三聚氰胺致病機(jī)理及毒性研究進(jìn)展＊

董 俏，李曦婷，王文超，李化生，王 欣，尹榮煥

（沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 畜牧獸醫(yī)學(xué)院，遼寧 沈陽110866）

三聚氰胺（Melamine）是典型的極性三嗪類有機(jī)雜環(huán)化合物，化學(xué)式是C3H6N6，它通常被廣泛應(yīng)用于化工原料［1］。由于它的含氮量高達(dá)66.7%，按凱氏定氮法換算成粗蛋白的含量為416.27%。應(yīng)用凱氏定氮法來檢測(cè)乳制品中的氮含量時(shí)并不能將三聚氰胺和蛋白氮區(qū)分開來?；谝陨咸攸c(diǎn)，三聚氰胺被一些不法商販人為地在食品和飼料商品中進(jìn)行大量添加，從而達(dá)到降低生產(chǎn)成本，牟取巨額暴利的目的。2007年“美國(guó)寵物毒糧事件”、2008年“中國(guó)毒奶粉事件”，同樣的事件在新加坡等國(guó)也被報(bào)道出來［2］。此外，飼喂摻假飼料也可使牛奶、雞蛋、魚和肉類等畜產(chǎn)品中污染三聚氰胺。日常生活中，三聚氰胺也可以通過用于食品包裝的黏合劑滲入到食品當(dāng)中。

畜禽體內(nèi)三聚氰酸的來源有兩種途徑，一種是外源攝入的，另一種是由攝入體內(nèi)的三聚氰胺在體內(nèi)水解而來。其過程是氨基逐步被羥基取代，先生成三聚氰酸二酰胺，再水解生成三聚氰酸一酰胺，最后被水解成三聚氰酸［3］。這三種產(chǎn)物均為三聚氰胺的同系物。近年來的毒性研究也多表現(xiàn)為三聚氰胺與其同系物的聯(lián)合作用上。早期對(duì)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的研究表明，攝入高劑量三聚氰胺將會(huì)導(dǎo)致膀胱結(jié)石和膀胱癌的發(fā)生。而近年來新的研究發(fā)現(xiàn)，三聚氰胺與三聚氰酸單獨(dú)作用時(shí)毒性較小，但當(dāng)它們聯(lián)合作用時(shí)，即使攝入比它們單獨(dú)作用時(shí)小很多的劑量也會(huì)導(dǎo)致結(jié)石的發(fā)生［3－4］。本文就近年來對(duì)三聚氰胺的致病機(jī)理、毒性研究的進(jìn)展進(jìn)行了綜述。

1 三聚氰胺的致病機(jī)理

1.1 三聚氰胺導(dǎo)致腎衰竭的機(jī)理

動(dòng)物體內(nèi)的三聚氰胺的排出主要是通過腎臟。含有三聚氰胺的血液在形成終尿的過程是會(huì)發(fā)生濃縮的，當(dāng)三聚氰胺濃度達(dá)到一定程度就可以與體內(nèi)存在的三聚氰酸形成結(jié)晶。三聚氰胺和三聚氰酸結(jié)構(gòu)中的氫氧基和氨基之間能形成水合鍵使這兩種物質(zhì)相互連接構(gòu)成一個(gè)大分子的復(fù)合物，這種復(fù)合物不溶于水，在腎臟中形成結(jié)石，腎結(jié)石導(dǎo)致腎小管進(jìn)行性管道阻塞和變性［4－7］。這一病變將導(dǎo)致機(jī)體內(nèi)的尿液排出困難，使腎毒性增加，最終引發(fā)腎衰竭［8－9］。

1.2 克雷伯氏菌對(duì)腎毒性呈促進(jìn)作用

最新研究發(fā)現(xiàn)克雷伯氏菌（Klebsiella）參與了三聚氰胺在體內(nèi)的代謝反應(yīng)，同時(shí)提高了三聚氰酸在體內(nèi)的生成量，被認(rèn)為可以促進(jìn)腎臟、輸尿管和膀胱結(jié)石的生成。有人將Wistar大鼠分為三組進(jìn)行研究：包括高劑量的三聚氰胺組、三聚氰胺和抗生素混合組、抗生素組。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)混合組、抗生素組的Wistar大鼠與三聚氰胺組相比，Wistar大鼠很少發(fā)生或無腎損傷。這一結(jié)果表明某些腸道細(xì)菌物種的缺失會(huì)有助于減少三聚氰胺導(dǎo)致的腎損傷，說明細(xì)菌的減少與體內(nèi)三聚氰胺排泄量，在體內(nèi)存留時(shí)間以及產(chǎn)生的潛在危害有一定的聯(lián)系［10］。

研究者通過培養(yǎng)大鼠的糞便發(fā)現(xiàn)：三聚氰胺可以由大鼠糞便中的細(xì)菌轉(zhuǎn)化成三聚氰酸，推測(cè)這一過程也是由三聚氰胺的連續(xù)脫氨基反應(yīng)生成的，而且當(dāng)三聚氰胺作為唯一氮源時(shí)，這個(gè)反應(yīng)是高效的，當(dāng)有第二氮源存在時(shí)，三聚氰酸的產(chǎn)量會(huì)大幅度下降，由此說明三聚氰酸的生成量在不同個(gè)體間存在差異，它取決于個(gè)體的各種變量，如飲食［10］。研究顯示，存在于大鼠糞便中的三種Klebsiella菌在三聚氰酸的生成中發(fā)揮作用。

2 三聚氰胺的毒性研究

2.1 三聚氰胺對(duì)腎臟的毒性

三聚氰胺在動(dòng)物體內(nèi)的代謝方式是一種惰性代謝，主要以原體的形式經(jīng)尿液排出體外。有研究表明，三聚氰胺和三聚氰酸對(duì)年幼的大鼠較年長(zhǎng)的大鼠產(chǎn)生更為嚴(yán)重的腎損傷和更多的結(jié)晶沉積，且雄性大鼠較雌性大鼠更易發(fā)生腎損傷和腎結(jié)晶沉積。也就是說對(duì)年幼的、雄性的大鼠發(fā)生腎結(jié)晶沉積和腎功能衰竭的危險(xiǎn)性更高［11］。此外，曾有人對(duì)不同性別、尿液pH值等因素對(duì)形成三聚氰胺相關(guān)結(jié)石風(fēng)險(xiǎn)的研究結(jié)果顯示：男性以2.4∶1的比例較女性易發(fā)生腎結(jié)石；酸性尿液與正常尿液以1.78∶1的比例較正常尿液增加了產(chǎn)生三聚氰胺相關(guān)腎結(jié)石的風(fēng)險(xiǎn)。

Early等［12］研究表明腎臟是三聚氰胺侵害機(jī)體的主要靶器官，其分別對(duì)大鼠和猴子的無可見有害作用水平（NOAEL）的研究表明：大鼠的劑量是每天140mg／kg，連續(xù)口服給藥14d；猴子的劑量是每天60mg／kg，連續(xù)口服3個(gè)月。此外，基因組生物標(biāo)記物在大鼠腎組織中的測(cè)定結(jié)果為：KIM－1、CLU、SPP1、A2M、LCN2、tcfrsf12a、GPNMB、CD44顯著上調(diào)（P＜0.05），而 TFF3顯著下調(diào)（P＜0.05）。對(duì)猴子進(jìn)行的三聚氰胺鼻灌胃給藥試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，劑量為700mg／kg時(shí)表現(xiàn)出白色混濁尿、結(jié)晶尿和血清丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶量增加等臨床癥狀，并且劑量為每天200mg／kg時(shí)產(chǎn)生腎損害［12］。有人曾采用多重檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行的研究發(fā)現(xiàn)：28日齡的雄性F334大鼠的RPA－1在三聚氰胺和三聚氰酸每天各120mg／kg劑量時(shí)升高，雌性大鼠的RPA－1在三聚氰胺和三聚氰酸每天各180mg／kg劑量時(shí)升高。然而，其他尿蛋白的生物標(biāo)志物僅在每天240mg／kg劑量時(shí)顯著升高（P＜0.05）。在每天240mg／kg劑量下飼喂28d后，可見血液尿素氮和血清肌酐水平顯著性升高（P＜0.05）。

有關(guān)天然蜂蜜保護(hù)腎臟抵抗三聚氰胺毒性的研究發(fā)現(xiàn)，連續(xù)28d按每天20g／kg劑量給予雄性大白鼠三聚氰胺后，造成大白鼠腎功能發(fā)生損傷，體現(xiàn)在腎功能參數(shù)（尿素、肌酐和尿酸）顯著增加（P＜0.05）。此外，過氧化氫酶和谷胱甘肽－S－轉(zhuǎn)移酶量減少以及腎組織勻漿中脂質(zhì)過氧化物量增加，大白鼠的腎臟也發(fā)生了組織學(xué)改變。對(duì)同時(shí)同樣連續(xù)給予28d相同劑量三聚氰胺的大白鼠，按2.5g／kg體重用蜂蜜進(jìn)行28d治療，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大白鼠的腎功能得到了改善，抗氧化酶量增加，脂質(zhì)過氧化物量降低。大白鼠腎細(xì)胞的形態(tài)也因?yàn)橛梅涿壑委煻玫搅烁纳?。這項(xiàng)研究表明天然蜂蜜能夠在一定程度上對(duì)三聚氰胺的腎毒性具有抵抗作用［13］。

2.2 三聚氰胺對(duì)肝臟的毒性

謝志輝等［14］的研究發(fā)現(xiàn)，隨著三聚氰胺與三聚氰酸混合劑量的升高，Bax蛋白表達(dá)量逐漸增多，且三聚氰胺與三聚氰酸混合高劑量情況下能誘導(dǎo)肝細(xì)胞發(fā)生凋亡。調(diào)控肝細(xì)胞凋亡的基因主要為Bax、Caspase－3，而凋亡抑制基因Bcl－2則與三聚氰胺和三聚氰酸誘導(dǎo)小鼠肝細(xì)胞凋亡的調(diào)控?zé)o關(guān)［15－16］。通過對(duì)小鼠肝臟解剖可見，混合劑量越大，肝臟組織發(fā)生病變?cè)絿?yán)重［14］。

近年來有研究顯示在雄性大白鼠的日糧中添加20g／kg劑量的三聚氰胺，喂養(yǎng)28d，可導(dǎo)致肝臟的血清總蛋白量降低和肝酶（丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶、谷草轉(zhuǎn)氨酶和堿性磷酸酶）量增加等不良反應(yīng)的產(chǎn)生。并且可見肝臟中央靜脈周圍組織發(fā)生壞死以及有三聚氰胺晶體沉著。還有研究發(fā)現(xiàn)用蜂蜜治療后，蜂蜜治療組的大白鼠與三聚氰胺組相比呈現(xiàn)出血清總蛋白量增高，谷草轉(zhuǎn)氨酶和堿性磷酸酶量降低，且肝細(xì)胞形態(tài)正?；蜉p微壞死等，認(rèn)為天然蜂蜜對(duì)三聚氰胺所致的肝臟毒性具有抵抗作用［17］。

2.3 三聚氰胺的生殖毒性

Yin等［18］研究發(fā)現(xiàn)，三聚氰胺及其與三聚氰酸混合均對(duì)小鼠的睪丸有一定的毒性作用，表現(xiàn)在生精細(xì)胞層數(shù)減少，核腫大、溶解且染色不均。此外，曲精小管某些部位的精子數(shù)減少或無成熟的精子，并導(dǎo)致睪丸間質(zhì)細(xì)胞和各級(jí)生精細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變。三聚氰胺及其與三聚氰酸混合均可以誘導(dǎo)小鼠睪丸生精細(xì)胞發(fā)生凋亡，且二者混合較三聚氰胺單獨(dú)作用毒性更強(qiáng)。Chang等［19］研究發(fā)現(xiàn)三聚氰胺及其與三聚氰酸混合作用均會(huì)使精子畸形率明顯升高（P＜0.05），并抑制睪酮的分泌，促進(jìn)雌二醇的分泌。有研究表明三聚氰胺組與對(duì)照組和三聚氰酸組相比，小鼠早期和晚期胎兒死亡數(shù)顯著增加（P＜0.05）。研究還發(fā)現(xiàn)在羊水中有三聚氰胺，這說明了三聚氰胺可以從母體轉(zhuǎn)移到胎兒體內(nèi)，并且發(fā)現(xiàn)當(dāng)攝入高劑量的三聚氰酸后也可以在母體的羊水中檢測(cè)到三聚氰酸［20］。

2.4 三聚氰胺的細(xì)胞毒性

早期的研究發(fā)現(xiàn)，三聚氰胺對(duì)梨形四膜蟲的生長(zhǎng)速率具有抑制作用并可同時(shí)使細(xì)胞發(fā)生形變，其IC50值為0.78g／L［21］。有研究表明三聚氰胺還對(duì)NRK細(xì)胞增殖具有呈濃度依賴性的抑制作用，對(duì)NRK細(xì)胞也可產(chǎn)生一定的氧化損傷，表現(xiàn)在超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過氧化物酶含量降低，而丙二醛含量升高。此外，三聚氰胺可以破壞NRK細(xì)胞膜和核膜導(dǎo)致線粒體膜電位消失，并且可以通過線粒體通路誘發(fā)NRK細(xì)胞發(fā)生凋亡，且三聚氰胺的濃度越高，細(xì)胞凋亡數(shù)越多。尹榮煥等［22］的研究表明，三聚氰胺及其與三聚氰酸混合作用都會(huì)對(duì)Vero細(xì)胞產(chǎn)生一定的毒性，能夠使Vero細(xì)胞的形態(tài)發(fā)生改變，抑制細(xì)胞的增殖，干擾Vero細(xì)胞對(duì)中性紅的攝取率，并且二者混合作用對(duì)Vero細(xì)胞毒性比三聚氰胺單獨(dú)作用毒性更強(qiáng)。

2.5 三聚氰胺的遺傳毒性和致畸毒性

張國(guó)文等［23］研究發(fā)現(xiàn)三聚氰胺通過嵌插的方式作用于DNA的加合位點(diǎn)，通過形成DNA加合物的形式對(duì)DNA造成損傷作用，并有可能使DNA產(chǎn)生誘變。林居純等［24］對(duì)昆明小鼠進(jìn)行三聚氰胺微核試驗(yàn)、精子畸形試驗(yàn)及致畸胎試驗(yàn)的研究發(fā)現(xiàn)，三聚氰胺對(duì)骨髓細(xì)胞沒有毒性和不產(chǎn)生致突變作用，但其對(duì)精子的致畸率呈劑量效應(yīng)關(guān)系，精子畸形表現(xiàn)在折尾、無鉤和胖頭，其中以折尾為主，說明三聚氰胺對(duì)精子有一定的致畸毒性和潛在的遺傳毒性。

3 小 結(jié)

近年來三聚氰胺及其與同系物的毒性研究主要是針對(duì)于其對(duì)某些器官或系統(tǒng)的致病性，及其潛在的遺傳毒性和致畸毒性。較新的發(fā)現(xiàn)是克雷伯氏菌在體內(nèi)可能使三聚氰酸生成量快速提高，從而增加腎毒性。而蜂蜜對(duì)大白鼠的腎臟和肝臟則具有一定的保護(hù)作用，能夠抵抗三聚氰胺所誘發(fā)的不利影響。此外，三聚氰胺可以通過母體轉(zhuǎn)移到胎兒體內(nèi)，且當(dāng)母體攝入高劑量的三聚氰酸時(shí)也會(huì)在胎兒的羊水中被檢測(cè)到。在日常生活中，三聚氰胺作為一種用途廣泛的化工原料，人類和動(dòng)物會(huì)不可避免的接觸到，因此對(duì)三聚氰胺毒性的檢測(cè)和評(píng)價(jià)就顯得至關(guān)重要。目前，關(guān)于三聚氰胺對(duì)某些組織、器官的致病機(jī)理的資料尚不全面，還有待進(jìn)一步研究和完善，而具有降解或減少三聚氰胺對(duì)機(jī)體各組織、器官毒性功能的物質(zhì)的研究更迫在眉睫。

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