食品致癌物雜環(huán)胺的生物標(biāo)記物的研究進(jìn)展

彭利娟

(武漢輕工大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430023)

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食品致癌物雜環(huán)胺的生物標(biāo)記物的研究進(jìn)展

彭利娟

(武漢輕工大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430023)

摘要：高溫烹調(diào)加工肉類食品過程中所產(chǎn)生的雜環(huán)胺(HAAs)是一類具有致突變，致癌作用的物質(zhì)。相關(guān)流行病研究顯示，長期攝入高溫烹調(diào)的、富含HAAs的肉類食物，提升了前列腺癌、乳腺癌、腸癌的患病風(fēng)險(xiǎn)。但現(xiàn)有研究成果尚不能對HAAs的攝入與相關(guān)癌癥風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系進(jìn)行有效評估。尋找長效、穩(wěn)定的生物標(biāo)記物并建立高選擇性、高靈敏度的檢測方法是該項(xiàng)研究的關(guān)鍵所在。本綜述著重討論了可能應(yīng)用于分子流行病學(xué)研究中HAAs的生物標(biāo)記物，包括HAAs、HAA的代謝物、DNA加合物和蛋白質(zhì)加合物。同時(shí)也對用于HAAs生物監(jiān)控的分析方法進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞：雜環(huán)胺；致癌物；生物標(biāo)記物；代謝物；加合物

1引言

在魚肉、紅肉、禽肉的高溫烹飪處理過程中所產(chǎn)生的雜環(huán)胺(heterocyclic aromatic amines, HAAs)是一類之于人類及鋸齒類動物具有致突變、致癌變作用的多環(huán)芳香族化合物。上世紀(jì)七十年代末，科學(xué)家Sugimura最先在熟魚肉中發(fā)現(xiàn)了致突變物[1-2]。而迄今為止已有20余種HAAs在烹制后的肉食里被發(fā)現(xiàn)和研究。這些HAAs分為兩大類(見圖1)。第一類HAAs是分子結(jié)構(gòu)中含有N-甲基-2-氨基咪唑基團(tuán)，包括喹啉類(如：2-氨基-3-甲基咪唑并[4,5-f]喹啉，IQ))，喹喔類(如:2-氨基-3-甲基咪唑并[4,5-f]喹喔啉，IQx))和2-氨基-1-甲基-6-苯基咪唑并[4,5-b]吡啶(PhIP)等，被認(rèn)為是氨基酸熱降解產(chǎn)物吡啶或吡嗪與糖類及肌酸的反應(yīng)產(chǎn)物，通常是在150―250℃的加工溫度下產(chǎn)生[3]；第二類HAAs包括2-氨基-9H-吡啶[2，3-b]吲哚(AαC)和2-氨基3-甲基-9H-吡啶[2，3-b]吲哚(MeAαC)等,一般在250℃以上的高溫下生成，是蛋白質(zhì)中谷氨酸和色氨酸的熱分解產(chǎn)物[4]。HAAs產(chǎn)生的多寡取決于肉的品種，烹制的時(shí)間和溫度等。PhIP和2-氨基-3，8-二甲基咪唑并[ 4 , 5 -f〗喹喔啉(MeIQx)是煎烤紅肉時(shí)產(chǎn)生最多的兩種HAAs[5-7]。有研究顯示每克完全煮熟的豬肉里所含的PhIP可以高達(dá)480ng[6]。基于對國際上HAAs毒理數(shù)據(jù)的采集與匯總，國際癌癥研究機(jī)構(gòu)(International Agency for Research on Cancer, IARC)已將IQ歸類為很可疑致癌物(2A級)，而其他幾種包括PhIP和MeIQx在內(nèi)的HAAs則被定義為潛在類致癌物(2B級)[8]。而美國國家毒理學(xué)項(xiàng)目(National Toxicology Program)也在第11期致癌物報(bào)告(Report on Carcinogenesis, ROC)中將常見的HAAs合理地預(yù)測為人類致癌物[9]。

早期對于肉制品中HAAs的定性和定量分析是使用多級層析法將HAAs從公斤級的熟肉中分離提純出來。每一步的純化均用Ames細(xì)菌致突變測試法對突變物進(jìn)行監(jiān)控，最后使用NMR和質(zhì)譜對分離出的致突變物進(jìn)行結(jié)構(gòu)定性[1]。但是這類研究方法非常耗費(fèi)人力。1992年，Gross使用硅基樹脂和混合陽離子交換/疏水樹脂發(fā)展了多級固相萃取的方法對肉制品中的HAAs進(jìn)行提取，提取出的HAAs經(jīng)HPLC進(jìn)一步分離后進(jìn)行UV或熒光定量[10]。這一方法樣品用量少、分析速度快、檢測靈敏度高。近年來多級固相萃取方法已被廣泛運(yùn)用于各類肉制品中HAAs的提取。在結(jié)合使用液相色譜-多級質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(LC-MS/MS)后，實(shí)現(xiàn)了對熟肉中超微量的HAAs(pg/g)進(jìn)行定量檢測[11]。

圖1　HAAs的化學(xué)結(jié)構(gòu)

目前國際上對HAAs的研究全面且深入，包括生物毒理的研究、分離提純方法的優(yōu)化、在各種肉食制品中含量的測定、不同加工方式和條件的影響、生物代謝方式、攝入量與致癌風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系等。

2HAAs的生物毒性和致癌機(jī)理

早期HAAs的生物毒性是使用Ames細(xì)菌致突變測試法進(jìn)行致突變性測定。Ames細(xì)菌致突變測試法中，鼠傷寒沙門氏桿菌TA98菌株用于檢測移碼突變，而TAl00 菌株是檢測堿基對改變突變。Ames鼠傷寒沙門氏桿菌試驗(yàn)顯示HAAs更易導(dǎo)致移碼突變，不同HAAs的致突變能力可相差上千倍。其中IQ和MeIQ是非常強(qiáng)的致突變物。但使用Ames測試法評估HAAs的致癌風(fēng)險(xiǎn)并不準(zhǔn)確。例如，Ames測試顯示MeIQx的致突變能力強(qiáng)過PhIP約100倍。但它們對于鋸齒動物來說都是非常強(qiáng)的致癌物。長期喂食同等劑量的MeIQx和PhIP均誘發(fā)鋸齒動物多部位的腫瘤[1]。

動物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)長期攝入HAAs可誘發(fā)鋸齒動物口腔、肝臟、胃、肺、結(jié)直腸、膀胱、前列腺和乳腺等多種靶器官的腫瘤。各種HAA誘發(fā)腫瘤的總投喂量(TD50)差異很大，同種HAA對于不同種類動物的TD50也有差別。已有報(bào)道顯示各HAA對鋸齒動物的TD50在0.1―64.6 mg/kg/day[1]。

在研究HAAs對人類的風(fēng)險(xiǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，HAAs會引發(fā)姐妹染色單體交換，微核形成和非常規(guī)DNA合成；同時(shí)鋸齒動物體內(nèi)實(shí)驗(yàn)及人細(xì)胞和鋸齒動物細(xì)胞體外實(shí)驗(yàn)顯示有些HAA可引發(fā)DNA的損傷和染色體的畸變[8，12]。人體內(nèi)的HAAs在酶細(xì)胞色素P450的作用下N-羥基化，N-羥基化的HAA代謝物(HONH-HAA)再經(jīng)二期酶N-乙酰轉(zhuǎn)移酶(N-acetyltransferases, NATs)或硫轉(zhuǎn)移酶(sulfotransferases, SULTs)的進(jìn)一步激活產(chǎn)生nitrenium離子與DNA反應(yīng)，誘發(fā)變異[13]。以PhIP為例示意如圖2。

圖2　PhIP在人體內(nèi)的主要代謝途徑

3生物標(biāo)記物

現(xiàn)有流行病學(xué)研究的數(shù)據(jù)尚不足以對癌癥和HAAs攝取之間的關(guān)系進(jìn)行有效評估。有研究報(bào)告證實(shí)長期食用煮熟的肉類(含HAAs的肉制品)提高了患胃癌，結(jié)腸癌，胰腺癌，前列腺癌和乳腺癌的風(fēng)險(xiǎn)；但也有研究表明熟肉與癌癥風(fēng)險(xiǎn)之間并不存在直接關(guān)聯(lián)[14-20]。熟肉中產(chǎn)生的HAAs與癌癥風(fēng)險(xiǎn)之間的聯(lián)系之所以一直難以確定，一個(gè)最大的制約因素在于無法對長期攝入的HAAs做定量評估。因而確立穩(wěn)定的、長期的生物標(biāo)記物對于研究HAAs攝取與癌癥風(fēng)險(xiǎn)關(guān)系的至關(guān)重要。

3.1HAAs在尿液中的代謝物

尿液樣品通常可獲取量較其他生物樣本(如組織，血液，毛發(fā)等)多，其中所攜帶的致癌物及其代謝產(chǎn)物可在提取富集后用于對短期內(nèi)相關(guān)致癌物攝入情況的評估。同時(shí)通過對致癌物的尿代謝物組成和結(jié)構(gòu)的分析，可進(jìn)一步了解致癌物在人體內(nèi)的相關(guān)生物活化程度。

HAAs在尿液中主要是以其代謝物的形式存在。因?yàn)榧蹇九胫频募t肉中PhIP和MeIQx含量最多，所以早期對尿液代謝物的研究主要集中于這兩種HAAs。PhIP在人尿中的主要代謝物是PhIP的N2-和N3-葡萄糖苷酸聚合物(PhIP-N2-Gl, PhIP-N3-Gl)和HONH-PhIP的N-葡萄糖苷酸聚合物(HON-PhIP-N2-Gl，HON-PhIP-N3-Gl)[21-22]。MeIQx的主要尿代謝物是MeIQx的氨基磺酸鹽(MeIQx-N2-SO3H)、IQx-8-COOH, MeIQx的N2-葡萄糖苷酸聚合物(MeIQx-N2-Gl)，和HONH-MeIQx的N3-葡萄糖苷酸聚合物(HON-MeIQx-N3-Gl)[23-24](見圖3)。這些代謝物主要是在葡糖醛酸基轉(zhuǎn)移酶(UDP-glucuronosyltransferases，UGTs)、酶細(xì)胞色素P450和SULTs的作用下產(chǎn)生。

圖3　PhIP和MeIQx的主要代謝物

目前從尿液中分離HAAs及其代謝物的分析方法包括：溶劑萃取[25]，固相萃取(SPE)[26]，免疫親和[27]等。分離好的相關(guān)代謝物配合使用熒光，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)或LC-MS/MS進(jìn)行定性定量分析。Gu等人使用SPE分離方法與超高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(UPLC-MS)所建立的快速、高靈敏度的分析方法在測量PhIP和MeIQx的代謝物時(shí)，定量限低至10―40 pg/mL[28]。通常情況下人們攝入的HAAs大部分在24―48h內(nèi)隨尿液排出，所以尿液中所檢測到的HAAs含量只能反映短期內(nèi)HAAs的攝入情況。對比相關(guān)研究，不同個(gè)體的尿液中所檢測到的HAAs含量差異特別大，這很可能是因?yàn)槿藗兊某允持兴琀AAs的量存在差異[29-31]。

3.2毛發(fā)中HAAs

人和動物的毛發(fā)中已發(fā)現(xiàn)多種藥物和污染物累積。人和動物的毛發(fā)已用于對尼古丁、麻醉劑和荷爾蒙等化合物的生物監(jiān)控。動物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)PhIP在黑色素多的組織里沉積，標(biāo)記的PhIP在攝入后4周還可以在毛發(fā)中檢測到[25]。在6個(gè)月期間對兩個(gè)雜食者的頭發(fā)樣本進(jìn)行定期采集和分析發(fā)現(xiàn)，頭發(fā)中PhIP的含量分別是407―545和669―855pg/g期[32]。不同時(shí)間測量的偏差小于24%，這說明PhIP的攝入與其在頭發(fā)中的累積相對穩(wěn)定。因而毛發(fā)里HAAs可用作生物標(biāo)記物對長期的HAAs攝入情況進(jìn)行評估。

PhIP是在頭發(fā)中沉積最多的HAA，通常含量在60―7 500 pg/g。目前對于這么微量的HAAs的檢測主要是選用高靈敏度的質(zhì)譜手段結(jié)合各類萃取技術(shù)來進(jìn)行。Alexander等人使用GC-MS對人發(fā)中的PhIP進(jìn)行檢測[25]；而Kobayashi建立了LC-MS方法對人發(fā)中的PhIP進(jìn)行定量[33]。這兩種方法都需要上百毫克的頭發(fā)樣品。近期的研究通過同時(shí)使用溶劑萃取和固相萃取方法對頭發(fā)中的HAAs進(jìn)行分離，然后使用LC-MS/MS定量。該方法的頭發(fā)樣本用量只需50 mg, 定量限為50 pg/g[32]。使用該方法所檢測到的PhIP含量與前兩種方法相近。但是發(fā)現(xiàn)所測樣本的AaC和MeIQx均低于定量限。

在檢測人發(fā)中的PhIP時(shí)發(fā)現(xiàn)色素對PhIP有很強(qiáng)的親和性，色素含量高的頭發(fā)(深色頭發(fā))更利于PhIP的沉積。所以定量不同顏色頭發(fā)中的PhIP來評估PhIP的長期攝入情況時(shí)應(yīng)考慮這一因素?，F(xiàn)代社會越來越多的人熱衷于染發(fā)。使用染發(fā)劑進(jìn)行染發(fā)的過程中，頭發(fā)中累積的PhIP很可能會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)變化，導(dǎo)致其含量減少；同時(shí)染發(fā)劑中大量的化學(xué)物質(zhì)可能進(jìn)入頭發(fā)中，這些化合物的存在會對PhIP的分離和檢測產(chǎn)生極大的干擾，從而影響檢測的靈敏度。近期高分辨率的Orbitrap質(zhì)譜技術(shù)被用于對染色頭發(fā)中的PhIP分析。該方法采用多級質(zhì)譜手段消減染色劑化合物對PhIP檢測的干擾。在對染色頭發(fā)中的PhIP進(jìn)行測量時(shí)，定量限達(dá)到84 pg/g[34]。

3.3DNA-HAA 加合物

HAAs與DNA的反應(yīng)主要是通過HAAs的N-羥基化代謝物(HONH-HAAs)酯化后所產(chǎn)生的中間體nitrenium離子與脫氧鳥苷(dG)上C-8原子反應(yīng)生成dG-C8-HAA加合物。實(shí)驗(yàn)室合成DNA-HAA加合物是使用乙烯酮或者乙酸酐作為酰化劑與HONH-HAA反應(yīng)生成易形成nitrenium離子的活性N-乙?；?HAA中間體[35-37]。N-乙?；?HAA非常不穩(wěn)定，目前只有N-乙?；?PhIP通過質(zhì)譜確定了分子結(jié)構(gòu)[36]。體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)現(xiàn)已合成及檢測到包括PhIP[36], IQ[37]，MeIQ[38]， MeIQx[39]，2-氨基-3,4,8-三甲基咪唑[4,5-f]喹喔啉(4,8-DiMeIQx)[40], AαC和MeAαC[41]的dG-C8加合物(見圖4)。

圖4　DNA-HAA加合物的結(jié)構(gòu)

體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)IQ與MeIQx雜環(huán)上的C-5原子也會與dG上的N2基團(tuán)反應(yīng)形成dG-N2加合物[39]。在使用dG或脫氧腺苷(dA)與N-乙?；?IQ進(jìn)行反應(yīng)時(shí)生成了dG-N7-IQ和dA-N6-IQ加合物[42]。動物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)老鼠的肝臟里有dA-N6-MeIQx加合物的存在[43]。

從理論上來說，選擇標(biāo)靶組織中DNA加合物作為生物標(biāo)記物去評估HAAs的致癌風(fēng)險(xiǎn)最為直接、合理。目前研究所用到的人體組織樣本經(jīng)常是臨床診斷過程中從患者體內(nèi)所切除的病變組織。在進(jìn)行檢測分析時(shí)，一般假定病變組織中加合物的含量可反映癌變形成初期組織里加合物的含量。對于人體組織樣本中DNA-HAA加合物含量的測定, 目前主要運(yùn)用的技術(shù)手段包括32P-postlabeling, 免疫組織化技術(shù)(IHC)和質(zhì)譜技術(shù)。

32P-postlabeling技術(shù)在檢測DNA-HAA加合物方面非常靈敏。Totsuka等人使用該方法在人的直腸、結(jié)腸和腎臟中分別檢測到含量為14，18和1.8個(gè)dG-C8-MeIQx加合物/1010核苷酸[44]。大部分乳腺癌產(chǎn)生于導(dǎo)管上皮細(xì)胞。Gorlewska-Roberts等人使用32P-postlabeling技術(shù)方法對剝落在人乳里面的導(dǎo)管上皮細(xì)胞中的DNA加合物進(jìn)行了分析，64個(gè)來自于健康、不吸煙母親的樣本中有31個(gè)樣本里檢測到了DNA-PhIP加合物，平均含量在4.7個(gè)加合物/107核苷酸[45]。數(shù)據(jù)證實(shí)人們對熟肉的消耗量和NAT2都對DNA-PhIP的形成有潛在的影響。

人的乳腺組織中也發(fā)現(xiàn)了DNA-PhIP加合物。這一研究應(yīng)用了IHC手段對乳腺癌患者和非乳腺癌患者的正常乳腺組織進(jìn)行了分析檢測，分別在82%的乳腺癌患者和71%非乳腺癌患者的組織樣本中發(fā)現(xiàn)了DNA-PhIP加合物，含量高于1個(gè)加合物/107堿基[46]。

GC-MS方法檢測DNA-HAA加合物是通過對在堿性環(huán)境下不穩(wěn)定的dG-C8-HAA加合物水解后產(chǎn)生的HAAs進(jìn)行定量。使用該方法對腸粘膜樣本和腸癌患者的淋巴細(xì)胞樣本進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)每108個(gè)DNA堿基中的加合物在幾個(gè)范圍以內(nèi)。其中30%的淋巴細(xì)胞樣本中檢測到dG-C8-PhIP加合物。比較吸煙者、食肉多的人、和食肉少的人的淋巴樣本，并未發(fā)現(xiàn)前二者加合物的含量明顯高過后者[47]。由于該項(xiàng)研究沒有個(gè)體的實(shí)際PhIP攝入量信息，因而無法確定DNA-PhIP加合物形成與PhIP攝入之間的關(guān)系。

上述的幾種檢測方法都不能準(zhǔn)確提供DNA加合物的結(jié)構(gòu)信息。近年來高選擇性，高靈敏度液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(LC-MS)發(fā)展迅猛，可以對人組織樣本中的DNA加合物進(jìn)行準(zhǔn)確結(jié)構(gòu)定性和含量分析。Gu等人使用該方法對乳腺癌患者的乳腺組織中的DNA-PhIP加合物進(jìn)行了分析，數(shù)據(jù)顯示70個(gè)組織樣本中，只有一個(gè)樣本檢測到了dG-C8-PhIP加合物，其含量為3個(gè)加合物/109核苷酸[48]。這一含量遠(yuǎn)低于32P-postlabeling和IHC方法檢測到的含量(差兩個(gè)數(shù)量級)。這表明非選擇性的32P-postlabeling和IHC方法可能檢測到了除dG-C8-PhIP加合物以外的DNA損傷。因此，對dG-C8-HAA或其他已知結(jié)構(gòu)的加合物應(yīng)選用LC-MS進(jìn)行有選擇性的定量分析。

3.4蛋白質(zhì)-HAA 加合物

由于檢測人體組織中的DNA加合物需要大批量的活檢標(biāo)本通常難以獲得；同時(shí)DNA加合物在形成后經(jīng)常會被修復(fù)，因此人體組織中DNA加合物的含量可能極低，即使運(yùn)用現(xiàn)今高靈敏度的檢測手段也可能難以進(jìn)行有效的定量分析。近年來已有研究采用血紅蛋白(Hb)及血清白蛋白(SA)與致癌物形成的加合物取代DNA加合物作為生物標(biāo)記物對幾類致癌物質(zhì)進(jìn)行生物監(jiān)控[49-52]。相較于DNA加合物，蛋白質(zhì)加合物作為生物標(biāo)記物的優(yōu)勢在于：(1)血液中能提取的蛋白質(zhì)量遠(yuǎn)大于DNA的量。10 mL人血中可提取DNA的量只有100 μg左右，而Hb或SA的提取量高達(dá)幾百毫克。相應(yīng)地，能獲取到的蛋白質(zhì)加合物也就更多。(2)蛋白質(zhì)加合物不會被修復(fù)。在蛋白質(zhì)加合物穩(wěn)定的情況下，長期攝入致癌物所形成的蛋白質(zhì)加合物將在蛋白質(zhì)的生命周期內(nèi)進(jìn)行積累。人Hb的生命周期為120天，如果長期攝入致癌物，人體內(nèi)蛋白質(zhì)加合物含量將是單次攝入的60倍。這將大大提高加合物檢測的靈敏度[49]。但在選用蛋白質(zhì)加合物作為生物標(biāo)記物研究癌癥風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，需要考慮蛋白質(zhì)加合物并不表征基因損傷情況，也不是產(chǎn)生于標(biāo)靶位置。

在過去的三十年中，Hb和SA與多類不同的人體致癌物所形成的加合物已替代DNA加合物，被用作人體生物標(biāo)記物對相關(guān)致癌物進(jìn)行生物監(jiān)控。多種芳香胺在人和實(shí)驗(yàn)室動物體內(nèi)與Hb形成了Hb-芳香胺加合物。通過對吸煙和不吸煙人群體內(nèi)Hb-芳香胺加合物進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)這種生物標(biāo)記物與膀胱癌有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性[53-54]。HAAs與Hb加合物的形成是通過其N-氧化代謝物先與氧合血紅蛋白(HbO2)反應(yīng)生成N-亞硝化代謝物和高鐵血紅蛋白(met-Hb)，然后該N-亞硝化代謝物與Hb的β鏈上第93位的半胱氨酸(Cys93)反應(yīng)形成加合物。近期有體外實(shí)驗(yàn)研究顯示AαC的N-羥基化代謝物(HONH-AαC)可引發(fā)高鐵血紅蛋白癥，并產(chǎn)生Hb-AαC加合物。但PhIP和MeIOx的N-羥基化代謝物HONH-PhIP和HONH-MeIOx并沒有與HbO2反應(yīng)產(chǎn)生加合物[55]。 Glu-P-1的N-羥基化代謝物和N-亞硝化代謝物也證實(shí)與Hb上的巰基反應(yīng)[56]。而動物實(shí)驗(yàn)顯示包括IQ、 MeIQx和PhIP在內(nèi)的幾種HAAs在攝入后，只有很少的一部分(約攝入量的0.01%)與動物體內(nèi)的Hb反應(yīng)產(chǎn)生蛋白質(zhì)加合物[57-59]。這些Hb-HAA加合物在人體內(nèi)含量過低，無法進(jìn)行定量檢測[60]。因而選用人體內(nèi)的Hb-HAA加合物作為致癌物HAAs的生物標(biāo)記物可能并不理想。

SA具有結(jié)合和運(yùn)輸內(nèi)源性與外源性物質(zhì)，維持血液膠體滲透壓，清除自由基，抑制血小板聚集和抗凝血等生理功能，在生命過程中有極其重要的意義。SA的肽鏈包含585個(gè)氨基酸，是血漿中含量最高的蛋白質(zhì)，約占血漿總蛋白的60%。研究顯示SA與氰化物，氮芥，神經(jīng)毒素雙鞭甲藻毒素B等多種有毒、致癌試劑生成蛋白質(zhì)加合物[61-63]。SA的Cys34上擁有整個(gè)蛋白質(zhì)肽鏈上唯一的自由巰基(-SH)。大量研究證實(shí)這一自由巰基對各種毒性化合物的代謝產(chǎn)物具有反應(yīng)活性。包括IQ、MeIOx和PhIP在內(nèi)的幾種HAAs與鋸齒類動物的SA或人血清白蛋白(HSA)上的Cys34發(fā)生反應(yīng)形成SA-HAA加合物[60, 64-65]。這類SA-HAA加合物在酸性環(huán)境下不穩(wěn)定，易水解釋放HAAs。近期的體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這些加合物是HAA的代謝物通過亞磺酰胺形式鏈接于SA的Cys34上而形成[66]。SA-HAA加合物在體內(nèi)形成的過程以PhIP為例: 首先PhIP的N-氧化代謝物HONH-PhIP在細(xì)胞色素P450酶或過渡金屬的作用下氧化生成N-亞硝化代謝物(NO-PhIP), NO-PhIP能與SA上的Cys34結(jié)合形成蛋白質(zhì)加合物(圖5)。

圖5　PhIP代謝物與SA反應(yīng)形成的SA-PhIP加合物 (ROS：活性氧化物)

加速器質(zhì)譜(Accelerated Mass Spectrometry, AMS)檢測方法發(fā)現(xiàn)人血中HSA-PhIP加合物的含量遠(yuǎn)高于HSA-MeIQx加合物。人血中每毫克HSA所含的HSA-PhIP加合物量在飛摩爾級(fmol), 食肉人群血液中的加合物的含量是素食人群的10倍[60]。UPLC-MS檢測方法對HSA-PhIP加合物的檢測定量限可達(dá)300 fmol /mg HSA[67]。但對于臨床血樣的檢測, 這一方法還需要進(jìn)一步優(yōu)化。

4結(jié)束語

近年來高分辨率，高靈敏度LC-MS技術(shù)的迅速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了對人體內(nèi)HAAs的代謝產(chǎn)物、DNA加合物和蛋白質(zhì)加合物的定性和定量分析。通過檢測尿液中HAAs代謝物可了解HAAs在人體內(nèi)的活化程度和短期內(nèi)個(gè)體對HAAs的攝入情況。頭發(fā)中沉積的HAAs可提供個(gè)體在長時(shí)間內(nèi)對HAAs的攝入情況。相關(guān)實(shí)驗(yàn)顯示HAAs與血漿中的SA及白細(xì)胞中的DNA所形成的加合物可用做生物標(biāo)記物研究HAAs的攝入與相關(guān)癌癥風(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)系。在流行病學(xué)研究中，對這些HAAs的生物標(biāo)記物進(jìn)行監(jiān)控，有助于對HAAs的致癌風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行合理評估。

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Biomarkers of food-borne carcinogen heterocyclic aromatic amines

PENGLi-juan

(School of Food Science and Engineering, Wuhan Polytechnic University, Wuhan 430023, China)

Abstract：Heterocyclic aromatic amines (HAAs) are carcinogens and mutagens that are formed during the high-temperature cooking of meats. A number of studies have reported a positive association between well-done meat consumption and cancer risks of the human prostate, mammary and colon. However, the association of HAAs formed in cooked meat and cancer risks has been difficult to establish. There is a critical need to establish stable, long-term biomarkers of HAAs, and develop corresponding methods with high selectivity and sensitivity. In this review, we highlight the biomarkers of HAAs that may be implemented in molecular epidemiology studies, including HAAs, their metabolites, DNA adducts and protein adducts. The advanced analytical approaches that have been successfully developed to biomonitor biological effects of these chemicals are also discussed.

Key words：heterocyclic aromatic amine (HAA); carcinogen; biomarker;metabolite; adduct

收稿日期：2016-03-30.

作者簡介：彭利娟(1974-)，女，博士，副教授， E-mail: lijuan_peng@hotmail.com.

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(21405118).

文章編號：2095-7386(2016)02-0001-11

DOI:10.3969/j.issn.2095-7386.2016.02.001

中圖分類號：TS 201.2；TS 201.6

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A