究首先发现，1990至2021年间，PAHs所致肺癌疾病负担呈显著上升趋势，尤以中国和西太平洋地区最为突出，且DALYs随年龄呈指数级增长，提示累积暴露效应与老年人群DNA修复能力下降密切相关。网络毒理学分析从多平台整合预测，识别出TP53、TNF、MMP9及INS为PAHs致癌网络的核心枢纽基因，GO与KEGG富集分析进一步揭示其功能集中于氧化应激、炎症反应、胞外基质重组及PI3K-Akt、MAPK等关键致癌通路。分子对接与分子动力学模拟证实，BaP、DBA与BbF与上述靶点均具有高亲和力稳定结合（最低结合能达-12.4 kcal/mol），且结合复合物在100 ns模拟时间内逐步趋于稳定。值得关注的是，不同PAH呈现化合物专属扰动模式：BaP与DBA富集于外源代谢与ECM组织通路，而BbF则显著富集于核糖体功能及AKT1/EGFR通路，并表现出对ESR1的高亲和力（-9.6 kcal/mol），提示其具有组织选择性内分泌干扰潜力。此外，肺癌网络偏向黏着斑与PI3K-AKT通路，而皮肤癌网络显著富集于酪氨酸激酶活性相关通路（如EGFR、SRC）。动物实验验证表明，BaP暴露可诱导小鼠肺组织明显病理损伤（肺泡壁破坏、红细胞渗出、炎性细胞浸润），并显著上调TNF-α、INSR、EGFR、KRAS及IL6等关键靶点的mRNA与蛋白水平，呈剂量依赖性。

该研究首次构建了从人群疾病模式到分子致病机制的贯通式分析框架，揭示了PAHs通过炎症与增殖通路协同驱动靶器官损伤的新机制，为高暴露人群的精准预防和干预靶点开发提供了重要理论依据。

图1：1990-2021年由空气污染/多环芳烃职业暴露诱导肺癌引起的人体残疾调整生命年（DALYs）的全球负担和时空变化。

图2：多环芳烃引起肺癌/皮肤癌的多途径机制图。

【原文链接】

Ding X, Hou Q, Lv D, et al. Exposure risks of polycyclic aromatic hydrocarbons and potential targets and mechanisms for lung and skin cancer induction: An integrated study based on GBD 2021 and computational toxicology[J]. Environmental Chemistry and Ecotoxicology, 2025.

【作者介绍】

通讯作者：     

范宏刚 教授

东北农业大学

范宏刚，东北农业大学教授，博士生导师，中国畜牧兽医学会兽医外科学分会副理事长兼秘书长，中国畜牧兽医学会小动物医学分会副理事长，国家重点研发专项课题主持人；黑龙江省高层次人才。近五年主编副主编和参编6部教材。在Journal of hazardous materials；Journal of agricultural and food chemistry；Environmental Chemistry and Ecotoxicology发表SCI论文100+篇。 

第一作者：  

丁渲攀 博士研究生   

东北农业大学动物医学学院

丁渲攀，东北农业大学动物医学学院博士研究生。主要研究方向为环境微生物与公共健康保护。第一或通讯作者在Environmental Chemistry and Ecotoxicology，Journal of agricultural and food chemistry，Microorganisms等期刊发表论文十余篇。

【期刊介绍】

Environmental Chemistry and Ecotoxicology (缩写ENCECO) 主要聚焦化学品在全球环境中的传输规律及其在生态系统中的毒性机制，生物体中的生物利用度和生物蓄积性，食物链中的生物放大，以及生态系统分析中的新技术和新方法、跨学科生态毒理学信息的处理方法等。期刊主要研究方向包括：环境化学、生态毒理学、环境修复、风险评估等。

期刊已被ESCI、Scopus、Ei Compendex、BIOSIS Previews、Biological Abstracts、CAS、DOAJ、GEOBASE等数据库收录。《2025年中国科学院文献情报中心期刊分区表》正式发布，Environmental Chemistry and Ecotoxicology 荣列大类：环境科学与生态学1区，Top期刊；小类：ENVIRONMENTAL SCIENCES 环境科学1区；TOXICOLOGY 毒理学1区。中国科学技术协会正式发布《科技期刊世界影响力指数（WJCI）报告》（2025版），Environmental Chemistry and Ecotoxicology 荣列TOP期刊。IF 2025 12.3，连续三年稳居JCR Environmental Sciences领域Top 10%，Toxicology Top 5 。

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