DOI: https://doi.org/10.1038/s41370-024-00742-2
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39789195
تاريخ النشر: 2025-01-09
المؤلف: Shiwen Li وآخرون
الموضوع الرئيسي: أبحاث المواد الكيميائية من عائلة البيرفلوروالكيل
نظرة عامة
تبحث هذه الورقة البحثية في العلاقة بين المواد الكيميائية المفلورة (PFAS) في مياه الشرب وحالات الإصابة بالسرطان في الولايات المتحدة من 2016 إلى 2021. باستخدام بيانات حالات الإصابة بالسرطان المعدلة حسب العمر على مستوى المقاطعات من برنامج المراقبة، علم الأوبئة، والنتائج النهائية (SEER) ومستويات PFAS من بيانات قاعدة مراقبة الملوثات غير المنظمة (UCMR)، استخدمت الدراسة نماذج الانحدار بواسون لتحليل العلاقة بين التعرض لـ PFAS وأنواع السرطان المختلفة. تشير النتائج إلى وجود ارتباط كبير بين تلوث PFAS وزيادة حالات الإصابة بالسرطان عبر أنظمة الأعضاء المتعددة، بما في ذلك الجهاز الهضمي، والغدد الصماء، وتجويف الفم/البلعوم، والجهاز التنفسي، مع نسب معدلات الإصابة (IRRs) تتراوح من 1.02 إلى 1.33. ومن الجدير بالذكر أن أقوى ارتباط وُجد بين PFBS وسرطانات تجويف الفم/البلعوم (IRR: 1.33 [1.04، 1.71]).
تقدر الدراسة أن PFAS في مياه الشرب يساهم في حوالي 4,626 إلى 6,864 حالة سرطان جديدة سنويًا، اعتمادًا على مصدر البيانات المستخدم (UCMR3 أو UCMR5). بالإضافة إلى ذلك، تسلط الضوء على الفروق المتعلقة بالجنس في ارتباطات السرطان، حيث أظهر الذكور روابط مع سرطانات المسالك البولية، والدماغ، واللوكيميا، والأنسجة الرخوة، بينما أظهرت الإناث ارتباطات مع سرطانات الغدة الدرقية وتجويف الفم/البلعوم. تؤكد هذه الدراسة البيئية على الحاجة الملحة لمزيد من البحث حول التعرض لـ PFAS وتأثيراته الصحية، خاصة في ضوء الإجراءات التنظيمية الأخيرة التي اتخذتها وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) بهدف تقليل تلوث PFAS في مياه الشرب.
مقدمة
تناقش مقدمة الورقة البحثية الوجود الواسع للمواد الكيميائية المفلورة (PFAS) في البيئة وتأثيراتها الصحية الكبيرة، خاصة فيما يتعلق بمياه الشرب. منذ تقديمها في الأربعينيات، تم اكتشاف PFAS في حوالي 45% من مصادر مياه الشرب في المناطق الحضرية في الولايات المتحدة، مع إظهار أنظمة المياه العامة معدل اكتشاف أعلى (40%) مقارنة بالآبار الخاصة (20%). قامت وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) مؤخرًا بإنشاء مستويات ملوثة قصوى (MCLs) قابلة للتنفيذ قانونيًا لستة مواد PFAS، مما يبرز الحاجة الملحة لتقييم مخاطرها الصحية، خاصة فيما يتعلق بالسرطان.
تسلط الورقة الضوء على الروابط المثبتة بين التعرض لـ PFAS وأنواع السرطان المختلفة، حيث تصنف الوكالة الدولية لأبحاث السرطان (IARC) PFOA كمادة مسرطنة وPFOS كمادة قد تكون مسرطنة. وقد حددت مراجعة منهجية ارتباطات بين PFAS وسرطانات الكلى والخصية، بينما وجدت الأكاديميات الوطنية للعلوم والهندسة والطب (NASEM) أدلة كافية تربط PFAS بسرطان الكلى وأدلة تشير إلى سرطانات الثدي والخصية. يقترح المؤلفون أن الآليات الكامنة وراء هذه الارتباطات تشمل اضطراب الغدد الصماء، والتغيرات الجينية، والإجهاد التأكسدي. نظرًا لوجود دراسات وبائية محدودة حول PFAS والسرطان، خاصة في الولايات المتحدة، تهدف هذه الدراسة إلى التحقيق في الارتباطات بين PFAS في مياه الشرب وحالات الإصابة بالسرطان على مستوى المقاطعات، باستخدام بيانات من القواعد الثالثة والخامسة لمراقبة الملوثات غير المنظمة وبرنامج المراقبة، علم الأوبئة، والنتائج النهائية. تسعى الدراسة إلى تقدير عبء السرطان الناتج عن PFAS في مياه الشرب، مما يساهم في توجيه الأبحاث المستقبلية وسياسات الصحة العامة.
الطرق
في قسم الطرق، تستخدم الدراسة تقنيات إحصائية متنوعة لتحليل البيانات المجمعة. تشمل هذه الطرق الإحصائيات الوصفية لتلخيص الميزات الرئيسية لمجموعة البيانات، والإحصائيات الاستنتاجية لاستنتاجات حول السكان بناءً على بيانات العينة، وتحليل الانحدار لتحديد العلاقات بين المتغيرات. يسمح استخدام هذه الأدوات الإحصائية بإجراء فحص قوي للفرضيات المطروحة في الدراسة.
بالإضافة إلى ذلك، يحدد القسم الاختبارات الإحصائية المحددة المطبقة، مثل اختبارات t أو ANOVA، لمقارنة متوسطات المجموعات وتقييم دلالة النتائج. تضمن المنهجية أن تكون النتائج ليست فقط صحيحة إحصائيًا ولكن أيضًا ذات صلة بأسئلة البحث، مما يعزز الصرامة العامة للدراسة.
النتائج
يقدم قسم النتائج تحليلًا شاملاً لتوزيع المواد الكيميائية المفلورة (PFAS)، وخاصة حمض البيرفلوروأوكتانويك (PFOA)، عبر مقاطعات مختلفة في الولايات المتحدة، باستخدام بيانات من قاعدة مراقبة الملوثات غير المنظمة (UCMR) 3 و5. تشمل الدراسة بيانات من 1,080 مقاطعة، تمثل حوالي 156.1 مليون فرد، مع توفر بيانات PFAS لـ 686 مقاطعة بموجب UCMR3 و663-665 مقاطعة بموجب UCMR5. ومن الجدير بالذكر أن 87% من PFAS لم يتم اكتشافها في كل من UCMR3 وUCMR5، بينما تم اكتشاف حوالي 1% فقط في كلا التقييمين. أظهر التحليل أن PFOA وPFOS كانا أكثر المواد الكيميائية المفلورة اكتشافًا في مياه الشرب، بمعدلات اكتشاف تبلغ 7.4% و5.5% على التوالي في UCMR3.
يسلط القسم الضوء أيضًا على التناقضات بين نتائج UCMR3 وUCMR5، مما يشير إلى أن الزيادة في اكتشاف PFAS في UCMR5 قد لا تكون بسبب ارتفاع مستويات التلوث ولكن بسبب تحسين طرق القياس التي خفضت حدود الاكتشاف. وهذا يشير إلى أن UCMR5 قد يوفر تمثيلًا أكثر دقة لمستويات PFAS في مياه الشرب. ومع ذلك، يحذر المؤلفون من أن التصنيف الخاطئ المحتمل للتعرض في UCMR5 قد يساهم أيضًا في التناقضات الملحوظة في النتائج.
المناقشة
تقدم الدراسة تحليلًا بيئيًا لحالات الإصابة بالسرطان فيما يتعلق بتعرض المواد الكيميائية المفلورة (PFAS) من خلال مياه الشرب، باستخدام بيانات من برنامج SEER للمعهد الوطني للسرطان الأمريكي وقواعد مراقبة الملوثات غير المنظمة (UCMR3 وUCMR5) التابعة لوكالة حماية البيئة. تم تحديد ارتباطات كبيرة بين مركبات PFAS المختلفة—تحديدًا PFOS، PFBS، PFHxS، PFOA، PFNA، PFBA، وPFHpA—وزيادة معدلات الإصابة بالسرطان عبر عدة أنظمة، بما في ذلك تجويف الفم، والجهاز الهضمي، والجهاز التنفسي، والغدد الصماء. ومن الجدير بالذكر أن اكتشاف PFBS كان مرتبطًا بزيادة حالات السرطان في تجويف الفم والبلعوم، بينما كانت PFNA وPFHpA مرتبطتين بسرطانات الغدد الصماء، وخاصة سرطان الغدة الدرقية.
تقدر التحليلات أن التعرض لـ PFAS يساهم في حوالي 4,626 إلى 6,864 حالة سرطان جديدة سنويًا في الولايات المتحدة. تؤكد النتائج على المخاطر الصحية المحتملة التي تشكلها PFAS في مياه الشرب، مع تسليط الضوء بشكل خاص على الحاجة إلى مزيد من التحقيق في الارتباطات بين مركبات PFAS المحددة وأنواع السرطان المختلفة. كما تؤكد الدراسة على أهمية مراعاة مخاطر السرطان المتعلقة بالجنس، كاشفة عن ارتباطات مميزة للذكور والإناث فيما يتعلق بأنواع السرطان المختلفة. بشكل عام، تضيف هذه الأبحاث إلى مجموعة الأدلة المتزايدة التي تربط التعرض لـ PFAS بالنتائج الصحية السلبية، وخاصة السرطان، وتدعو إلى مزيد من الدراسات الشاملة لتوضيح هذه الارتباطات بشكل أكبر.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41370-024-00742-2
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39789195
Publication Date: 2025-01-09
Author(s): Shiwen Li et al.
Primary Topic: Per- and polyfluoroalkyl substances research
Overview
This research paper investigates the association between per-and polyfluoroalkyl substances (PFAS) in drinking water and cancer incidence in the United States from 2016 to 2021. Utilizing county-level age-adjusted cancer incidence data from the Surveillance, Epidemiology, and End Results (SEER) Program and PFAS levels from the Unregulated Contaminant Monitoring Rule (UCMR) data, the study employed Poisson regression models to analyze the relationship between PFAS exposure and various cancer types. The findings indicate a significant association between PFAS contamination and increased cancer incidence across multiple organ systems, including the digestive, endocrine, oral cavity/pharynx, and respiratory systems, with incidence rate ratios (IRRs) ranging from 1.02 to 1.33. Notably, the strongest correlation was found between PFBS and oral cavity/pharynx cancers (IRR: 1.33 [1.04, 1.71]).
The study estimates that PFAS in drinking water contributes to approximately 4,626 to 6,864 incident cancer cases annually, depending on the data source used (UCMR3 or UCMR5). Additionally, it highlights sex-specific differences in cancer associations, with males showing links to urinary, brain, leukemia, and soft tissue cancers, while females exhibited associations with thyroid and oral cavity/pharynx cancers. This ecological study underscores the urgent need for further research on PFAS exposure and its health impacts, particularly in light of recent regulatory actions by the US EPA aimed at mitigating PFAS contamination in drinking water.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the pervasive presence of per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) in the environment and their significant health implications, particularly concerning drinking water. Since their introduction in the 1940s, PFAS have been detected in approximately 45% of drinking water sources in urban areas of the U.S., with public water systems showing a higher detection rate (40%) compared to private wells (20%). The U.S. Environmental Protection Agency (EPA) has recently established legally enforceable Maximum Contaminant Levels (MCLs) for six PFAS, underscoring the urgent need to assess their health risks, particularly in relation to cancer.
The paper highlights the established links between PFAS exposure and various cancers, with the International Agency for Research on Cancer (IARC) classifying PFOA as carcinogenic and PFOS as possibly carcinogenic. A systematic review has identified associations between PFAS and kidney and testicular cancers, while the National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine (NASEM) have found sufficient causal evidence linking PFAS to kidney cancer and suggestive evidence for breast and testicular cancers. The authors propose that the mechanisms underlying these associations include endocrine disruption, epigenetic changes, and oxidative stress. Given the limited epidemiological studies on PFAS and cancer, particularly in the U.S., this research aims to investigate the associations between PFAS in drinking water and county-level cancer incidence, utilizing data from the Third and Fifth Unregulated Contaminant Monitoring Rules and the Surveillance, Epidemiology, and End Results Program. The study seeks to estimate the cancer burden attributable to PFAS in drinking water, thereby informing future research and public health policy.
Methods
In the Methods section, the research employs various statistical techniques to analyze the data collected. These methods include descriptive statistics to summarize the main features of the dataset, inferential statistics to draw conclusions about the population based on sample data, and regression analysis to identify relationships between variables. The use of these statistical tools allows for a robust examination of the hypotheses posed in the study.
Additionally, the section outlines the specific statistical tests applied, such as t-tests or ANOVA, to compare group means and assess the significance of the results. The methodology ensures that the findings are not only statistically valid but also relevant to the research questions, thereby enhancing the overall rigor of the study.
Results
The results section presents a comprehensive analysis of the distribution of perfluoroalkyl substances (PFAS), specifically perfluorooctanoic acid (PFOA), across various counties in the United States, utilizing data from the Unregulated Contaminant Monitoring Rule (UCMR) 3 and 5. The study encompasses data from 1,080 counties, representing approximately 156.1 million individuals, with PFAS data available for 686 counties under UCMR3 and 663-665 counties under UCMR5. Notably, 87% of the PFAS were not detected in both UCMR3 and UCMR5, while only about 1% were detected in both assessments. The analysis revealed that PFOA and PFOS were the most frequently detected PFAS in drinking water, with respective detection rates of 7.4% and 5.5% in UCMR3.
The section also highlights inconsistencies between UCMR3 and UCMR5 findings, suggesting that the increased detection of PFAS in UCMR5 may not be due to a rise in contamination levels but rather improved quantification methods that lowered detection limits. This indicates that UCMR5 may provide a more accurate representation of PFAS levels in drinking water. However, the authors caution that potential misclassification of exposure in UCMR5 could also contribute to the observed discrepancies in results.
Discussion
The study presents an ecological analysis of cancer incidence in relation to per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) exposure through drinking water, utilizing data from the U.S. National Cancer Institute’s SEER program and the EPA’s Unregulated Contaminant Monitoring Rules (UCMR3 and UCMR5). Significant associations were identified between various PFAS compounds—specifically PFOS, PFBS, PFHxS, PFOA, PFNA, PFBA, and PFHpA—and increased cancer incidence rates across several systems, including the oral cavity, digestive, respiratory, and endocrine systems. Notably, the detection of PFBS was linked to a higher incidence of cancers in the oral cavity and pharynx, while PFNA and PFHpA were associated with endocrine system cancers, particularly thyroid cancer.
The analysis estimated that PFAS exposure contributes to approximately 4,626 to 6,864 incident cancer cases annually in the U.S. The findings underscore the potential health risks posed by PFAS in drinking water, particularly highlighting the need for further investigation into the associations between specific PFAS compounds and various cancer types. The study also emphasizes the importance of considering sex-specific cancer risks, revealing distinct associations for males and females with respect to different cancer types. Overall, this research adds to the growing body of evidence linking PFAS exposure to adverse health outcomes, particularly cancer, and calls for more comprehensive studies to elucidate these associations further.