生物通报道：瑞士哲人和医生Paracelsus说：“所有物质都是毒物，非毒物是不存在的，仅仅是量的多少左右了它们毒性的大小。”根据PeerJ最近发表的一项最新研究表明，即使氧气也可能发生上面所描述的情况。虽然氧气在人类生活中不可或缺，但氧代谢的某些方面可能会促发癌症。利用氧浓度与海拔高度呈反比的关系，研究人员发现，在海拔较高的地区肺癌发病率较低，这一趋势没有延伸至非呼吸道肿瘤，从而表明致癌物质是通过吸入而发生的。

在美国，肺癌引起27%的癌症死亡，每年夺去160,000人的生命[1]。虽然吸烟与高达90%的肺癌病例有关，但是这项新的研究表明，大气中的氧气可能在肺癌的发生发展过程中发挥作用。

氧气是高反应性的，即使在它在被我们细胞仔细和快速消耗的时候，它会引起活性氧物种（ROS）——可导致细胞损伤和突变。然而氧气组成整个大气的21%，海拔较高地区的低压会引起较少的吸入氧——这一影响众所周知会挫败高海拔地区的运动员。例如，在美国一些县之间，海拔差异可导致从加州因皮里尔县（-11 m）科罗拉多圣胡安县（3473 m）的氧水平减少34.9%。

为了探讨吸入氧是否可能是一种人类致癌物，宾夕法尼亚大学和加州大学的两名研究人员，比较了美国西部不同海拔县市之间的癌症发生率。他们发现，随着这些县市海拔高度的增加，肺癌的发病率逐渐降低。这种效果非常明显，海拔每上升1000米（3281英尺），每100,000人当中就减少7.23例病例，相当于平均大约13%的肺癌发病率。各种统计技术证明这种关联性并非偶然。

所观察到的关联性并不能证明氧气会导致肺癌。这项研究关注的是群体而不是个人，除了氧水平之外，还有许多变量与海拔有关。因此，研究人员进行了深入分析，以探讨潜在的混淆因素。他们的模型对重要风险和人口变量做出了解释，例如吸烟率和教育程度。这一关联在群体亚组、州和模型之间是一致的。

研究人员还评估了乳腺癌、结肠癌和前列腺癌：美国其余三大最常见癌症。海拔与这些非呼吸道癌症之间的关联性很弱或者没有，从而支持吸入性风险因素的假设。此外，海拔相关的环境因素，，例如日晒和细颗粒物（污染的一个衡量），与海拔本身相比，会产生非常差的肺癌发病率预测。

过去两项流行病报告——将海拔作为一个混杂因素，提出海拔依赖性氧变化是高海拔地区较低癌症死亡率的原因[1, 2]。不同于之前这两项研究，当前这项研究特别注重评估海拔的影响，并得益于最近越来越多的高质量县级数据。总的来说，这项研究依赖于超过30个变量，有足够的覆盖率和精确度，能够包括约250个美国西部县。利用高分辨率的人口普查数据，研究人员计算出可反映每个县内人口分散的海拔值，从而更准确地估算每个县人口的大气暴露。所有的资源是公用的，从而强调了开放数据对于未来科学发现的重要性。

作者希望有更多的研究人员将他们的注意力集中在“氧气在人类致癌作用中所扮演的角色”。对不同地区和个人层次数据集的分析，将带来进一步的流行病学证据。最终，完全控制的、实验性的、利用癌变模型的研究，将是理解这一现象的关键所在。

如果未来的分析确定氧气可驱动肿瘤发生，那么其医学意义是非常大的。但是，基于这一发现，作者并不推荐个人进行迁徙，但是确定一个通用的主要危险因素，可能会为肺癌的病因提供新的见解。根据这些见解，可能会产生更好的治疗和预防措施。

（生物通：王英）

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生物通推荐原文摘要：
Lung cancer incidence decreases with elevation: evidence for oxygen as an inhaled carcinogen
Abstract: The level of atmospheric oxygen, a driver of free radical damage and tumorigenesis, decreases sharply with rising elevation. To understand whether ambient oxygen plays a role in human carcinogenesis, we characterized age-adjusted cancer incidence (compiled by the National Cancer Institute from 2005 to 2009) across counties of the elevation-varying Western United States and compared trends displayed by respiratory cancer (lung) and non-respiratory cancers (breast, colorectal, and prostate). To adjust for important demographic and cancer-risk factors, 8–12 covariates were considered for each cancer. We produced regression models that captured known risks. Models demonstrated that elevation is strongly, negatively associated with lung cancer incidence (p < 10−16), but not with the incidence of non-respiratory cancers. For every 1,000 m rise in elevation, lung cancer incidence decreased by 7.23 99% CI [5.18–9.29] cases per 100,000 individuals, equivalent to 12.7% of the mean incidence, 56.8. As a predictor of lung cancer incidence, elevation was second only to smoking prevalence in terms of significance and effect size. Furthermore, no evidence of ecological fallacy or of confounding arising from evaluated factors was detected: the lung cancer association was robust to varying regression models, county stratification, and population subgrouping; additionally seven environmental correlates of elevation, such as exposure to sunlight and fine particulate matter, could not capture the association. Overall, our findings suggest the presence of an inhaled carcinogen inherently and inversely tied to elevation, offering epidemiological support for oxygen-driven tumorigenesis. Finally, highlighting the need to consider elevation in studies of lung cancer, we demonstrated that previously reported inverse lung cancer associations with radon and UVB became insignificant after accounting for elevation.

文中引用文献：
[1] Siegel R, Ma J, Zou Z, Jemal A (2014) Cancer statistics, 2014. CA: A Cancer Journal for Clinicians. DOI: 10.3322/caac.21208

[2] Weinberg CR, Brown KG, Hoel DG (1987) Altitude, radiation, and mortality from cancer and heart disease. Radiation Research. DOI: 10.2307/3577265

[3] Van Pelt WR (2003) Epidemiological associations among lung cancer, radon exposure and elevation above sea level. Health Physics. pubmed:13678279