乳房X光密度。乳腺密度与乳腺癌风险的潜在机制：基于流行病学证据的假设
1和1丽莎·马丁
1加拿大多伦多大学大道安大略省癌症研究所坎贝尔家庭乳腺癌研究所M5G 2M9
诺曼·F·博伊德
1加拿大多伦多大学大道安大略省癌症研究所坎贝尔家庭乳腺癌研究所M5G 2M9
1加拿大多伦多大学大道安大略省癌症研究所坎贝尔家庭乳腺癌研究所M5G 2M9
通讯作者。 摘要
现在有大量证据表明，乳房X光密度是乳腺癌的一个独立风险因素，与该疾病的较大相对和可归因风险相关。乳腺密度的流行病学，包括年龄、胎次和更年期的影响，与乳腺癌易感性的标志物一致，其方式类似于Pike模型所描述的“乳腺组织年龄”的概念。乳腺摄影密度反映了乳房组织成分的变化。它与胶原蛋白、上皮细胞和非上皮细胞呈正相关，与脂肪呈负相关。乳房X光密度受一些激素和生长因子以及一些激素干预的影响。它还与尿液中的诱变剂水平有关。双胞胎研究表明，乳房X光密度的大多数变化是由遗传因素引起的。我们根据这些观察结果提出的假设假设，细胞增殖（有丝分裂）和诱变剂（诱变）对增殖细胞的遗传损伤的联合作用可能是乳腺癌风险增加的基础，而乳腺癌风险的增加与广泛的乳房X线密度有关。很明显，需要更好地了解这些过程中涉及的特定因素，以及几种乳腺组织成分对密度的作用。特别是，确定导致百分比密度（及其生物功能）大部分差异的基因，有可能提供对乳腺生物学的见解，并可能确定乳腺癌预防策略的潜在目标。
介绍
遵循Wolfe的原始研究[1,2]现在，乳腺X光片中乳腺区域被放射密度高的乳腺组织（乳腺X光密度）占据的比例被认为是乳腺癌的一个重要危险因素，乳腺癌可能占乳腺癌的很大一部分[三,4]（请参阅本系列中Vachon和同事的评论[5]). 在本文中，我们回顾了已知的乳房X光密度病因，并概述了其与乳腺癌风险相关的假设。
我们在下面描述了乳房X光密度是乳腺癌易感性的标志的证据，并且我们回顾了已知的放射学致密乳腺组织的组织学，以及其他乳腺癌风险因素的影响。我们描述了激素、生长因子和诱变剂与乳腺密度的关系，以及乳腺密度受遗传变异影响的证据。
我们认为，累积暴露于乳房X射线照相密度可能是乳腺癌发病率的一个重要决定因素，与乳房X射线摄影密度相关的乳腺癌风险可以通过有丝分裂原和诱变剂的联合作用来解释，有丝分裂素影响乳腺细胞增殖和细胞群大小，这会影响这些细胞受到遗传损伤的可能性。图面板a和面板b分别提供了对这些假设的各个方面的示意性概述和更详细的描述，这些假设将在接下来的章节中进行检查。然而，在其中许多领域，现有的证据并不完整。此外，所有关于乳房X光密度病因的研究都受到了当前测量密度方法的局限性的限制（参见Yaffe及其同事在本系列中的评论[5]).
假设。（a）示意图概要。我们假设，诱变剂（突变）对增殖细胞造成的细胞增殖（有丝分裂）和遗传损伤的联合作用可能是乳腺癌风险增加的基础，而乳腺癌风险的增加与广泛的乳房X射线照相密度有关。有丝分裂和突变是相关的过程。细胞增殖增加了对突变的敏感性，但也增加了脂质过氧化，这反过来会增加细胞增殖（见正文）。（b）生物学假说。导致乳房X光密度变化的组织成分（上皮细胞、基质细胞、胶原蛋白和脂肪）在几个方面相互关联。基质成纤维细胞产生胶原蛋白，其中一些是分化为脂肪细胞的前脂肪细胞。基质细胞和上皮细胞通过旁分泌生长因子相互影响，这两种细胞类型都受到内分泌刺激细胞增殖（有丝分裂）的影响。诱变剂（突变）对基质细胞或上皮细胞造成的遗传损伤可能引发致癌（见正文）。
最终，通过对乳腺生物学的进一步了解，将阐明与乳房X光密度相关的乳腺癌风险（参见本系列中Tisty及其同事的综述[5]). 然而，正如流行病学方法已确定乳房X光密度是乳腺癌的一个重要风险因素，乳腺癌的生物学可能在疾病的病因中发挥重要作用一样，流行病学方法可能能够提出导致风险的潜在途径和机制。
累积暴露于乳房X光密度和乳腺癌发病率
乳房X光密度的平均百分比随着年龄的增长而下降（图)而乳腺癌发病率随年龄增长而增加（图[左]）。然而，这一明显的悖论可以通过参考派克及其同事提出的乳腺癌发病率模型来解决[6]. 该模型基于这样一个概念，即乳腺组织的“老化”或“暴露”率，而不是按时间顺序的年龄，是描述乳腺癌特定年龄发病率的相关指标（图[右]）。乳腺组织老化被认为与乳腺上皮细胞或干细胞的有丝分裂活性及其对遗传损伤的敏感性密切相关。根据模型，如图所示（右），乳房组织老化的速度在月经初潮时最快，随着怀孕而减慢，在围产期进一步减慢，绝经后最少。为这些参数拟合数值后，Pike和同事[6]显示了乳腺组织老化的累积暴露量，由图中曲线下的面积给出（右），描述了美国乳腺癌的年龄发病曲线，也如图所示（左）。因此，累积暴露于乳腺组织老化和特定年龄乳腺癌的发病率均随年龄增加而增加，但增长速度随年龄而减缓，尤其是绝经后。
年龄、乳房X线密度和乳腺癌发病率。（a）根据1至8年后患乳腺癌（病例）或未患乳腺癌的患者（对照组），三个乳房X光检查项目中女性的基线乳房X光密度百分比。基线乳房X光检查的平均百分比密度随着入组年龄的增加而下降，无论是最终患上乳腺癌的女性还是没有患病的女性。在所有年龄段，乳腺癌患者的百分比密度都较高。博伊德和同事的数据[4]。（b）左边是乳腺癌年龄别发病率的对数图。改编自派克和同事[6]。右边是Pike乳腺组织老化模型。”b'表示首次足月妊娠（FFTP）相关风险增加一倍。见派克和同事[6]。LMP，末次月经。
乳房X光密度与“乳房组织年龄”的许多特征相同，并受类似因素的影响。风险因素与乳房X光密度之间的关系的详细描述可以在其他地方找到[7-9]. 尤其是体型与乳房X光密度呈强烈的负相关，是乳腺癌的危险因素，与乳房X射线密度无关[10]. 我们在这里关注乳房X光密度与年龄、胎次和更年期的关系，Pike模型中的变量也与乳房一个或多个组织学特征的变化有关[11].
除了上述年龄的影响外，在假释妇女和活产较多的妇女中，乳房X光密度范围较小（图). 在这些数据中，每次妊娠与平均2%的密度差异有关[4]. 绝经后妇女的乳房X线密度一直低于绝经前妇女，一项关于绝经对乳房X线密度影响的纵向研究[12]表明在更年期期间，百分比密度平均降低了约8%。
胎次和乳房X光密度。根据活产婴儿数计算的乳腺X射线照相密度百分比的最小二乘平均数，并根据年龄、体重指数、初潮年龄、初生年龄、绝经状态、绝经年龄、绝经期激素治疗的既往使用情况（曾经/从未）和一级亲属的乳腺癌（0、1、2+）进行调整。条的高度是密度百分比的最小二乘平均值，误差条的一半宽度表示标准误差。博伊德和同事的数据[4]。
乳腺癌的所有危险因素最终都必须通过对乳腺的影响而发挥影响。这些发现表明，至少对一些风险因素而言，这种影响包括对乳腺细胞数量和胶原蛋白数量的影响，这反映在乳房X光密度的差异中，并可能调节该因素对乳腺癌风险的影响（见下文“乳腺组织学和放射学特征”）。派克模型中的乳腺组织年龄概念与激素对乳腺细胞动力学和遗传损伤累积的影响有关。正如我们在下面讨论的，乳房X光密度可能反映了乳腺细胞分裂刺激的累积暴露，这些刺激使乳腺细胞容易受到诱变剂的遗传损伤。
除了图中所示的横截面数据外，纵向研究[13,14]研究发现，患乳腺癌的女性的乳房X光密度百分比高于无疾病的女性，但这两项研究均未表明随时间变化的速度与乳腺癌风险相关。这两项研究都是以绝经后妇女为主要研究对象，但仍有可能的是，生命早期乳房X光密度变化率的差异可能与以后患乳腺癌的风险有关。
乳腺组织学和放射学特征
乳房组织学和乳房X线密度
乳腺组织学与乳腺放射外观之间关系的研究（由Boyd及其同事详细描述[9])使用手术活检或乳腺切除标本，发现更多的上皮和/或基质与乳腺密度有关。
Li和他的同事使用定量显微镜检查了法医尸检时从乳腺组织中随机选择的组织块的组织学特征[15,16]并确定活检中细胞（以核面积估算）、腺体结构和胶原蛋白所占的比例[11]. 图来自那项研究[11]显示了百分比密度（在进行活检的乳腺组织切片图像中）与年龄的反向关联，以及百分比密度与乳腺组织测量成分的关联，以截面总面积的百分比表示。乳腺摄影密度百分比越大，总核面积、上皮细胞和非上皮细胞的核面积、胶原蛋白的比例越大，以及腺体结构的面积越大。在所测量的组织成分中，胶原蛋白的数量最多，与百分比密度的相关性最强，解释了29%的百分比密度差异。核面积和腺体面积占密度百分比变化的4%至7%。
乳房X光密度百分比、年龄和组织学测量。显示百分比密度与年龄和组织学测量值之间关系的箱线图。中间值由一条水平线表示，表示为“+”符号，四分位范围由列表示，四分位数范围由胡须表示1.5倍，离群值分别显示。P（P）使用根据年龄调整的连续变量，线性回归得出的值如下：年龄，P（P）= 0.04; 总核面积，P（P）< 0.001; 上皮核区，P（P）≤ 0.001; 非上皮核区，P（P）< 0.001; 胶原蛋白，P（P）< 0.001; 腺区，P（P）< 0.001. 来自李和同事的数据[11]。
更大的体重、胎次、更多的出生次数以及绝经后状态与上述尸检样本中测量的一个或多个组织特征的数量差异相关（参见李和同事[11]详细信息）。例如，体重增加和绝经后状态与所有组织学指标呈负相关，活检中胶原蛋白的百分比随着胎次和活产数量的增加而下降。每次活产平均减少2%[11]. 这些因素都与乳腺X线密度的变化有关[11]和其他研究[8,9]有患乳腺癌的风险[17].
乳腺组织学与乳腺癌风险
广泛的乳房X光密度与不典型增生和就地乳腺癌[18]与继发浸润性乳腺癌的风险增加相关[19,20]. 随着年龄的增长，胶原蛋白和腺体组织的减少，以及乳房中脂肪的增加，长期以来被病理学家认为是“退化”，米兰人及其同事[21]使用一个聚焦于末端导管小叶单位退化程度的定义，证明退化程度越大，乳腺癌风险越低。乳房X线密度随着年龄的增长而降低，这与乳房中胶原蛋白和腺体组织的比例降低有关[11]可能与终末导管小叶单位退化有关。
负责密度的组织结构之间的关系
上皮细胞和基质细胞、胶原蛋白和脂肪——有助于乳房X射线照相密度的组织成分——以多种方式相互关联，如图所示上皮细胞和基质细胞通过旁分泌生长因子进行交流（参见本系列Tisty及其同事的综述[5]). 胶原是基质成纤维细胞的产物，脂肪细胞由基质前脂肪细胞发育而来[22]. 因此，影响其中一种成分的因素可能会直接或间接影响其他成分，并且每种成分都具有可能影响乳腺癌风险和进展的特性。
乳腺癌起源于上皮细胞，这些细胞的数量和增殖状态可能会影响乳腺的放射密度和可能导致癌症的遗传损伤的概率。此外，胶原蛋白和基质是基质细胞的产物，通过其机械特性，可以促进肿瘤侵袭[23]. 调节基质基质的金属蛋白酶也可以调节生长因子的激活并影响乳腺癌的易感性[24,25].
有丝分裂
有丝分裂原作为潜在的效应介质：激素和生长因子
如图所示年龄和其他因素对乳腺组织组成的影响，如上文（及下文）所述，可能至少部分由调节乳腺基质和上皮生长发育的内分泌、旁分泌和自分泌机制中的一种或多种调节。一种或多种机制的暴露或反应的变化可以解释遗传和环境因素对乳腺组织组成差异的影响。迄今为止，大多数研究都集中于内分泌影响。
血液中激素和生长因子水平
表中总结了横断面研究的结果，这些研究检查了血液中类固醇性激素和生长因子水平与乳房X光密度的关系和研究在设计、规模、患者抽样方法、密度测量方法和分析方法上有所不同。在调整了已知影响密度的其他因素后，所有人都评估了血液和乳房X光检查之间的相关性。
表1
| | | 关联方向[参考] |
| | |
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| 荷尔蒙 | 研究数量一 | 更年期状态 | 积极的 | 无 | 反向 |
| 雌激素 | 7 | 绝经前 | | 否等. [26] | |
| | 绝经后 | 布雷姆内斯等[32]，格林代尔等. [33] | 塔米米等. [27]2，艾埃洛等. [28]b条，沃伦等[29]，维修斯等. [30]2 | 艾略等. [28]c（c） |
| 雌二醇 | 8 | 绝经前 | | 否等. [26]1，博伊德等. [31] | |
| | 绝经后 | 格林代尔等. [33] | 塔米米等. [27]2，艾埃洛等. [28]b条，沃伦等[29]，维修斯等. [30]2，博伊德等[31]，布雷姆内斯等. [32] | 艾略等. [28]c（c） |
| 游离雌二醇 | 8 | 绝经前 | | 否等[26]，博伊德等. [31] | |
| | 绝经后 | 格林代尔等. [33] | 塔米米等. [27]2，艾埃洛等. [28]b条，沃伦等[29]，维修斯等. [30]2、布雷姆内斯等. [32] | 艾略等. [28]c（c），博伊德等. [31] |
| 孕酮 | 5 | 绝经前 | | 否等. [26]1，博伊德等. [31]1 | |
| | 绝经后 | | 塔米米等[27]，沃伦等[29]，博伊德等[31]，格林代尔等. [33] | |
| SHBG公司 | 8 | 绝经前 | | 否等. [26]1，博伊德等. [31]1 | |
| | 绝经后 | 博伊德等[31]，布雷姆内斯等. [32] | 塔米米等. [27]1，艾埃洛等. [28]b、 c，沃伦等[29]，维修斯等. [30]1、格林代尔等. [33]1 | |
| 睾酮 | 6 | 绝经前 | | 不适用 | |
| | 绝经后 | | 塔米米等[27]，艾埃洛等. [28]b条，沃伦等[29]，维修斯等. [30]2、布雷姆内斯等[32]，格林代尔等. [33] | 艾略等. [28]c（c） |
| 雄甾烯二酮 | 5 | 绝经前 | | 不适用 | |
| | 绝经后 | | 塔米米等[27]，艾埃洛等. [28]b条，沃伦等[29]，维修斯等[30]，布雷姆内斯等. [32] | 艾略等. [37]c（c） |
表2
| | | 关联方向[参考] |
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| 荷尔蒙 | 研究次数一 | 更年期状态 | 积极的 | 无 | 反向 |
| 生长激素 | 1 | 绝经前 | | 博伊德等. [31]1 | |
| | 绝经后 | | 博伊德等. [31]1 | |
| 催乳素 | 4 | 绝经前 | 博伊德等.[31]（仅限密集区域） | | |
| | 绝经后 | 博伊德等[31]，格林代尔等. [34] | 塔米米等. [27]1、布雷姆内斯等. [39] | |
| 胰岛素样生长因子-I | 7 | 绝经前 | 博伊德等[31]，拜恩等[35]，迪奥里奥等. [36] | 马斯卡里内克等[37]，多斯桑托·席尔瓦等. [38] | |
| | 绝经后 | 布雷姆内斯等. [39] | 艾略等. [28]b、 c（c），博伊德等[31]，拜恩等[35]，迪奥里奥等. [36]1，多斯桑托·席尔瓦等. [38] | |
| IGFBP-3型 | 7 | 绝经前 | | 博伊德等.[31]，拜恩等[35]，马斯卡里内克等[37]，多斯桑托斯·席尔瓦等. [38] | 迪奥里奥等. [36] |
| | 绝经后 | | 艾略等. [28]b、 c（c），博伊德等[31]，拜恩等[35]，多斯桑托斯·席尔瓦等. [38]2、布雷姆内斯等. [39] | |
| IGF-I/IGFBP-3比率 | 7 | 绝经前 | 博伊德等.[31]，拜恩等[35]，马斯卡里内克等. [37] | 迪奥里奥等. [36]1、多斯桑托斯·席尔瓦等. [38] | |
| | 绝经后 | 布雷姆内斯等. [39] | 艾略等. [28]b条，博伊德等[31]，拜恩等[35]，迪奥里奥等. [36]1、多斯桑托斯·席尔瓦等. [38] | 艾略等. [28]c（c） |
大多数关于血液雌激素水平和乳房X光密度百分比的研究发现，雌激素水平与乳腺X光密度既没有相关性，也与雌激素水平呈负相关（七分之五的研究）[26-30]或总雌二醇或游离雌二醇（八项研究中的七项）[26-32]绝经前或绝经后妇女。绝经后雌激素/孕激素干预试验中的研究是一个例外[33]这表明绝经后女性的百分比密度与雌激素、雌二醇和游离雌二醇水平呈正相关。Bremnes和同事[32]发现乳房X线密度与雌激素水平呈正相关（仅在胰岛素样生长因子-I水平低于中位数的女性中具有统计学意义），但与雌二醇或游离雌二醇水平无关。绝经前或绝经后妇女的孕酮水平与乳房X光密度无关。在调整其他变量后的两项研究中，发现性激素结合球蛋白与乳房X光密度显著正相关[31,32]以及调整前的其他四项研究[26,27,30,33]. 睾酮和雄烯二酮尚未被证明与绝经后妇女的乳房X光检查密度有关，也尚未在绝经前妇女中进行研究。
研究发现，绝经前女性的血液中生长激素水平与乳房X光密度呈正相关，但在调整体型后，这种相关性变得不显著[31]. 因为生长激素是影响体型的因素之一，这可能是过度调整。一项研究发现，绝经前妇女的催乳素水平与致密组织面积呈正相关[31]，在两项研究中，绝经后妇女的乳房X光密度百分比[31,34]，在进一步的研究中，对其他变量进行调整后，统计显著性消失[27]. 在三名绝经前女性中，乳腺X线密度与血清IGF-I水平呈正相关[31,35,36]五项研究中的一项[37,38]一项研究发现，绝经后女性与女性之间存在关联[39]. IGF-结合蛋白（IGFBP）-3的结果与IGF-I与IGFBP-3的比值不一致。在一项纵向研究中，绝经前血清IGF-I水平较高的女性在绝经期间非致密区增加较小，致密区减少较小[40].
乳房组织中的生长因子
迄今为止，很少有研究检测乳腺组织中的生长因子或基质蛋白与乳房X线密度的关系。一项研究[41]在福尔马林固定的乳腺组织石蜡块中进行(n个=92）良性病变周围，一半来自放射密度较小或无放射密度的乳房，一半来自广泛密度的乳房。与李和同事的研究结果类似[11]如上所述，来自密度大的女性的乳房组织具有更大的细胞核区域和更大的胶原染色区域。此外，基质金属蛋白酶组织抑制剂-3和IGF-I的免疫组化染色面积在密度大的女性中大于乳腺密度小的女性[41]. 与乳腺癌相关表达的基质蛋白多糖也被发现与乳房X光密度有关[42].
乳腺组织对激素的反应
雌激素-孕酮联合绝经激素治疗，而非单独雌激素治疗，与乳腺癌风险的微小增加有关[43]，并增加了乳腺摄影密度[44-46]. 他莫昔芬降低了密度百分比[47]和促性腺激素释放激素激动剂[48]这减少了绝经前女性接触雌激素和孕酮的机会。与这些激素干预相关的百分比密度的平均下降幅度不大，一般不到10%。
激素和生长因子：乳腺癌的危险因素和风险
绝经前和绝经后妇女的雌二醇和睾酮血水平与乳腺癌风险相关[49,50]但是，如上所述，并没有一致的证据表明与乳房X光密度相关，这表明它们可能通过与密度无关的途径影响风险。为了支持这个想法，Tamimi和同事们[51]最近有报道称，循环性类固醇水平和乳房X线密度与绝经后女性乳腺癌风险独立相关。然而，这些研究中未检测到的其他形式的雌激素，包括雌激素代谢物，可能会影响乳房X光密度[52]以及乳腺癌的相关风险[53]. 雌激素可诱导脂质过氧化（见下文）[54]和邻苯二酚雌激素（雌酮和雌二醇的代谢物）可以与DNA反应形成加合物[55]这可能引发癌症。
血液中IGF-I和催乳素水平也被发现与乳腺癌的风险相关，IGF-I主要发生在绝经前妇女，催乳素在绝经前后妇女中都存在[56,57]. IGF-I是一种已知的乳腺上皮有丝分裂原，由乳腺基质和肝脏在生长激素的作用下产生[58]，对衰老的灵长类动物施用生长激素已被证明可以诱导上皮细胞增殖[59]. 催乳素增加乳腺细胞增殖并减少细胞凋亡，高血药浓度与绝经前和绝经后妇女患乳腺癌的风险增加有关[60]. 催乳素在啮齿动物乳腺肿瘤的发生和发展中起着重要作用[61]. 乳房X光密度、IGF-I和催乳素水平都以类似的方式受年龄、胎次和出生次数的影响[62,63].
突变
诱变剂作为潜在的效应介质：氧化应激
当与抗氧化防御有关的活性氧（ROS）过量产生时，就会发生氧化应激，并可能导致DNA、蛋白质和脂质分子的氧化损伤。DNA损伤可导致突变和癌症风险增加[64]. 炎症也与活性氧增加有关，可能是氧化应激与癌症风险相关的另一途径[65].
用于测量氧化应激的各种生物标记物体内已经提出，包括DNA、蛋白质和脂质的氧化损伤标记[66]但最近在大鼠身上进行的一项验证研究表明，血液或尿液中的异戊烷和尿液中丙二醛（MDA）是体内氧化应激[67]. 这些化合物是自由基介导的花生四烯酸氧化产生的脂质过氧化产物。异前列腺素是一种前列腺素类化合物[68]MDA是已知的诱变剂[69,70].
尿丙二醛和乳房X线密度
在三项独立研究中观察到乳房X光检查密度与24小时尿MDA排泄呈正相关[71-73]. 在绝经前和绝经后妇女中，表现出广泛的乳房X线密度[72,73]校正年龄、体重指数或腰围后，乳腺X射线照相密度最高的五分之一组的尿MDA排泄量比最低的五分之二组高23%-30%（表). 测量体型与乳房X光密度呈负相关，与氧化应激呈正相关，是尿MDA与乳房X射线密度百分比之间关系的重要潜在混淆因素。这种关系变得更加牢固[71]，或仅为明显[72,73]，调整车身尺寸后。血清MDA和MDA DNA加合物水平与乳房X线密度无关[73].
表3
尿中MDA的排泄量（按乳房X射线照相密度百分比的五分之一）
| 密度百分比的五分之一 | |
|
| |
| 1 | 2 | 三 | 4 | 5 | P（P）趋势值 |
| 绝经前(n个= 160) | 2.76一 | 2.29 | 2.86 | 2.75 | 3.62 | 0.02 |
| 绝经后(n个= 175) | 3.19 | 3.23 | 3.67 | 3.46 | 3.88 | 0.13 |
| 所有女性(n个= 335) | 3.02 | 2.76 | 3.10 | 3.38 | 3.68 | 0.01 |
目前尚不清楚全身脂质过氧化标志物（如尿液MDA）的水平是否反映了乳腺组织的水平。然而，与未接受此类治疗的乳腺癌患者相比，接受乳腺放射治疗（导致氧化应激和炎症）的乳腺癌女性的尿中异前列腺素排泄量显著增加[74].
氧化应激：乳腺癌的危险因素和风险
一些研究表明，摄入更多水果和蔬菜以及血清抗氧化剂水平对乳腺癌风险的保护作用，以及一些研究表明某些抗氧化酶的遗传多态性与乳腺癌风险相关，为氧化应激在乳腺癌发生中的作用提供了间接证据[75,76]. 氧化应激与乳腺癌风险相关的直接证据来自对患有和不患有乳腺癌患者的病例对照研究。乳腺癌患者血浆MDA水平高于健康对照者[77-79]. 癌症患者正常乳腺组织中MDA DNA加合物和8-羟基-2-脱氧鸟苷（DNA损伤标记物）的水平显著高于非癌症对照个体的乳腺组织[80-82]. 最近，一项大型病例对照研究发现，随着尿中异前列腺素排泄量的增加，乳腺癌风险增加的显著趋势[74]. 上述研究的局限性在于，氧化应激标记物是在乳腺癌诊断后收集的生物样品中进行测量的，因此，病例中较高水平的氧化应激可能是由于癌症的存在或其治疗所致。
一些证据表明，氧化应激与一些已知或怀疑会影响乳腺癌风险的因素之间存在关联。中国女性尿MDA排泄水平较低[83]与生活在美国的中国女性相比，中国女性患乳腺癌的风险更低，而美国华裔女性的尿异前列腺素排泄量低于美国白人女性[84]. 与白人女性相比，亚洲女性的低风险和氧化应激可能与她们的体重和膳食脂肪摄入量较低有关。较低的体重与较低的乳腺癌风险相关[85]和低水平的异前列腺素[86,87]. 较低的膳食脂肪摄入可能与降低乳腺癌风险有关[88]并且具有减少的氧化应激[84,89]. 慢性中度活动增加抗氧化活性[90,91]与降低乳腺癌风险相关[92]. 然而，这些因素在与乳房X光密度相关的乳腺癌风险中所起的作用尚不清楚。例如，亚洲女性的密度百分比往往高于高加索女性（可能是因为胸围较小）[93]，体重对乳腺癌的影响可能与乳腺摄影密度无关[10]而体力活动似乎与乳房X光密度无关[94,95].
就已知与乳房X线密度相关的生殖风险因素而言，绝经后女性的氧化应激标记物高于绝经前女性[73,96]更年期激素治疗可能会减少[97]和三苯氧胺[98]. 然而，雌激素及其代谢物具有抗氧化和抗氧化作用[99]尿异前列腺素排泄与血液雌激素水平无关[100]. 饮酒量越高，患乳腺癌的风险越高[101]，血浆异前列腺素水平[102]和乳房X光密度[72,103].
有丝分裂与突变的关系
细胞增殖增加可导致ROS生成增加和脂质过氧化，脂质过氧化产物本身可通过细胞信号促进细胞增殖[104]（图). 有趣的是，据报道，丙二醛（MDA）和异前列腺素（脂质过氧化产物）是肝纤维化中细胞增殖和胶原生成增加的介体[105]. 纤维化是对组织损伤和炎症（增加氧化应激）的反应，涉及成纤维细胞的增殖和活化，导致细胞外基质和胶原的积聚[106]. 目前尚不清楚纤维化过程是否与乳房X光密度和乳腺癌风险增加有关。然而，慢性炎症和/或伤口愈合反应可能与癌症的发生或促进有关[24,107]，乳腺癌的存在与反应性基质有关，这一过程类似于纤维化[108]这被认为可以促进肿瘤的进展和侵袭。因此，MDA增加与乳腺X射线照相密度升高可能是细胞增殖和胶原蛋白生成增加的原因或影响，而乳腺癌的风险可能会因这些过程以及诱变而增加。如图所示基质细胞和上皮细胞都是潜在的突变位点，两者都可能启动最终导致乳腺癌的过程。
乳房X线密度的遗传性
胎次、更年期和其他风险因素仅能解释乳房X光密度变化的20%至30%[8,109]. 母婴组合的早期研究[110,111]和小双胞胎研究[111,112]这表明遗传因素可能解释了特定人群中乳腺组织模式的一部分变异（遗传力）。Pankow和同事对核心家庭数据进行的分离分析[113]研究结果与一个或多个主基因的单一遗传模式一致，但无法区分显性、隐性或共显性模式。
在澳大利亚和北美进行的双胞胎研究确定了双胞胎之间的乳房X光密度百分比相关性，单卵双胞胎的密度百分比分别为0.61和0.67，双卵双胞胎为0.25和0.27[114]. 在调整了与乳房X射线照相密度差异相关的其他风险因素后，加性遗传因素（遗传力）所占的残余变异比例在合并研究中为63%（95%置信区间59%至67%），并且在两项研究中均相似。因此，这两项双胞胎研究相互重复，提供了令人信服的证据，证明女性乳房X光密度百分比的广泛差异受到遗传因素的强烈影响。
寻找与乳房X光检查密度相关的基因尚处于起步阶段，迄今为止发现的基因很少。一些大规模的全基因组连锁和关联研究正在进行中，预计将在未来几年内报告其发现。一项全基因组同胞对连锁研究的初步结果[115]为6号染色体上某一区域的连锁提供证据。Vachon和同事[116]最近报道的一项全基因组连锁扫描结果显示，染色体5p上的一个假定基因座可能是乳腺钼靶密度变化的很大一部分。在迄今为止进行的关联研究中，与雌激素代谢有关的基因的变异[117-120]，雌激素[121]和雄激素[122]受体，IGFBP-3[123]、IGF[124]和生长激素[125]已经证明与乳房X光密度有关。到目前为止，这些发现很少被复制，有些已经被复制[117,118]也遭到了反驳[119,120].
图中显示了我们的假设所暗示的潜在遗传影响对乳腺有丝分裂原的产生和代谢有影响[126]，对随着年龄增长而发生的有丝分裂原变化的影响[127]乳腺基质和上皮组织对有丝分裂原刺激的反应[128]和乳房组织建模[129]. 诱变剂的产生和代谢也可能受到基因控制[130]和修复诱变剂造成的DNA损伤一样[131]. 已经发现的一些与乳房X光检查密度相关的因素也参与了产生诱变剂或改变其作用的过程。这些包括儿茶酚-O-甲基转移酶，它参与具有抗氧化和抗氧化活性的儿茶酚雌激素的代谢[117]和细胞色素P450 1A2[73]已发现与血清和尿液MDA水平相关。然而，这些关联需要确认。
总结
现在有大量证据表明，乳房X光密度是乳腺癌的一个风险因素，与其他风险因素无关，并且与该疾病的较大相对和可归因风险相关。我们根据上述观察得出的假设在这里进行了总结，并在图中进行了说明.
累积暴露于乳房X光密度和乳腺癌风险
乳房X线密度反映了乳房组织成分的变化，与胶原蛋白、上皮细胞和非上皮细胞呈正相关，与脂肪呈负相关。年龄、胎次和更年期的增加都与乳腺上皮和间质组织减少以及脂肪增加有关。这些组织学变化反映在乳腺的放射学外观上，并且与乳房X光密度作为乳腺癌易感性的标志相一致，其方式类似于Pike模型中描述的“乳腺组织年龄”的概念[6,132]. 与乳腺组织年龄一样，乳房X射线照相密度的变化可能反映了乳腺细胞的有丝分裂活性和遗传损伤易感性的差异，而密度的累积暴露可能对乳腺癌的发病率有重要影响。
有丝分裂原、诱变剂和乳房X光密度
乳房X光密度受一些激素和生长因子以及一些激素干预的影响，并与尿液中的诱变剂水平有关。我们假设，细胞增殖（有丝分裂）和诱变剂（突变）对增殖细胞的遗传损伤的联合作用可能是乳腺癌风险增加的基础，而乳腺癌风险的增加与广泛的乳房X射线照相密度有关。如上文“有丝分裂与诱变的关系”所述，有丝分裂和诱变不是独立的过程。细胞增殖增加可增加脂质过氧化，脂质过氧化产物可增加细胞增殖。
在绝经前和绝经后妇女中，胰岛素样生长因子-I和催乳素的血液水平是对细胞增殖的内分泌刺激，它们分别与乳房X线密度和乳腺癌风险呈正相关[56,57].
自分泌和旁分泌刺激上皮细胞和基质细胞的增殖，调节乳房的生长、发育和退化[25,133]迄今为止，人们对乳房X光密度的关注很少，但有一项研究[41]已确定乳腺组织中密度与IGF-I的相关性。动物模型表明，成纤维细胞的生长因子可以刺激或抑制上皮细胞增殖，成纤维细胞的基因修饰可以诱发癌症[24,25,133].
内分泌、自分泌和旁分泌生长因子刺激引起的细胞增殖增加了突变风险[134]. 迄今为止，只有一种诱变剂与乳房X射线照相密度相关，但三项独立研究发现尿中MDA（脂质过氧化的诱变产物）排泄水平较高与更广泛的乳房X射线摄影密度相关。
遗传影响的潜在领域包括作用于乳房的激素和生长因子的调节变化、乳房组织对这些刺激的反应和建模，以及与氧化应激和诱变剂生成有关的过程。
结论
尽管有证据表明，有丝分裂和诱变过程都参与了确定乳腺癌风险与乳房X光密度的关系，但显然需要更好地了解所涉及的特定因素以及几种乳腺组织成分在密度中所起的作用。特别是，确定导致百分比密度（及其生物功能）大部分差异的基因，可能会深入了解乳腺生物学，并可能确定乳腺癌预防策略的潜在目标。
缩写
IGF=胰岛素样生长因子；IGFBP=胰岛素样生长因子结合蛋白；ROS=活性氧物种；MDA=丙二醛。
鸣谢
本文的大部分内容来自与其他人的合作，尤其是以下各方：马丁·亚菲（Sunnybrook Health Sciences Centre）、所罗门·明金（Ontario Cancer Institute）、约翰·罗曼斯（Johanna Rommens）和安德鲁·帕特森（Andrew Paterson）（加拿大多伦多儿童医院）；和约翰·霍珀（澳大利亚墨尔本大学）。
