“毒奶粉”的毒性与肠道细菌有关

上海交通大学和格林斯博罗北卡罗莱纳大学的研究人员对三聚氰胺对哺乳动物的毒性进行了系统研究，这是最近有毒奶粉事件的主要参与者。该结果最近发表在《科学》杂志的附属期刊《科学转化医学》上。北卡罗来纳大学(韦嘉科学网络博客)的韦嘉教授和上海交通大学的赵爱华副教授是本文的合著者。

三聚氰胺是一种工业原料，用于制造塑料、涂料、肥料和其他化学产品。由于其含氮量高达66.6%，这种化合物近年来被一些非法制造商添加到牛奶中，以增加食品的蛋白质测试含量。2007年，猫和狗在美国被毒死。人们发现这些中毒的动物吃了添加了三聚氰胺的宠物食品。在2008年中国发生的“毒奶粉”事件中，中国许多省份成千上万的婴儿在食用添加了三聚氰胺的奶粉后患上了肾结石和肾衰竭。

由于三聚氰胺被认为不被人体吸收，很难单独形成结石，迄今其临床毒性机制尚不清楚。这项研究工作首次发现，2008年中国有毒奶粉中的三聚氰胺引起的婴儿肾功能衰竭与肠道细菌代谢密切相关。一些肠道细菌，尤其是克雷伯氏菌，具有代谢含氮化合物的活性。它们可以在肠道内代谢三聚氰胺，将其转化为氰尿酸并逐渐降解。三聚氰胺和氰尿酸毒性极低，但它们很容易相互结合形成晶体。这两种物质进入血液循环后，与肾小管中的尿酸结合形成大分子复合结石，阻断肾小管，导致肾毒性。

研究人员在以前的研究中发现，结石是在三聚氰胺单一化合物引起的肾毒性大鼠模型的肾脏中形成的，并且肠道细菌的代谢产物也发生了显著变化。因此，他们提出了三聚氰胺的毒性与肠道细菌的代谢有关的假说，并在实验中发现，当大鼠肠道细菌被广谱抗生素抑制时，三聚氰胺的肾毒性显著降低。体外实验进一步证实三聚氰胺可以被实验动物粪便中培养的肠道细菌降解。这些肠道细菌利用三聚氰胺作为氮源进行生物降解，并通过连续脱氨作用逐渐形成氰尿酸二酰胺、氰尿酸一酰胺和氰尿酸。研究人员在各种肠道细菌中发现了克雷伯氏菌，并验证了它们转化三聚氰胺的能力。他们在大鼠肠道中定居克雷伯氏菌，发现三聚氰胺的毒性显著增加，并且肾脏中的结石数量增加。因此，很明显肠道细菌，尤其是克雷伯氏菌，可以将三聚氰胺转化为氰尿酸，然后产生具有肾毒性的晶体。最后，研究人员通过肾脏中三聚氰胺、氰尿酸和尿酸的比例以及体外重结晶实验，推断出三聚氰胺在肾脏中形成结石的动态过程。也就是说，三聚氰胺和氰尿酸首先结合形成晶核，然后形成三聚氰胺-氰尿酸-尿酸共结晶。结石堵塞肾小管并导致肾脏中毒。

人们在日常生活中对饮食和药物的代谢能力和生物反应存在显著的个体差异，这些代谢和毒性反应的个体差异很大程度上可能来自肠道微生物的差异。相关研究发现，不到1%的婴幼儿在食用含有三聚氰胺的奶粉后，患有由三聚氰胺引起的肾毒性和泌尿系统疾病。这些结果表明，婴儿和幼儿的这一部分中毒是由于他们的肠道含有相对高含量的三聚氰胺代谢细菌，如克雷伯氏菌。(来源:科学网络)